直流锅炉给水控制系统控制策略探讨.pdf

2009年第27卷第3期 内蒙古电 力 技术 IN N ERMONGOL IA E L ECTRICP O WE R 直流锅炉给水控制系统控制策略探讨 Discussion0 1 3Contr olStrategytoM onotubeBoilerFeedw aterSystem 郭挺。张秉权，付顺利，张澎涛 (内蒙古 电力科学研究院，内蒙古 呼 和浩特010020) f摘要】康平电 厂 2x600 MW机组给水 控制系统的原始控制方案在实际调试过 程中存在 一 系列技术问题结合该系统的控 制要求及特点，提出了将减温器温差作为被 控量 、被 控量汽 水 分离器 出 口焓 值由温度 代替等改进措施 ，改进后的控制 系统既能有效完成设计任务，又能 满足该超临界机组的要求。 I关键词1直流 锅 炉 ；给水控 制 系统；被 控量；焓值 f中图分类号1T M 6216 【 文献标识码】B I文章编号11008 6218(2009)03 0001 03 1机组简介 国电康平发电有限责任公司(简称康平电厂) 一 期工程装机容量为2x600 M W ，汽机为哈尔滨汽轮 机厂制造的N600 242 566566型超临界汽轮机 ， DC S系统采用北京国电智深控 制技 术有 限公司的 EDP F NT分散控制系统。锅炉为哈尔滨锅炉厂制造 的超临界、变压运行直流炉，型号为HG 一 1950 254 一 Y M3，带启 动循环泵 、单炉膛、全 悬吊结构，兀型布 置，过热器 主蒸汽温度通过煤水比调节和两级喷水 控制。机组正常情况下投入 2台各带50B MCR负荷 的汽动给水泵，35BM CR负荷容量 的电动泵备用 。 2 控制系统设计原理 21 控制任务 直流锅炉给水控制系统不同的设计可能有不同 的控制任务。因此。在设计康平电厂给水控制系统逻 辑时。必须确定给水控制任务。根据该机组实际情 况 ，给水控制系统应该满足以下控制任务： (1)控制给水量以响应锅炉负荷的变化； (2)保证汽水分离器 出口温度在相变点之上； (3 ) 通 过控制给水量来调节过热器 中间点的温 度： (4)尽量保持给水流量稳定，以保证省煤器和 给水管道安全运行。 22被控量与前馈量 在确定初步控制任务后决定使用分离器 出口 蒸汽焓值作为给水控制对象的被控量。这是因为根 据焓熵 图确定焓值，可以保证汽水分离器 出口温度 在相变点之上，而且考虑到正常运行时过热管道基 本为定压运行，保证焓值不变可以从系统上保证过 热器温度。 在确定焓值为被控量之后，给煤量就成了主要 的外部扰动因素。由于给煤量 的变化需要经过较长 时间才能引起炉膛热量 的变化，进而影响焓值，因此 给煤量扰动存在延迟性 作为控制通道不合适，而作 为扰动通道则没有什么影响。因此，引入反映给煤量 的锅炉 主控输出作为前馈量。 2 3控 制流程 在控制任务、被控量与前馈量确定之后，即可得 到如图1的省煤器入口给水流量设定值。按照传统 给水三冲量的设计原则将省煤器人口实际给水流 量作为反馈，得到完整的给水控制框图。在图1中， 机组相对负荷即功率指令。由于功率指令改变时，给 煤量需经过较长时间才能转化为热量。而给水量变 【收稿日期】2009 02 24 ；【修改日期 2009 04 30 【 作者简介】郭挺(1972 一 )，男，内蒙古人，学士学位，高级工程师，从事热控专业设计、调试等方面的工作。 【基金项目】内蒙古电力科学研究院自筹科技项目(2008 03) 2 内 蒙古 电力技术 2009年第27卷第3期 化也有滞后性 ，为了避免两者变化不同步造成主汽 温度、压力和实际功率的波动 ，在机组相对负荷后增 加1个延迟 环节进行调整 ，使两者变化同步。焓值由 汽水分离器 出口的温度和压力构成的二元函数换算 而来，具体数值可以从水蒸气焓熵表上 查得 。 