国产600MW超临界机组全程给水控制策略.pdf

第3 0 卷 第7 期 2 0 0 8年 7月 华电技 术 Hu a d i a n Te c h no l o g y V0 1 ． 3 0 No ． 7 J u 1 ． 2 0 0 8 国产 6 0 0 MW 超临界机组全程给水控制策略 Th e wh o l e p r o c e s s e s f e e d wa t e r c o n t r o l t a c t i c s o f d o me s t i c 6 0 0 MW s u p e r c r i t i c a l u n i t 梁福余 ， 庄建华 L I ANG F u — y u，Z HU ANG J i a n — h u a ( 国华太仓发电有限责任公司， 江苏 太仓2 1 5 4 3 3 ) ( G u o h u a T a i c a n g P o w e r G e n e r a t i o n C o r p o r a t i o n L i m i t e d ， T a i c a n g 2 1 5 4 4 3 ，C h i n a ) 摘要： 以国华太仓电厂6 O 0M W超临界机组全程给水系统为对象， 对给水控制系统进行 了详细分析， 提出实 现全程给水控制系统的控制策略， 并介绍了全程给水控制系统投入运行后的相关参数和运行曲线， 以供参考。 关键词 ： 6 0 0M W 超 临界 机组；直流锅炉 ； 全程给水 ； 控制 策略 中图分类号： T K 2 2 3 ． 5 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 4—1 9 5 1 ( 2 0 0 8 J 0 7— 0 0 6 4—0 4 Ab s t r a c t ： F o c u s i n g o n t h e w h o l e p r o c e s s e s f e e d w a t e r s y s t e m o f Gu o h u a T a i c a n g P o we r P l a n t ，t h i s p a p e r a n a l y z e d t h e f e e d wa t e r c o n t r o l s ys t e m i n de t a i l ，a n d p r o p o s e d t h e c o nt r o l t a c t i c s f o r r e a l i z i n g who l e proc es s e s f e e d wa t e r c o nt r o l s y s t e m ．T h e r e l e v a n t o p e r a t i o n p a r a me t e r s a n d o p e r a t i o n C H I V E S wh i c h o b t a i n e d a f t e r t h e c o n t r o l s y s t e m p u t i n t o o p e r — a t i o n we r e i n t rodu c e d for a r e f e r e n c e． Ke y wo r d s： 6 0 0 MW s u p e r c r i t i c a l u n i t ；o n c e t h r o u g h b o i l e r ；w h o l e p roc e s s e s f e e d wa t e r ；c o n t rol t a c t i c s 1 6 0 0 MW 超I临界机组概 况 国华太仓发电有 限公司 2 6 0 0 M W 超临界机 组安装 2台上海汽轮机有限公司( S T C) 与西门子西 屋( S WP C ) 联合设计制造的 N 6 0 0— 2 4 ． 2 ／ 5 6 6 ／ 5 6 6 型超临界 、 一次中间再热 、 单轴 、 三缸 、 四排汽凝 汽式 汽轮机组 ， 配用 2台上海锅 炉厂 引进技术 制造 的 S G1 9 1 3 ／ 2 5 ． 4 0一M9 5 0型 国产超 临界参数 、 变压运 行、 螺旋管圈直流锅炉和 2台上海汽轮发电机有限 公司引进美 国西屋技术生产 的 Q F S N一6 0 0—2汽轮 发 电机组。