鍋爐給水全程自動控制系統(tǒng)

1、鍋爐給水全程自動控制系統(tǒng)周松國羅昌福（西北電力建設調試施工研究所西安市710032）【摘要】本文結合印度撒伽迪2x300MW機組的調試經驗，分析在鍋爐點火、 汽機沖轉、并網及大負荷運行等不同工況下汽包水位的控制方案以及各種控制模 式如何自動無擾地切換，實現鍋爐給水全程自動控制，并論述本控制系統(tǒng)在機組 危急情況下防御事故的能力?！娟P鍵詞】汽包水位給水差壓給水流量蒸汽流量給水主控制站旁 路控制模式差壓控制模式單沖量控制模式三沖量控制模式1、工藝流程介紹印度撒伽迪2x300MW機組的給水系統(tǒng)配備3臺電動給水泵，每臺電泵具有各 自的再循環(huán)調節(jié)閥。給水母管上設計了具有3路通道的給水操作臺，分別是30%

2、給水旁路、100%給水旁路和100%給水主路，而且每條給水通道上均設計了 1 臺調節(jié)閥和前后隔離的電動門。給水母管上設計了 1臺鍋爐給水壓力變送器，汽 包設計了 4臺水位變送器和3臺壓力變送器。其中3臺水位信號經過邏輯選擇后 作為汽包水位調節(jié)的被控制量；給水母管與汽包壓力的給水差壓值作為差壓控制 模式的被控制量。在省煤器前的給水管道上設計了 3臺計算給水流量的差壓變送 器。在高壓旁路入口設計了 2臺測量旁路蒸汽流量的孔板。在汽機調節(jié)級設計了 3臺測量調節(jié)級壓力（P】）的壓力變送器，調節(jié)級后設計了 1只測量調節(jié)級后蒸 汽溫度（T的熱偶，根據弗留格爾公式可以計算進入汽缸的蒸汽流量值（QX）：Qx=

3、KXP/Ti其中K值可以根據額定工況的蒸汽流量（909.167t/h）、調節(jié)級壓力（12.265MPa） 和調節(jié)級后溫度（767.96 K）推算得出。2、全程給水控制功能分析HD單沖:EID投自動條件 切手動條件M/AM/A單三切換條住三沖F 量血主汽流量給水/汽包差壓SPPIDA H V 跟跟蹤信號切手動條件投自動條件C1 色30%旁路閥勺管AM/AM/AL投自動條住切手動條件哆由勺管B勺管C圖1.全程給水自動控制SARM圖圖1是鍋爐全程給水自動控制系統(tǒng)的SARM圖。給水旁路調閥接收汽包水 位信號，在機組低負荷時執(zhí)行單一的水位調節(jié)任務。給水主站接收切換器輸出的 指令一一給水差壓或者汽包水位調

4、節(jié)指令，送到3臺電泵控制站，每臺電泵控制 站根據各自的指令與給水主站的偏差調節(jié)各自的勺管開度。勺管A在自動模I 勺管B在自動模枷 勺管C在自動模1HOT給水MASTER在自動模式 主蒸汽流量-300t/h -250t/l.主蒸汽流量好品同給水流量好品質11|20秒給水30%旁路閥在自動模式 勺管差壓控制器在自動模式_TL網延時20秒給水MASTER投自動 給水MASTER切手動單沖量控制模式三沖量控制模式單沖量控制模式三沖量控制模式給水30%旁路閥位頑味主蒸汽流LL 2秒脈沖_TL71皿 |-延時20秒給水主路閥位給水100%旁路閥位給水30%旁路在自動模式 給水MASTER在自動模式延時20

5、秒5%14Mn 1粉叫70%商時延時20秒280T/H 一2秒脈沖_2秒脈沖主路調閥按照1%/s 的速率關到0%開主路電動隔離門,160秒脈沖主路電動叵主路調閥按照1%/s離門全關60秒脈沖速率開到100%毛封TtLF旁路閥按照2 %/s速率關到0%開旁路閥電動門0秒脈沖2秒脈沖AND沖旁路調閥按照 2%/s速率開到75% 段旁路閥控制站自動模式 設定值跟蹤開一給水差壓控制器投自動模式S1_給水主站控制器 自動模式給水旁路閥水位設定值S2Tsp-h給水差壓控制器在自動 院|一給水主站在手動模/設定值跟蹤開關圖3.全程給水控制輔助邏輯二圖3是給水主路與旁路切換邏輯及水位設定值跟蹤邏輯。給水旁路閥

