1000MW機組除氧器水位調節(jié)優(yōu)化

黃　勇

(廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責任公司， 廣東　潮州　515723)

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1000MW機組除氧器水位調節(jié)優(yōu)化

黃勇

(廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責任公司， 廣東潮州515723)

摘要：針對潮州電廠1000MW機組除氧器水位自動無法投入的問題，通過優(yōu)化控制策略，使除氧器水位上水門、變頻器自動正常投入，并取得較好控制效果。由于系統(tǒng)對凝泵出口壓力控制要求高，除氧器主、副路上水門在機組非高負荷都需要關至一定開度。本次控制策略優(yōu)化中，在高負荷階段，變頻調水位，上水門全開減少節(jié)流損失；非高負荷階段，變頻調壓力，上水門調水位，同時上水門參考大機閥門順閥控制方式，使用順閥方式控制除氧器主、副路上水門?？傮w取得良好的調節(jié)品質，降低了凝泵耗電，并保證了系統(tǒng)安全，達到預期目的。

關鍵詞：除氧器水位；調節(jié)品質；節(jié)能降耗；順閥控制；無擾切換

0引言

廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責任公司(以下簡稱潮州電廠)#3、#4號機組除氧器水位調節(jié)自投產以來一直未投入自動，升、降負荷需要運行人員手動調整變頻器出力及主、副上水門開度，操作量大且調節(jié)效果不佳，除氧器水位大幅擺動。由于受限于小機機封水等雜用水用戶，在機組正常運行期間凝泵出口壓力必須維持在1.5MPa以上，導致在水位調整過程中必須要開關主(70%)、副(30%)上水門來維持系統(tǒng)壓力，這給調節(jié)帶來難度。本文主要介紹主、副上水門及變頻器協(xié)調控制除氧器水位、凝泵出口壓力的控制策略。

1凝結水系統(tǒng)簡介

潮州電廠#3、#4機組凝結水系統(tǒng)配備三臺凝結水泵，兩運一備，每臺凝泵配有一臺變頻器控制，上水系統(tǒng)包括主路上水門(70%)、副路上水門(30%)及大容量旁路電動門。凝泵出口壓力同時供給小機機封水、軸封減溫水、低壓缸噴水等多個雜用水用戶，尤其小機機封水對凝泵出口壓力要求極高，壓力低于1.5MPa或出現(xiàn)陡升陡降、波動大時都很可能導致機封水被破壞，從而影響到凝汽器真空。同時，凝泵出口壓力低聯(lián)啟備用泵、精處理系統(tǒng)解列定值都設置為1.2MPa，更凸顯壓力控制的重要性。

由于系統(tǒng)多方面原因，無法在機封水管道上增加升壓泵。根據(jù)系統(tǒng)特性，機組負荷在750MW以上，系統(tǒng)壓力已經(jīng)較高，主、副路調整門一般已至全開，系統(tǒng)主要通過調整變頻出力控制上水；機組負荷由750MW降至550MW過程中，系統(tǒng)必須關閉主路上水門以維持系統(tǒng)壓力；當機組負荷降至550MW以下時，系統(tǒng)必須關閉副路上水門以維持系統(tǒng)壓力。

2除氧器水位控制策略優(yōu)化

2.1原除氧器水位控制策略

潮州電廠#3、#4機組除氧器水位原控制策略為：變頻器調節(jié)水位、除氧器上水門調節(jié)壓力。在實際調試中發(fā)現(xiàn)如下問題：

(1)在機組非高負荷階段，由于變頻出力較快且較線性，調節(jié)閥調整壓力不及時且線性較差，極易出現(xiàn)在調節(jié)過程中壓力低于1.5MPa或波動大的情況，不利于系統(tǒng)安全運行。

(2)主、副路上水門控制同一對象，但為減小節(jié)流損失，系統(tǒng)要求兩上水門順序開、關，而不是同時動作。在自動投入后，在機組升、降至一定負荷(約550MW)時，需要運行人員掌握好時機切除一路上水門自動，再投入另一路上水門自動并修改除氧器水位定值，但投、切時機運行人員很難掌握，容易造成系統(tǒng)較大擾動。

