直流鍋爐給水控制

直流鍋爐給水控制系統(tǒng)

用燃料量控制汽溫的遲延時(shí)間比用給水流量控制汽溫遲延時(shí)間大，因此超臨界機(jī)組通常采用調(diào)節(jié)給水流量來實(shí)現(xiàn)燃水比控制的控制方案。

為了穩(wěn)定汽溫，必須要有一個(gè)能快速反映燃水比失衡信號(hào)。

第一節(jié)采用中間點(diǎn)溫度的給水控制

燃水比改變后，汽水流程中各點(diǎn)工質(zhì)焓值和溫度都隨著改變，可選擇鍋爐受熱面中間位置某點(diǎn)蒸汽溫度作為燃水比是否適當(dāng)?shù)姆答佇盘?hào)。中間點(diǎn)溫度不僅變化趨勢(shì)與過熱汽溫一致，而且滯后時(shí)間比過熱汽溫滯后時(shí)間要小得多。中間點(diǎn)溫度過熱度越小，滯后越小，也就是越靠近汽水行程的入口，溫度變化的慣性和滯后越小。超臨界機(jī)組一般取汽水分離器出口蒸汽溫度作為中間點(diǎn)溫度來反映燃水比。

汽水分離器給水流量W省煤器低溫過熱器直流鍋爐的噴水減溫示意圖屏式過熱器減溫水流量Wj末級(jí)過熱器水冷壁燃水比例失調(diào)而引起汽溫的變化時(shí)，僅依靠調(diào)節(jié)減溫水流量來控制汽溫會(huì)使減溫水流量大范圍變化，一般最大噴水流量為鍋爐額定負(fù)荷下的給水流量10％左右，會(huì)失去調(diào)節(jié)作用而影響鍋爐安全運(yùn)行。為了避免因燃水比失衡而導(dǎo)致減溫水流量變化過大，超出可調(diào)范圍，因此可利用減溫水流量與鍋爐總給水流量的比值（噴水比）來對(duì)燃水比進(jìn)行校正。

噴水比校正燃水比原則：確定不同工況機(jī)組負(fù)荷下的噴水比，當(dāng)實(shí)際噴水比偏離給定值時(shí)，說明是由于燃水比例失調(diào)而使過熱汽溫過高或過低，因此這時(shí)不能僅依靠調(diào)節(jié)減溫水流量來控制汽溫，而是要利用噴水比偏差來修改鍋爐總給水流量，也就是進(jìn)行燃水比校正，進(jìn)而通過改變給水流量W來調(diào)節(jié)汽溫。

積分作用＋＋－＋f1(t)汽水分離器壓力濾波汽水分離器溫度給定值機(jī)組負(fù)荷指令噴水比給定值減溫水流量總給水流量噴水比校正噴水比＋ASP1＋－汽水分離器出口溫度＋PV1鍋爐指令BD動(dòng)態(tài)延時(shí)f1(x)f3(x)∑2÷f3(t)f4(x)∑1PID1D∑4∑5f2(t)f2(x)燃水比SP2給水基本指令指令校正＋＋采用中間點(diǎn)溫度的給水控制方案PID2＋PV2－給水流量控制指令TA1負(fù)荷>100MW∑6＋汽泵A偏置bA∑7PID3汽泵A轉(zhuǎn)速指令nA汽泵B轉(zhuǎn)速指令nB電泵C轉(zhuǎn)速指令nC＋＋＋－0T1A汽泵A轉(zhuǎn)速指令nA＋＋汽泵B偏置bB∑8T2A汽泵B轉(zhuǎn)速指令nB＋＋電泵C偏置bC∑9T3A電泵C轉(zhuǎn)速指令nC＋泵公用轉(zhuǎn)速指令n0泵總轉(zhuǎn)速指令n∑第二節(jié)采用焓值信號(hào)的給水控制

