給水流量的形成過程與問題

集控丁值運(yùn)行分析PAGEPAGE1由給水流量的形成過程與問題給水流量在濕態(tài)時(shí)以控制分離器水箱水位為主，其原理與汽包爐類似，本文主要介紹干態(tài)運(yùn)行時(shí)給水流量的形成過程，因其過于復(fù)雜，只對(duì)正常工況時(shí)流量的形成過程進(jìn)行介紹，不包括水冷壁管出口溫度越限等異常工況。一、焓值控制原理直流爐在干態(tài)運(yùn)行時(shí)，其數(shù)學(xué)計(jì)算依據(jù)是把水冷壁的吸熱量作為基礎(chǔ)，選擇分離器出口作為反映燃水比的中間點(diǎn)，可以把水冷壁入口（省煤器出口）到分離器出口（一過進(jìn)口）這個(gè)開口系統(tǒng)看作是一個(gè)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程，Q——工質(zhì)流經(jīng)開口系統(tǒng)與外界交換的熱量；△H——工質(zhì)入口到出口總焓增；m工質(zhì)質(zhì)量；hout、hin一出口、入口工質(zhì)的比焓；表明了系統(tǒng)從外界吸收的熱量用來增加工質(zhì)的焓。如果考慮時(shí)間△t的能量轉(zhuǎn)換，該方程可以簡(jiǎn)化為：W為流過水冷壁的給水流量，△h為比焓增。上式的含義：?jiǎn)挝粫r(shí)間工質(zhì)的吸熱量(kJ／s)=給水流量(kg／s)×工質(zhì)比焓增(kJ／kg)=單位時(shí)間工質(zhì)總焓增(kJ／s)。這樣就導(dǎo)出了給水流量、焓增和工質(zhì)吸熱量的關(guān)系，依據(jù)這個(gè)公式即可計(jì)算給水流量。二、給水流量的計(jì)算直流處于干態(tài)運(yùn)行時(shí)及核心邏輯為：總?cè)剂狭浚ㄘ?fù)荷指令）通過相應(yīng)的函數(shù)F（x）計(jì)算出理想的給水流量要求值（燃水比值約為1：8），同時(shí)考慮到水冷壁進(jìn)口給水的焓值偏差對(duì)過熱蒸汽焓值的影響，對(duì)給水流量給定值進(jìn)行省煤器進(jìn)口給水與分離器出口的焓差修正，進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，形成給水流量基本指令，而后再疊加焓值控制器輸出，再經(jīng)過煤、水交叉限制，最終生成給水流量指令，送至兩臺(tái)給水泵流量控制子回路。教材給出邏輯圖如下可以看出該圖是對(duì)焓值控制原理的具體實(shí)現(xiàn)，但過程有些復(fù)雜，下面分別介紹。主要涉及分離器焓值計(jì)算、實(shí)際焓增與理論焓增計(jì)算、工質(zhì)吸熱量計(jì)算與給水流量的最終形成。分離器出口焓設(shè)定值的計(jì)算根據(jù)分離器出口壓力計(jì)算出對(duì)應(yīng)的焓設(shè)定值Hsp，用過熱器減溫水流量來修正焓設(shè)計(jì)值，得出修正后的分離器出口焓設(shè)定值Hsp_corr。用過熱器減溫水流量修正焓設(shè)定值的原因：在直流鍋爐中，主蒸汽流量等于給水量和過熱器減溫水之和，當(dāng)噴水量增加后，流入蒸發(fā)器的給水量會(huì)相應(yīng)地減少，反而擴(kuò)大了燃水比的失調(diào)程度。因此，用過熱器減溫水流量調(diào)節(jié)器PID1的輸出來修正焓設(shè)計(jì)值。保證在穩(wěn)態(tài)時(shí)，過熱器的實(shí)際減溫水流量等于相應(yīng)負(fù)荷下的減溫水的設(shè)計(jì)值。見原理如圖1。2、實(shí)際焓增的計(jì)算把水冷壁看作是一個(gè)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)，計(jì)算其對(duì)應(yīng)焓的變化量。