6、處于手 動模式時，其設定值跟蹤給水主站的設定值；給水差壓控制器在手動時，其輸出 指令跟蹤給水主站的輸出指令，設定值跟蹤給水差壓實際值，并且限定在 1.0 MPa5.0 MPa之間。給水主站在手動時，其輸出指令跟蹤3臺勺管中的最大指令， 設定值跟蹤水位實際值；給水主站處于差壓控制模式時，設定值跟蹤給水旁路閥 的設定值。汽包水位設定值在各種控制模式切換時不會發(fā)生改變。鍋爐上水時，可以將任一電泵勺管投入自動，給水主站、給水旁路調節(jié)門則 跟隨著切為自動控制模式，（在蒸汽負荷大于330t/h時，給水旁路閥禁止聯(lián)鎖投 自動）此時，給水調節(jié)系統(tǒng)處于旁路控制模式+差壓控制模式。由30%的給水 旁路閥調節(jié)汽包水

7、位；電泵勺管調節(jié)給水差壓值。為了保證電泵勺管很好地控制 給水差壓，采取兩項措施：一方面在給水差壓控制器里引入給水旁路閥位開度作 為前饋信號，保證給水旁路閥快速變化時電泵勺管能及時響應；另一方面在給水 流量增大時自動改變差壓設定值,提升勺管轉速，防止給水泵處于安全曲線區(qū)域 外運行。當給水旁路閥開度達到70%時，說明給水流量需求量增大，這時，給 水差壓設定值將自動提高0.2MPa，如果給水旁路閥開度繼續(xù)增大，達到80%時， 給水差壓設定值將再次提高0.2MPa ；相反，在給水流量下降時，給水旁路閥開 度分別降到30%和20%時，給水差壓設定值將分別自動降低0.2MPa。這種控 制模式可以連續(xù)完成鍋

8、爐點火、汽機沖轉及電氣并網后帶30%電負荷階段時給 水系統(tǒng)的調節(jié)任務。隨著機組電負荷指令的增加，給水流量隨著蒸汽流量的上升而增大，30%給 水旁路調節(jié)閥通流量達到上限值時，給水旁路閥自動切為于動，電泵勺管由差壓 控制模式切換到三沖量控制模式，直接調節(jié)汽包水位。同時，100%給水主路調 節(jié)閥的前后電動隔離門自動開啟，等待兩個電動隔離門全開后，給水主路調節(jié)閥 指令按照1%/秒的速率開到100%。在主路調節(jié)閥開度達到70%以上時，給水旁 路調節(jié)閥指令按照2%/秒的速率關到0%，完成升負荷過程的給水管道切換任務。隨著給水流量的加大，電泵的入口流量逐漸增大，為了提高給水泵的出力， 需要將電泵的再循環(huán)閥逐

9、漸關閉。當主泵入口流量達到260t/h時，將再循環(huán)閥切 為自動控制模式。隨著給水流量的進一步增加，再循環(huán)閥將自動緩慢地關閉，可 以防止因手動快速關閉再循環(huán)閥而造成給水流量的大幅波動。給水自動控制系統(tǒng)處于三沖量控制模式時，蒸汽流量作為前饋信號、給水流 量作為內擾因素共同完成汽包水位的調節(jié)任務。其中給水流量中沒有計入減溫水 流量，蒸汽流量中計入高壓旁路的流量。給水總流量如果計入減溫水流量，在減 溫水流量變化時，勺管的開度會頻繁動作，引起省煤器入口的給水流量頻繁波動； 相反，蒸汽流量在減溫水流量變化時依靠協(xié)調控制系統(tǒng)的調節(jié)能維持在一個穩(wěn)定 值。因此三沖量控制中只需考慮省煤器入口流量與主蒸汽流量（包括