热控系统 采用 F O X B O R O的 D C S分散 控制系统。 每台机组配备 2台 5 0 ％容量 的调速汽动给水 泵和 1 台3 0 ％容量的电动给水泵。电动给水泵作 为启动和备用之用 ， 它带有液力偶合器， 以勺管调节 泵轮中液位改变转速， 其前置泵 由同一电动机拖动， 同时启 、 停 。 锅炉启动系统为不带再循环水泵的简单疏水型 启动系统， 锅炉设 2台内置式启动分离器并设有 3 收稿 日期 ： 2 0 0 8— 0 5— 0 1 个水位控制 阀、 3个电动闸阀以及直 流负荷后的暖 管系统等。在机组启 、 停过程 中， 为确保机组安全和 经济运行 ， 给水系统设有 2条给水管路 ： 一条为 电动 主阀控制的主给水管 ， 另一条为汽动调节阀控制的 旁路给水管。小流量时， 主阀关闭， 由电动给水泵勺 管调节转速， 由旁路阀调节泵流量； 大流量时， 旁路 阀关闭 ， 主阀全开 ， 由电动给水泵勺管调节泵流量。 自2 0 0 6年 1月 2 0日2台超临界机组相继投产后 ， 经过全面试验和闭环试投及不断完善 ， 自动调节系 统 已实现全程给水 自动调节 ， 保证 了煤 一水比、 实现 了过热汽温的粗调 、 满足了负荷的响应 。 2 超 I临界直流锅炉给水系统的动态特性和 控 制要求 直流锅炉 与汽包炉相 比较 ， 其最大的区别是直 流锅炉没有 汽包。为保证工 质在水冷壁 中稳定流 动 ， 直流锅炉依靠给水泵 的压力来推动工质在水冷 壁稳定流动。 超临界直流锅炉在不 同的运行阶段给水系统的 动态特性差异很 大。当锅炉在冷态启动 阶段时 ， 该 动态特性类似于汽包锅炉， 给水流量的变化主要影 维普资讯 第 7期 梁福余 ， 等 ： 国产 6 0 0 MW 超临界机组全程给水控制策略 6 5 响的是汽水分离器 的水位 ， 存在着汽 一水两相区； 随 着锅炉压力的升高达到在临 界压力时 ， 水在 2 2 ． 1 2 MP a压力下加热 到 3 7 4 ． 1 5 ~ C时全部汽化 为蒸汽 即 为变相点 ； 当工作压力大于临界压力时， 即在超临界 压力下 ， 水 的汽化潜热变 为零 ， 水变成蒸汽 ， 不再存 在汽 一水 两相 区 。 由此可见 ， 直流锅炉给水 的加热 、 蒸发 、 过热过 程在省煤器 、 水冷壁 、 过热器各受热面之间没有固定 的分界线 ， 其界线随运行工况变化而变化 。 直流锅炉给水控制的 目的是保证炉膛受热面能 得到与热负荷相适应的冷却水量 ， 即保持一定燃 一 水 比。用保持燃 一 水 比的方法直接控制过热器出口 汽温是直流锅炉重要的控制任务。 燃料量和给水量不相适应即燃 一水 比失调 时， 出口过热蒸汽温度会产生显著的变化 。如果燃 一水 比相差 1 0 ％， 则出 口汽温变化可达 8 0 ~ C左右 ， 将严 重影响机组的安全运行 。燃 一水 比不变 时， 汽水行 程中某一点工质的焓值就维持不变， 可保持出 口汽 温在稳定值之 内。对于超临界直流锅炉， 一般采用 汽水分离器的出口作为中间点控制温度 。在锅炉干 态运行的条件下， 给水控制 的任务就是要保持进入 分离器的蒸汽具有合适的过热度。一方面要维持分 离器的干态运行 ， 防止其返 回湿态 ； 另一方面又要控 制好分离器 出口蒸汽 的过热度 ， 以防止过热器超温。 3 给水全程控制过程 给水全程控制分为 3个阶段 ， 满足多重控制任 务 ： 保证燃 一水 比、 实现过热汽温的粗调 、 满足负荷 的响应。 ( 1 ) 锅炉启动阶段 ， 从锅炉上水 到点火前 ， 采用 给水流量定值控制 。省煤器进 口给水流量 自动控制 在最小设定值 ( 3 5 ％B M C R) 时 ， 开始为调节 阀调 节 给水流量 ， 电动给水泵调节阀前后差压 。当调节 阀 开度 >8 0 ％时 ， 电动给水 泵切换 为控制 给水 流量 ( 调节 阀从 8 0 ％回落至 7 0 ％ ， 电动给水泵又切 为控 制差压 ， 即存在 1 0 ％的回差 ) 。 ( 2 ) 带部分负荷阶段 ， 分离器湿态运行 ， 控制分 离器水位。给水流量保持在某个最小常数值 ( 3 5 ％ B MC R) 时 ， 分离器水位 由分离器至除氧器 以及分离 器至扩容器 的控制阀进行调节 ， 给水 系统处于循环 方式。 分离器水 位 控制 通 过 改 变 3个 液 控 调节 阀 ( H V1 2 0 1 、 H V 1 2 0 2 、 H V1 2 0 3 ) 的开度来实现 ， 是典 型 的开环控制 。 