原理如圖2所示。實(shí)際焓增△Hact=校正后的分離器出口焓值Hsp_corr減去省煤器出口焓值H1act,同時(shí)把分離器出口焓控制回路調(diào)節(jié)器PID2的輸出疊加到實(shí)際焓增上，就形成修正后的實(shí)際焓增△Hact_corr,穩(wěn)態(tài)時(shí)分離器出口焓值H2act就等于校正后的分離器出口焓設(shè)計(jì)值Hsp_corr.焓值控制器PID2的參數(shù)設(shè)定是負(fù)荷的函數(shù)，不同的負(fù)荷，對(duì)應(yīng)不同比例、積分時(shí)間和微分時(shí)間常數(shù)。分離器出口焓的變化是燃水比失調(diào)的快速反映，因此本系統(tǒng)將焓調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過動(dòng)態(tài)微分環(huán)節(jié)引入到燃料主控系統(tǒng)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)解耦。3、工質(zhì)吸熱量的計(jì)算工質(zhì)理論吸熱量=理論給水流量×工質(zhì)理論焓增一金屬蓄熱量的變化。理論給水量Wtheory=水煤比函數(shù)算出的FWsp-實(shí)際減溫水流量Wθ_act工質(zhì)理論焓值增加量△Htheory=分離器出口焓值Hsp_corr-省煤器出口焓H2sp由于理論給水和理論焓增都是通過負(fù)荷指令函數(shù)，負(fù)荷變化時(shí)，爐膛的熱負(fù)荷的變化相對(duì)給水流量的變化慣性和遲延大，所以負(fù)荷指令經(jīng)過一個(gè)二階慣性環(huán)節(jié)后轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的理論焓值與理論給水量。另外，當(dāng)分離器壓力變化時(shí)，還應(yīng)考慮蒸發(fā)器金屬的蓄熱的變化，要把這部分熱量剔除，最后計(jì)算出工質(zhì)焓變化時(shí)應(yīng)該吸收的熱量。直流鍋爐的蓄熱很小，大約為同容量汽包爐蓄熱的1／4左右，壓力變化引起金屬蓄熱的變化比較金屬蓄熱模型小。4、給水流量指令的計(jì)算干態(tài)給水流量給定值Wdry=工質(zhì)吸熱量Q/修正后的實(shí)際焓增△Hact_corr濕態(tài)模式通常是機(jī)組啟動(dòng)或低負(fù)荷階段，這時(shí)的給水流量就是鍋爐最小給水流量Wmin流量指令原理如圖4所示。三、關(guān)于焓值偏置與減溫修正的區(qū)別在直流鍋爐中，主蒸汽流量等于給水量和過熱器減溫水之和，當(dāng)噴水量增加后，流入蒸發(fā)器的給水量會(huì)相應(yīng)地減少，反而擴(kuò)大了燃水比的失調(diào)程度.減溫修正手操器是控制減溫水參與給水調(diào)節(jié)的模塊，用來改變給水流量與減溫水流量的分配關(guān)系。如該手操器不投入自動(dòng)，則無法對(duì)根據(jù)分離器出口壓力計(jì)算出對(duì)應(yīng)的焓設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)修正，往往造成減溫水偏低或者偏高，出現(xiàn)煤水比例失調(diào)。焓值偏置是在已經(jīng)計(jì)算出來的分離器出口設(shè)定焓值基礎(chǔ)上，通過人為操作直接加減焓值，方便運(yùn)行人員干預(yù)給水調(diào)解。二者都是對(duì)分離器出口焓值設(shè)定值進(jìn)行修正，通過邏輯可以看出二者均是通過加減法運(yùn)算對(duì)自動(dòng)計(jì)算的設(shè)定焓值進(jìn)行調(diào)節(jié)，只是作用的位置由前后區(qū)別，產(chǎn)生的效果是一樣的。