當(dāng)給水量或燃料量擾動(dòng)時(shí)，焓值變化方向與其變化方向一致，所以可采用焓值來反映燃水比變化。采用分離器出口過熱蒸汽的焓值信號(hào)，其原因（1）能快速反應(yīng)燃水比；（2）出口過熱蒸汽為微過熱蒸汽，微過熱蒸汽焓值比分離器出口微過熱蒸汽溫度在反應(yīng)燃水比的靈敏度和線性度方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

機(jī)組負(fù)荷大范圍變化時(shí)，工質(zhì)壓力將在超臨界到亞臨界的廣泛范圍內(nèi)變化。由水和蒸汽的熱力特性可知，其焓值－壓力－溫度之間為非線性關(guān)系，蒸汽的過熱度越低，焓值－壓力－溫度之間關(guān)系的非線性度越強(qiáng)，特別是在亞臨界壓力下飽和區(qū)附近，這種非線性度更強(qiáng)。在過熱度低的區(qū)域，當(dāng)增加或減少同等量給水量時(shí)，焓值變化的正負(fù)向數(shù)值大體相等，但微過熱汽溫的正負(fù)向變化量則明顯不等。如果微過熱汽溫低到接近飽和區(qū)，則焓值/溫度斜率大，說明給水量擾動(dòng)可引起焓值的顯著變化，但溫度變化卻很小。

鍋爐指令BDSP1一級(jí)減溫器前后溫差機(jī)組負(fù)荷指令分離器出口壓力調(diào)節(jié)級(jí)壓力分離器出口溫度分離器出口焓值PID2焓值計(jì)算PID1f1(x)f3(x)∑2SP3f2(x)f1(t)∑2指令校正PID3鍋爐總給水流量給水流量控制指令采用焓值信號(hào)的給水控制方案給水基本指令分離器出口焓值給定值SP2第三節(jié)采用焓增信號(hào)的給水控制

采用焓增信號(hào)的給水控制方案其原理是：在穩(wěn)定的直流工況下，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，由省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)（水）所吸收的熱量△Q為：△H為省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的焓增；ωt為省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的技術(shù)功，其包括軸功、動(dòng)能增量和位能增量。對(duì)于連續(xù)流動(dòng)、未膨脹作功、落差有限的工質(zhì)，軸功、動(dòng)能增量和位能增量這3項(xiàng)可近似為0?！鱤工質(zhì)焓增，W為給水流量。給水控制策略:也就是根據(jù)省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)所吸收的熱量（水吸收的熱量）和省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的焓增（焓增）來調(diào)節(jié)給水量。