(3)主路上水門在10%以下，副路上水門在80%以上基本是空行程，而該閥位段正是兩閥切換的位置，造成了空行程的疊加，給系統(tǒng)調節(jié)造成難度。

2.2優(yōu)化后的除氧器水位控制策略

針對原除氧器水位控制策略存在的問題，擬出新的控制策略：高負荷段，變頻器調節(jié)水位，上水門全開，減少節(jié)流損失，降低凝泵耗電；非高負荷段，變頻器控制壓力，保證系統(tǒng)安全，壓力控制在壓線的經(jīng)濟點，而除氧器上水門參考大機順閥控制方式作為整體調節(jié)水位，通過PID的運算自動順序開關主、副路上水門，避免了人工投切，如圖1：

圖1　優(yōu)化后除氧器水位控制策略SAMA圖

一般情況下，機組在升速并網(wǎng)及帶初始負荷暖機階段采用單閥控制方式，即高調門同時開啟、關閉，以保證汽缸的受熱均勻減少熱應力；在機組正常運行后，為減小調門節(jié)流損失，大機閥門采用順閥控制，即依次開啟、關閉各高調門，提高機組效率。

將大機單、順閥控制的概念擴展到其他自動調節(jié)，送風量、爐膛負壓、一次風壓等調節(jié)，導葉同時動作來控制被調量，屬于“單閥控制”。而在此次優(yōu)化后的控制策略中，在機組非高負荷階段，除氧器主、副路上水門作為整體按順序開、關以調節(jié)除氧器水位，屬于“順閥控制”。

在實際使用中，邏輯組態(tài)需要做到以下幾點：

(1)為避免兩種控制方式頻繁切換，負荷切換點設置一定的死區(qū)。根據(jù)實際調節(jié)經(jīng)驗，負荷切換點在760MW、780MW。即負荷升至780MW以上，變頻調水位，上水門全開；負荷降至760MW以下，變頻調壓力，上水門調水位。

(2)控制方式切換時，為做到無擾切換：

1)負荷高于780MW同時主路調門指令大于50%，控制方式切換，同時設置主調門全開速率，防止主路調門全開時擾動過大；當負荷低于760MW時，主調門關門速率不限制。主調門在切換時做到“慢開快關”。

2)高負荷階段，變頻調水位，圖1中PID2處于自動，此時PID1不在自動，應跟蹤PID2輸出；非高負荷階段，變頻調壓力，圖中PID1處于自動，此時PID2不在自動，應跟蹤PID1輸出。

3)控制方式切換時，調節(jié)偏差(水位、壓力調節(jié)偏差)設置一定切換速率至新調節(jié)PID。

(3)主、副上水門調節(jié)水位串級控制系統(tǒng)中副調PID輸出量程為0-200%，其中0-100%對應副路上水門，100-200%對應主路上水門。同時為減少疊加空行程對調節(jié)的影響，設置折線函數(shù)修正閥門流量特性，圖2中f1(x)、f2(x)折線函數(shù)如表1和表2：

表1　f1(x)折線函數(shù)

表2　f2(x)折線函數(shù)

(4)除氧器上水門為做到無擾切換，邏輯中設置：

1)主、副路上水門自動同時投、切：任一路上水門自動投、切后，投、切另一路上水門的自動；

2)PID跟蹤使用f1(x)、f2(x)的反函數(shù)相加，即圖中f3(x)和f4(x)函數(shù)，如表3和表4：

表3　f3(x)折線函數(shù)

表4　f4(x)折線函數(shù)

3)針對②中的PID跟蹤方式，設置兩閥門投入自動的允許條件：主路上水門指令全關(小于1%)或副路上水門全開(大于99%)；

(5)由于不同的調節(jié)執(zhí)行機構(兩路上水門)使用相同PID，因此在邏輯中設置變參：PID輸出大于100時，使用主路上水門的比例、積分參數(shù)；PID輸出小于100時，使用副路上水門的比例、積分參數(shù)。