在減溫修正不投入自動(dòng)的情況下，操作這兩個(gè)手操器都?jí)蛟撟兎蛛x器出口焓值設(shè)定。四、關(guān)于實(shí)際焓值計(jì)算時(shí)取點(diǎn)6月14日6號(hào)爐因吹灰導(dǎo)致一過入口偏差大于40度，引起實(shí)際焓值跳變。下圖是6、7號(hào)機(jī)組所用邏輯的sama圖（已簡(jiǎn)化），可以看出在實(shí)際焓值計(jì)算時(shí)用一過進(jìn)口集箱溫度取代了分離器出口溫度。實(shí)際運(yùn)行中二者溫度十分接近，只是分離器出口溫度測(cè)點(diǎn)比遠(yuǎn)比一過進(jìn)口集箱要多。在該溫度參與計(jì)算前要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，如無壞點(diǎn)且偏差小于40°C（現(xiàn)已改為60）的情況下，取平均值參與計(jì)算。實(shí)際焓值計(jì)算時(shí)用一過進(jìn)口集箱溫度取代分離器出口溫度的原因可能是考慮對(duì)溫度信號(hào)處理時(shí)因測(cè)點(diǎn)過多引起邏輯回路過于復(fù)雜？給水焓值控制圖1焓值跳變時(shí)數(shù)據(jù)項(xiàng)目儲(chǔ)水箱壓力一過進(jìn)口溫度1一過進(jìn)口溫度2一過進(jìn)口溫度3一過進(jìn)口溫度4實(shí)際焓值跳變前13.702359.37352.44374.79397.502997.6跳變后13.694358.67352.53375.61400.022819.2五、關(guān)于信號(hào)的處理 因涉及信號(hào)太多以一過進(jìn)口溫度信號(hào)處理為例進(jìn)行說明，一過進(jìn)口溫度由4個(gè)測(cè)點(diǎn)組成，其處理過程見下圖。 圖中SEL模塊在實(shí)際運(yùn)算中為冗余信號(hào)選擇，當(dāng)其自動(dòng)選擇時(shí):兩個(gè)信號(hào)都正常時(shí)，取平均；任一個(gè)信號(hào)有故障時(shí)選擇另一個(gè)信號(hào)（6月14發(fā)生焓值跳變?cè)颍?；任一個(gè)信號(hào)偏離誤差限時(shí)，用輸出代替；兩個(gè)信號(hào)都有問題時(shí)，輸出保持。SEL因具體參數(shù)設(shè)置不同而有不同功能，上述作用不代表其它回路。圖中T模塊表示真實(shí)值選擇模塊，當(dāng)不存在壞點(diǎn)時(shí)，輸出為1即由SEL運(yùn)算得出的一個(gè)數(shù)值；當(dāng)該模塊所屬測(cè)點(diǎn)均變壞點(diǎn)時(shí)，輸出為2即圖中所賦值。所以可以得出整個(gè)過程為：當(dāng)全部測(cè)點(diǎn)為正常時(shí)，一過進(jìn)口溫度為左右測(cè)點(diǎn)平均后再取平均值；當(dāng)只有一個(gè)測(cè)點(diǎn)故障時(shí)也是故障側(cè)輸出正常測(cè)點(diǎn)值與另一側(cè)平均值再平均；當(dāng)一側(cè)測(cè)點(diǎn)全部故障時(shí)取對(duì)側(cè)的平均值；當(dāng)只有一個(gè)測(cè)點(diǎn)正常時(shí)取該測(cè)點(diǎn)當(dāng)前值。全部測(cè)點(diǎn)故障時(shí)，發(fā)出信號(hào)23即一過進(jìn)口溫度壞點(diǎn)報(bào)警，其實(shí)際輸出值為0.五、結(jié)論 直流鍋爐干態(tài)運(yùn)行時(shí)給水焓值控制是整個(gè)給水控制的核心，涉及測(cè)點(diǎn)較多，邏輯運(yùn)算比較復(fù)雜，需要我們用心掌握。熟悉給水指令的形成過程及各計(jì)算模塊的作用對(duì)調(diào)節(jié)給水系