分离器疏水至除氧器旁路液动调整阀 H V 1 2 0 1 的控制主要 由3个参数决定， 分别是除氧器压力 、 分 离器压力 、 分离器水位 ， 其对应的函数关系分别如图 1 、 图2、 图 3所示。 《 l 2 O 80 4o 蜒 O 0、1 0 ．2 0． 3 0． 4 0． 5 0 ．6 0． 7 除氧器 压力I MP a 图 1 除氧器压力与液动阀 H V 1 2 0 1开度的 对应 关系函数 《 1 2 0 80 善4 o O 1 3 5 7 9 1 l 1 3 分离器压力I MP a 图 2 分离器压力与液动 阀 H V 1 2 0 1开度 的 对应关 系函数 分离器水位， m 图3分离器水位与液动阀 H V 1 2 0 1开度的 对应关系 函数 阀门的控制是按照这 3个函数 的规律 而动作 ， 实际输出到阀门控制装置的控制指令是这 3个函数 输出值的最小值。 分离 器疏 水 至 大 气 扩 容器 疏 水 液 动调 整 阀 H V1 2 0 2的开度控制 由分离 器水位决定 ， 对 应的 函 数关系如 图4所示 。 《 1 2 0 嫠8 0 罢4 0 O 分离器水位 ， m 图 4分离器水位与液动阀 H V 1 2 0 2开度的 对应 关系函数 分离 器 疏水 至大 气 扩 容器 疏 水 液 动调 整 阀 H V1 2 0 3的控制主要 由分离 器压力 、 分离 器水位来 决定 ， 其对应 的函数关系分别如图 5 、 图6所示。 ( 3 ) 纯直流阶段 ， 带 中间点温差修 正的直流炉 给水控 制。进 一步 增加燃 烧率 ， 当锅炉 负荷升 至 3 5 ％B MC R时 ， 运行方式从湿态转入干态运行 ， 使分 离器 中的蒸汽温度达到设定值 ， 汽温信号通过选大 ＼ 『 r． ． ． ． L ． ． ． ． ． r 。 ． L r 2 8 4 ＼ 重青鲻 维普资讯 6 6 华 电技 术 第 3 0卷 薹 1 2 0 80 爱 0 毫～ 1 屡 督 甓 6 8 l1 分离器水位， 埘 图 5 分离器水位与液动阀 H V 1 2 0 3开度的 对应关 系函数 分离器压力／ MP a 图 6 分离器压力与液动阀 H V 1 2 0 3开度的 对 应关系函数 器 ， 温度控制系统投入运行 ， 开始增加给水流量。 3 ． 1 煤 一水 比控制回路 图 7是煤 一 水 比控制逻辑框图， 从中可看出， 给 水指令的一个最重要部分是锅炉主控输 出指令 ， 经 ) 的信号代表不同负荷( 燃料量) 下对给水流量 的要求 ， 即煤 一水 比函数 ， 这是给水指令 的主导部 分， 由总燃料量折算出给水指令， 即稳态的煤 一 水 比。另外 ， 给水 设定值 用 中间点 温度修正 系数来 微调。 用燃料控制煤 一水 比的控制策略， 存在燃烧过 程的时滞。由于汽温对给水量的动态响应要 比燃烧 率快， 设置一个惯性环节 t ) ， 使给水迟于燃烧率变 化 ， 减小 汽 温的 动态 变化 ， 补偿燃 料 对热 负荷 的 迟 延 。 煤 一水 比控制 中设有煤 一水交叉限制 回路 ； 给 水指令增设最小流量限制 6 5 0 t ／ h ( 3 9 ％) ， 用于保证 煤 一水比在安全的范围内。 3 ． 2给水泵串级控制回路 给水主控调节器是非线性的比例积分作用。调 节器的前馈信号是给水指令 ， 当给水指令变化时， 它 确保给水泵汽轮机的转速指令立即改变。这个前馈 信号使给水主控调节器成为一个整合了前馈信号的 反馈调节器。调节器的增益 ( 比例带 ) 自动地根据 投人的给水泵的数量整定。 每台给水泵汽轮机都有操作员可调整的偏置， 操作员可偏置某一 台泵或同时偏置 2台泵 。 增加了中间点温度对给水指令的闭锁 ： 当分离 器出 口温度 4 3 5 ~ C时 ， 给水指令闭锁减。 3 ． 3给水控制方式 如果给水流量测量故障或者调节器控制偏差 大， 给水主控调节器切至手动。每 台泵都可 以切至 手动 ， 其速度指令可以设置为零。 4 全程给水 自动调节系统的几种调节方式 ( 1 ) 锅炉启动及负荷低于 3 5 ％B MC R且分离器 水位在 2～ 4 m之 间时 ， 给水流量保持 5 7 4 t ／ h的最 低流量。 ( 2 ) 给水流量较低时 ， 给水调节 阀调节给水量 ， 给水泵维持 调节 阀压差 ； 给水调节阀开至 8 0 ％时 ， 改由给水泵控制给水流量 ， 给水调节阀全开。 ( 3 ) 汽动给水泵转速达到 3 0 0 0 r ／ mi n以上方可 投人给水泵转速 自动 ； 2台汽动给水泵并列运行 时， 流量偏差不得超过 1 0 0 t ／ h ； 电动给水泵和 1台汽动 给水泵并列运行时 ， 汽动给水泵投 自动 ， 电动给水泵 置经济出力位置。 图 7 煤 一水比控制逻辑框图 维普资讯 第 7期 梁福余， 等： 国产 6 0 0MW 超临界机组全程给水控制策略 6 7 ( 4 ) 在调整给水的过程 中， 应保持给水流量稳 煤 一水比失调造成参数的大幅度波动。 定 ， 以保证锅炉的负荷与煤 一水 比的对应关系 ， 防止 ( 5 ) 蒸汽及水流量与锅炉负荷之间的关系见表 1 。 表 1 蒸汽及水流量与锅炉负荷关 系t ／ h ( 6 ) A， B汽动给水泵出 口再循环阀在给水泵人 口流量小于 2 6 0 t ／ h时 ， 超驰全开再循环阀改为小于 3 0 0 t ／ h ； 给水泵人 口流量低且再循环 阀未开( 再循环 调门开度小 于 8 0 ％且再 循环电动门未全 开) 时， 延 时 1 0 S 跳泵改为开度小于 6 0 ％延时 1 5 S 跳泵 ； 电动 给水泵出 口再循环 阀在 电动 给水泵人 口流量小 于 1 8 0 t ／ h时 ， 超驰全开再循环阀 ， 改为 2 1 0 t ／ h ； 电动给 水泵人 口流量低且再循环 阀未开 ( 再循环 调门开度 小于 8 0 ％且 电动门未全开 ) 时 ， 延时 1 0 S 跳泵 ， 改为 小 于开度 6 0 ％延 时 1 5 S 跳 泵 。 5 结束语 国华太仓发 电公司的给水控制系统设计是 比较 完善的， 在调试过程中， 主要进行 了逻辑和参数 的调 整 。自2 0 0 6年 1月 2 0日机组投产后 ， 给水系统在 启动过程和正常运行阶段 ， 采用上述控制策略进行 调节 ， 效果 良好。这种控制策略对其他发电厂同类 机组实现全程给水 自动调节具有一定参考作用 ， 也 为完善其他控制系统提供了新的思路 。 参考文献： [ 1 ] 谢 麟阁． 自动控制原理 [ M] ． 北京 ： 水利电力出版社， 1 9 91 ． [ 2 ] 张玉锋， 王满稼． 热工 自动控制系统 [ M] ． 北京： 水利电 力出版社 ， 1 9 8 4 ． ( 编 辑 ： 刘芳 ) 作者简 介： 梁福余 ( 1 9 6 5 一 ) ， 男 ， 辽宁锦州 人 ， 国华太 仓发 电有 限公 司高级 _ [ 程师 ， 从事电厂生产管理方面的工作 。 庄建华( 1 9 6 9 一 ) ， 男 ， 黑龙江哈 尔滨 人 ， 国华 太仓发 电有限公 司 工程师 ， 从事检修技术管理方 面的工作 。 河南省《 期刊出版形式规范》 研讨会在信阳召开 为了贯彻落实中华人民共和 国新 闻 出版总署新 出报 刊 [ 2 0 0 7 ] 3 7 6号文“ 关于印发《 期刊出版形式规范》 的通知” 精 神 ， 进一步强化期刊出版单位出版形式规范化的意识， 提高 期 刊出版质量 ， 根据国家新闻 出版 总署 的指导 意见 ， 由河南 省新闻出版局和河南省新闻出版协会联合举办的河南省 《 期刊出版形式规范》 研讨会于 2 0 0 8年6月 2 7日至 3 0日在 河南省信 阳市鸡公山召开 。 会议 由河南省新 闻出版局 报 刊处 张新 处长 主持 ， 河 南 省新闻出版局何新 年 局长 致辞 ， 来 自全 省各 地 的 1 6 2名 代 表出席了会议。 会议期间， 国家新闻出版总署报刊司张泽青司长对《 期 刊出版形式规范》 进行了详细地解读 ， 列举了大量期刊不规 范的实例并一进行 了剖析。何新年局长依据《 中华人民 共和国著作权法》 和实施条例对著作权人的保护等有关 问 题进行 了讲 解。 会议期问， 《 老人春秋》 杂志社总编辑倪用兴介绍了如 何围绕“ 老” 字做文章的办刊特色 ， 使杂志的发行量大幅度 提高的成功经验； 《 电力保护与控制》 杂志社主编、 博士后韩 万林介绍了提高办刊人员素质( 一专多能 ) 和审稿、 编辑 、 排版、 校对 、 印刷一条龙建设的成功经验； 信 阳师范学院学 报主编就河南省进入全 国中文核 心期刊 的杂志进行 了统计 并进行了量化分析， 详细讲解 了进入中文核心期刊的方法 和途径 。 会议期 间 ， 张新处长就河 南省期 刊界 出现 的 1 1 个违 规 问题进行 了通报 。 ( 王 书 平 ) 维普资讯