10、進入汽機做 功的流量和高壓旁路流量）的動態(tài)平衡，將三沖量調節(jié)器的副調設置為有差調節(jié) 器（近似為純比例調節(jié)器）?？紤]到電泵并列運行多臺勺管同時投自動的工況，將三沖量的比例系數設為 已投自動的勺管數量反比例的函數；同時考慮突發(fā)事件產生時，因為汽包水位會 偏離設定值很大而需要加大調節(jié)幅度，所以將水位設定值與實際值的偏差乘上一 個修正系數，在正常調節(jié)范圍內（50mm）系數為1，偏差超過100mm時系 數變?yōu)镹 1.2。保證在給水調節(jié)全過程中能自動改變調節(jié)器的比例參數，以適應 電泵切換及單臺泵跳閘時水位調節(jié)的需要。3、全程給水控制系統(tǒng)防御事故能力的分析在機組實際運行過程中難免會出現突發(fā)事件，給水系統(tǒng)會產

11、生很大的擾動， 此時依靠運行人員手動干預，可能響應不及時，危急時會因為汽包水位超限而導 致鍋爐MFT事故，應用全程給水控制系統(tǒng)能有效地抵御這種風險。在多臺電泵并列運行發(fā)生單臺電泵跳閘時，備用電泵聯(lián)起，備用泵的勺管按 照10%/秒的速率超馳開到預定的開度，自動接管跳閘泵的出力。此時，未跳閘 的電泵勺管繼續(xù)保持三沖量水位控制模式，其主調節(jié)器的比例系數加大，自動接 管跳閘泵的調節(jié)任務，有效地防止水位的波動。當發(fā)生給水RB工況時，由于給水流量突減一半，三沖量調節(jié)器能瞬間將未 跳閘的電泵勺管提升到指令上限值（90%），及時糾正給水流量和蒸汽流量的巨 大偏差。在給水RB發(fā)生后，隨著電負荷指令的快速下降，汽

12、機調門快速關小， 作為前饋參數的蒸汽流量也快速減少，三沖量調節(jié)器指令會跟隨著下降，達到 RB工況前的指令附近，正確地保持給水流量和主蒸汽流量的動態(tài)平衡，從而有 效地防止汽包水位超限。機組穩(wěn)定運行時突然發(fā)生汽機跳閘，如果鍋爐負荷在30%60%，高壓旁路 緊急打開到預定的開度，此時要求鍋爐繼續(xù)運行。在汽機跳閘瞬間到高壓旁路打 開期間，主蒸汽流量發(fā)生劇烈波動，由于水位控制器一直處于三沖量控制模式（單 /三沖量切換是在蒸汽流量達到預定值后延時20秒才進行），能有效地克服因蒸 汽流量突變而形成的虛假水位。蒸汽流量（高壓旁路流量）隨著鍋爐燃料的減少 在漸漸下降，當低于280t/h時，延時20秒進行給水管道

13、切換。首先打開給水旁 路電動隔離門，等待全開后給水旁路調節(jié)閥按照2%/秒的速率開到75%；在旁 路調閥開到65%時，主路調節(jié)閥按照1%/秒的速率關到0%，延時20秒后，將 給水旁路控制器投入自動，勺管切換為差壓控制模式，完成降負荷過程的給水管 道切換任務。在給水管道切換過程中，如果蒸汽流量持續(xù)下降到250t/h時，延時 20秒勺管由三沖量切換為單沖量控制模式。給水調節(jié)系統(tǒng)在三沖量控制模式下，如果給水流量或者蒸汽流量出現壞質量 將自動切換為單沖量控制模式，保證給水調節(jié)連續(xù)進行。在印度撒伽2x300MW機組首次沖機、并網及帶大負荷過程中，汽包水位調 節(jié)品質一直很優(yōu)秀，靜態(tài)偏差在土 10mm以內；在負荷變動試驗過程中，動態(tài)偏 差在15mm以內；在發(fā)生單臺給