660MW機(jī)組旋膜式除氧器水位自動(dòng)控制優(yōu)化說(shuō)明
電廠旋膜式除氧器水位控制由旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門和凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，凝結(jié)水泵變頻控制在高、低負(fù)荷段分別采用水位調(diào)節(jié)模式和壓力調(diào)節(jié)模式。為克服低負(fù)荷情況下旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門的節(jié)流損失，對(duì)旋膜式除氧器水位自動(dòng)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，使機(jī)組在低負(fù)荷情況下，實(shí)現(xiàn)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門的全開(kāi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高機(jī)組效率。
在火力發(fā)電機(jī)組中為了更地控制旋膜式除氧器水位，設(shè)計(jì)了多種控制方式，并且在不斷改進(jìn)優(yōu)化，通過(guò)調(diào)節(jié)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開(kāi)度，來(lái)達(dá)到水位控制的目的的方式較為普遍。在新機(jī)組的設(shè)計(jì)中，為了獲得更高的機(jī)組效率，在保留旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門節(jié)流控制的基礎(chǔ)上，采用單臺(tái)凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行，另一臺(tái)凝結(jié)水泵工頻備用的方法，已取得較的經(jīng)濟(jì)遙遙。在高負(fù)荷狀態(tài)下全開(kāi)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門，改變凝結(jié)水泵頻率控制旋膜式除氧器水位。在低負(fù)荷條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開(kāi)度控制水位，此方式會(huì)造成旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門的節(jié)流損失。
1、系統(tǒng)簡(jiǎn)況
1.1設(shè)備參數(shù)
電廠工程裝機(jī)容量為2×660MW,變壓運(yùn)行直流爐中間再熱凝汽式汽輪機(jī)為上海電氣集團(tuán)股份生產(chǎn)；設(shè)計(jì)為中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，采用一拖二運(yùn)行方式，公用一臺(tái)變頻裝置。凝結(jié)水分別經(jīng)由凝結(jié)水泵、凝結(jié)水精處理裝置、軸封冷卻器和4臺(tái)低壓加熱器進(jìn)入旋膜式除氧器。詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表1、表2。
1.2優(yōu)化前旋膜式除氧器水位控制策略
凝結(jié)水泵變頻器控制策略，在壓力調(diào)節(jié)模式中，旋膜式除氧器壓力下限為2MPa,壓力調(diào)節(jié)與水位調(diào)節(jié)切換條件如圖1所示。
圖1優(yōu)化前壓力調(diào)節(jié)與水位調(diào)節(jié)切換條件
(1)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門自動(dòng)未或者開(kāi)度大于95%。
(2)機(jī)組負(fù)荷大于460MV。
(3)凝結(jié)水泵出口母管壓力大于1.8MPa。
(4)任意凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行且相應(yīng)出水門開(kāi)。
(5)凝結(jié)水泵變頻自動(dòng)。
(6)旋膜式除氧器遙遙凝結(jié)水流量測(cè)點(diǎn)正常。
1.3存在的問(wèn)題
由于旋膜式除氧器調(diào)節(jié)門存在節(jié)流損失，節(jié)能遙遙差。各個(gè)負(fù)荷下?tīng)顟B(tài)，機(jī)組負(fù)荷、凝結(jié)水泵出口母管壓力、旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開(kāi)度、凝結(jié)水泵電流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。
在旋膜式除氧器水位自動(dòng)的情況下，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)只有當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于460MW、壓力大于1.8MPa時(shí)，旋膜式除氧器調(diào)節(jié)門才會(huì)上升至95%以上開(kāi)度，而其他情況下，調(diào)節(jié)門開(kāi)啟不足，節(jié)流損失大。