者召箧笔者 徽銎 器罄萼 锅炉主控 出口压力 出口温度 负荷信号 ”“ 给 省煤器入口给水容量设定 图l给水控制框图 3调试中存在的问题及改进措施 在调试过 程中，发现上述控制方案存在 一 系列 技术问题，根据实际情况进行了大量更改。 (1)引入减温 器温差作为1个被控量。当过热 器中间点温度变化过大时，可以直接控制给水量，使 之与炉膛热量平衡，尽快 从根本上消除造成过热汽 温变化的扰动。引入减温器温差的同时，在减温器温 差的控制通道中增加了手操器这样既 可以防止切 换时出现偏差 ，又给运行人员提供1个参与改变焓 值设定的手段，同时也 可以将控制通 道的作用限制 在 一 定范围内。 (2)被控量 汽水分 离器出口焓值由温度代 替。 这是 一 个迫不得已的办法 ，尽管焓值比温度的变化 更敏感，线性度更好 ，但是从 电厂资料中无法获得焓 值随负荷变化的 没定值。该焓值由温度代替后，因为 仅仅依靠温度无法保证汽水分离器 出口蒸汽的过热 状 态，即无法保证相变点 ，所以在温度值设定端增加 即时压力下对应的饱和温度以保证分离器出口始 终是微过热蒸汽。 (3)修正炉水循环泵 流量。在锅炉完全由湿态 转干 态后 ，炉水循环泵流量对给水流量没有影响。但 在其他状 态下 ，炉水循环泵流量变化会改变省煤器 人口给水流量 ，这时就必须进行炉水循环泵 流量修 正 ，因此，在该处增 加了1个类似微分的前馈环节。 (4)在锅炉 主控扰 动通道上增加1个环节。由 于给煤量转化为热量 的滞后性 ，如果直接增加给水 量 ，有可能会造成两者变化不同步，进而对主汽压 力、温度 、负荷等都造成扰动，而增加该环节，调试 人 员可以根据实际情况调 整延迟环节。 (5)增加了汽水分离器实际出口温度 的微分前 馈环节。当实际温度有微小 变化时 ，要尽量克服通道 延迟 ，尽快 消除扰动造成 的偏差。 (6)最难调节的是增减负荷时的过热器 主蒸汽 温度。因为该温度主要决定于煤水是否平衡 。所以在 增减负荷时，由于水快煤慢 ，会造成分离器 出口温度 有较大波动 ，进而造成负荷大幅波动。通 过在初期运 行 时修正代表给煤 滞后的函数值f(x)，可以找到1 个比较 好的平衡点。 通过 一 系列 的改进，最终的给水控制系统设计 如 图2。 4整定及投入原则 在整定时，首先将焓值手操器置为手动，在负荷 不变时整定给水流量P ID ，原则是快，因为它是内回 路，相当于焓值回路的执行机构；然后，在负荷不变 时整定焓值PID(外回路)；最后 ，做变负荷扰动。 在转干态前(负荷小于33)由于焓值手操器 切手 动，所以给 水泵属于流 量定值调节，其值为 630 dh(33额定 流量)加运行人员手动偏置值(焓 值手操器设定值)，给水旁路阀也属于流量定值调 节；在转干态后(负荷大于33)，炉水循环泵停止， 溢流 阀关闭，分离器 出口蒸汽为过热状态，这时焓值 手操器 自动投入，给水泵变为调节分离器 出口温度 (或焓值)，给水旁路阀可以切 主阀，退出 自动调节， 也可以中停主给水阀，给水旁路阀依然属于流量定 值调节。省煤器人 口流量为循环泵流量加给水泵 出 口流量 。 需要注意的是，在转1二 态前或未并网时，分离器 出口蒸汽接近饱和态，还 不是过热蒸汽。 5效果 在最初的调试过程中出现的问题都是 由于超临 2009年第27卷第3期 内 蒙古电 力技术 3 图2改进后的给水控制框图 界直流炉的构造 引起 的，改进后的给水控制系统设 计方案可以基本克服调试中出现的问题，有效完成 控制任务，同时能快速响应 ，在主要的逻辑设计上可 以满足该超临界机组的任务要求 ，是1个较为成功 的给水控制方案。 参考文献】 【 1】樊泉桂亚临界与超临界参数锅 炉IM 】 北京：中国电力 出版 社2000 编辑：张俊英 俄 罗斯开建世界首个水上 漂浮核电站 俄罗斯圣彼得堡波罗的海造船厂2009 05 一 18正式开工建造 世 界上第1个漂浮核电站 预汁将在2012年完工： 这个漂浮核 电站建 侄l艘 长14 4l n的船上 ，用以解决靠近海边 的俄罗斯偏远地区缺电和供热问题。船上安装2个核