若為達到更好的水位調節(jié)效果，可參照大機閥門控制給兩路上水門設置一定的閥門重疊度，使閥門流量曲線更線性。但運行人員在DEH切除CCS后無法單獨操作各高調門，無擾切換易實現(xiàn)。而運行人員在上水門自動切除后可以單獨操作除氧器主、副上水門，若設置重疊度，難以實現(xiàn)無擾切換。同時除氧器水位調節(jié)并不過高要求系統(tǒng)調節(jié)的精度，水位可以在一定范圍內波動，因此在此次優(yōu)化中未設置閥門重疊度。

為保證除氧器上水系統(tǒng)安全：

(1) 在調節(jié)中設置凝泵出口壓力低閉鎖，當壓力低時，閉鎖上水門開、變頻出力減，壓力低定值宜使用負荷對應函數(shù)；

(2) 當單臺凝泵跳閘時，若備用凝泵變頻啟動，上水門不需作特別處理(通過壓力低閉鎖，閥門已無法開)；若備用凝泵工頻啟動，上水門需超馳關至一定開度；

(3) 由于凝泵出口壓力對系統(tǒng)安全影響較大，當變頻調節(jié)壓力自動因異常切除后，應同時切除上水門自動，防止上水門開關導致壓力進一步失控。

3除氧器水位控制效果

目前，潮州電廠#3機組除氧器水位控制已使用優(yōu)化后的控制策略，在機組變負荷階段，運行人員完全不用手動干預除氧器水位設定值，而除氧器水位在動態(tài)過程都控制在±60mm之內。

如圖2，在連續(xù)的降負荷過程中(800MW降至400MW),無論是在760MW的負荷切換點還是在兩上水門之間的切換點，除氧器水位都得到良好的控制，同時壓力控制在安全而經(jīng)濟的范圍內。

圖2　除氧器水位調節(jié)效果圖

4結論

潮州電廠1000MW機組除氧器水位控制策略在優(yōu)化后，除氧器上水門和凝泵變頻器的自動都成功投入，除氧器水位和凝泵出口壓力都取得了良好的控制效果，減輕了運行人員的操作負擔，提高了機組的自動控制水平。

其中，在機組高負荷階段，凝泵變頻器調節(jié)水位，除氧器上水門全開，降低凝泵電耗，提高機組經(jīng)濟效益；在機組非高負荷階段，變頻調壓力，上水門調水位，參考大機閥門順閥控制方式，采用主、副路上水門順閥控制來調節(jié)除氧器水位，整體取得良好控制效果?？傮w來說，潮州電廠1000MW機組除氧器水位控制優(yōu)化是成功的，達到了預期目的，可以為對凝泵出口壓力要求高的機組除氧器水位控制系統(tǒng)設計及優(yōu)化提供一定的參考。

參考文獻：

[1] 周珠峰,林愛榮.1000MW機組凝結水泵變頻控制策略的研究與應用[J].浙江電力,2010,29(7):33-35.

[2] 朱北恒.火電廠熱工自動化系統(tǒng)試驗[M].北京:中國電力出版社,2006:117-124.

[責任編輯：薛寶]

Optimization in Control of Deaerator Water Level for 1000MW Unit

HUANGYong

(GuangdongDatangInternationalChaozhouPowerGenerationCo.,Ltd.,Chaozhou515723,China)

Abstract:By optimizing the control strategy for the problem in automatic operation of deaerator water level for 1000MW unit, the automatic of deaerator feed water valve and frequency converter is input well. So, water level is adjusted by frequency converter, while the feed water valve opening to reduce throttle losses in high load；in non high load，pressure is adjusted by frequency converter, water level is adjusted by feed water valve, using the sequence valve of turbine to control the main and auxiliary feed water valve at the same time. The good control quality is achieved overall, reducing the power consumption of condensate pump, and to ensure the system security, to achieve the desired purpose.

Key words:deaerator water level; control quality; energy conservation; control of sequence valve; non disturbance switching

中圖分類號：TK223.5+22

文獻標識碼：A

文章編號：1672-9706(2016)01- 0077- 04

作者簡介：黃勇(1988-)，男，湖北荊州人，廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責任公司設備部，從事火電廠熱控設備的檢修及維護工作。E-mail: huangyong2005@126.com

收稿日期：2016- 02-15