SP3PV3＋汽水分離器出口溫度蒸汽焓表汽水分離器出口焓值（KJ/Kg）儲(chǔ)水箱壓力PV1PID1一級(jí)減溫器前后溫差PID2負(fù)荷指令f1(x)PV2SP2∑2過熱器入口焓值給定值（KJ/Kg）SP1∑1≮≯f2(x)焓值修正鍋爐指令f3(x)f4(x)kP1Ti1∑3焓增修正焓增÷DN水吸收熱量＞循環(huán)水流量＞A省煤器最小流量∑4－PID3省煤器入口給水流量以焓增為基礎(chǔ)的給水控制方案給水流量控制指令Kg/sKT/H鍋爐負(fù)荷在35%~100%MCR范圍內(nèi)，沒有循環(huán)水流量和省煤器入口最小流量限制時(shí)，省煤器入口給水流量（鍋爐給水流量）給定值SP3為省煤器出口焓值噴水流量設(shè)計(jì)值－＋＋＋＋－負(fù)荷指令f2(t)f3(t)f3(x)f4(x)水吸收熱量及焓增計(jì)算回路f2(x)PV2∑1蒸汽流量設(shè)計(jì)值給水流量設(shè)計(jì)值(Kg/s)f4(t)f5(t)＞f1(t)f1(x)過熱器入口焓值給定值＋－∑2×焓增∑3K儲(chǔ)水箱飽和溫度f6(t)NY省煤器入口流量低∑4Kf5(x)熱容量儲(chǔ)水箱蒸汽吸熱水吸收的熱量低溫過熱器入口焓值省煤器出口焓值f7(t)∑5設(shè)計(jì)焓增設(shè)計(jì)焓增YN測(cè)量焓增MJ/sKg/sMJ/KgKJ/KgKJ/KgT1T1當(dāng)鍋爐低負(fù)荷時(shí)，即蒸汽流量低于爐膛所需的最小流量時(shí)，由于有循環(huán)水進(jìn)入省煤器，故給水流量給定值SP3為：當(dāng)設(shè)計(jì)焓增邏輯信號(hào)為“0”時(shí)，設(shè)測(cè)量焓增經(jīng)切換器T2作為焓增信號(hào)。于是給水流量給定值SP3為：由于直流鍋爐的非線性，故根據(jù)鍋爐負(fù)荷指令調(diào)節(jié)器PID1的比例增益kp1和積分時(shí)間Ti1。第四節(jié)其它有關(guān)給水控制問題給水控制系統(tǒng)時(shí)，一般會(huì)有：（1）給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)：根據(jù)要求，調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速，改變給水流量；（2）給水泵最小流量控制系統(tǒng)：低負(fù)荷時(shí)，通過水泵再循環(huán)辦法來維持水泵流量不低于設(shè)計(jì)要求的最小流量值，以保證給水泵工作點(diǎn)不落在上限特性曲線的外邊；（3）流量增加閉鎖回路或給水泵出口壓力控制系統(tǒng)），保證給水泵工作點(diǎn)不落在最低壓力線下和下限工作特性曲線之外。1、最小流量控制系統(tǒng)最小流量截止閥大溢流調(diào)節(jié)閥小溢流調(diào)節(jié)閥給水泵過熱二級(jí)減溫水再熱減溫水過熱一級(jí)減溫水水冷壁省煤器汽水分離器儲(chǔ)水箱鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)容器給水旁路調(diào)節(jié)閥循環(huán)泵高壓加熱器除氧器再循環(huán)調(diào)節(jié)閥一級(jí)過熱器屏式過熱器末級(jí)過熱器末級(jí)再熱器低溫再熱器高壓旁路高壓缸中壓缸低壓旁路低壓缸低壓缸凝汽器鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)集水箱疏水泵凝汽器低壓加熱器凝結(jié)水泵化學(xué)處理裝置直流爐汽水流程簡圖循環(huán)調(diào)節(jié)閥給水泵最小流量控制方案N再循環(huán)閥開度指令再循環(huán)閥關(guān)100%0%汽動(dòng)給水泵入口給水流量Yf1(x)×T1汽動(dòng)給水泵入口給水溫度A1.0汽動(dòng)給水泵入口給水溫度測(cè)點(diǎn)故障∑小汽機(jī)轉(zhuǎn)速f2(x)A偏置V≯≮≯PIDT2AT3A再循環(huán)閥開PVSP2、給水泵出口壓力控制在給水泵的運(yùn)行過程中，可以通過調(diào)節(jié)旁路閥門的開度、提高管路阻力來提高給水泵出口壓力，來防止給水泵的工作點(diǎn)落在下限特性之外,這種措施也稱為最大流量保護(hù)。－汽動(dòng)給水泵A入口流量f1(x)下限特性∑1A安全裕量△1＋汽動(dòng)給水泵A出口壓力－汽動(dòng)給水泵B入口流量f2(x)∑2△2＋＋＋汽動(dòng)給水泵B出口壓力＋＋－電動(dòng)給水泵C入口流量f3(x)∑3△3＋電動(dòng)給水泵C出口壓力＋AT1AN100%T2汽動(dòng)給水泵A運(yùn)行汽動(dòng)給水泵B運(yùn)行T3電動(dòng)給水泵C