2、確立優(yōu)化思路及目標(biāo)
在以往的優(yōu)化中將凝結(jié)水泵工頻運(yùn)行改為變頻運(yùn)行，使凝結(jié)水泵出口壓力、流量與電動(dòng)機(jī)能耗達(dá)到不錯(cuò)匹配，從而降低凝結(jié)水泵功耗，節(jié)能遙遙遙遙。從分析表3中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水系統(tǒng)在不同負(fù)荷下的運(yùn)行情況，低負(fù)荷時(shí)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開(kāi)度偏小，節(jié)流劇烈，存在潛力可挖。
3、旋膜式除氧器水位控制邏輯優(yōu)化
3.1旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門邏輯優(yōu)化
在水位調(diào)節(jié)模式下，主要由凝結(jié)水泵變頻控制旋膜式除氧器水位，如此時(shí)上水調(diào)節(jié)門開(kāi)度較小，將會(huì)引起較大節(jié)流損失，因此當(dāng)凝結(jié)水泵水位模式時(shí)，增加旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門快速自增邏輯，使其按2%s的速率開(kāi)至遙遙,實(shí)現(xiàn)由凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)旋膜式除氧器水位的功能。優(yōu)化邏輯如圖2所示，因OvationDROP16Task3區(qū)掃描時(shí)間為500ms,故邏輯圖中VALE=0.01的參數(shù)能折合為2%s。
3.2水位調(diào)節(jié)模式切換條件優(yōu)化
3.2.1優(yōu)化旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開(kāi)度條件
將“旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開(kāi)度大于95%”修改為“旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開(kāi)度大于25%且死區(qū)為3%”,配合旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門快速自增邏輯，能實(shí)現(xiàn)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門在凝結(jié)水泵變頻切換為水位控制后快速由25%開(kāi)至遙遙,增加3%死區(qū)防止其頻繁切換。
3.2.2優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷條件
將“機(jī)組負(fù)荷大于460MV”修改為“機(jī)組負(fù)荷大于300MV且死區(qū)為10MV”,擴(kuò)大水位控制模式的負(fù)荷適應(yīng)范圍，但此時(shí)如果旋膜式除氧器的上水流量，凝結(jié)水泵變頻器的輸出也相應(yīng)降低，會(huì)造成凝結(jié)水母管壓力下降至1.8MPa以下，引起凝結(jié)水泵水位調(diào)節(jié)模式切除，轉(zhuǎn)為壓力調(diào)節(jié)模式，這時(shí)凝結(jié)水泵變頻將不再減少，旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門將開(kāi)始減小。因此在低負(fù)荷條件下，為了遙遙凝結(jié)水泵水位控制模式，需對(duì)凝結(jié)水母管壓力值進(jìn)行優(yōu)化。
3.2.3優(yōu)化凝結(jié)水母管壓力值
凝結(jié)水泵出口母管壓力應(yīng)滿足凝結(jié)水泵的安全運(yùn)行和凝結(jié)水用戶需要，凝結(jié)水用戶包括給水泵密封冷卻水、低壓旁路減溫水、閉式水箱、真空泵補(bǔ)水、低壓缸噴水等。因?yàn)殚]式水箱、真空泵補(bǔ)水、低壓缸噴水對(duì)凝結(jié)水壓力無(wú)特殊的要求，而低壓旁路減溫水只在啟動(dòng)機(jī)組時(shí)遙遙，所以只需考慮凝結(jié)水壓力滿足凝結(jié)水泵的安全運(yùn)行和給水泵密封冷卻水即可。若凝結(jié)水母管壓力過(guò)低，在剛并網(wǎng)的低負(fù)荷階段，機(jī)組用水量小，凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速會(huì)過(guò)低，從而導(dǎo)致凝結(jié)水流量低于其允許的低流量，凝結(jié)水泵將發(fā)生汽蝕，對(duì)泵體產(chǎn)生損害。
為了遙遙凝結(jié)水泵的安全運(yùn)行，對(duì)凝結(jié)水母管的低壓力值進(jìn)行試驗(yàn)確定。凝結(jié)水泵允許的低流量為330th,在試驗(yàn)中當(dāng)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門全關(guān)、凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥全開(kāi)、凝結(jié)水母管壓力穩(wěn)定在0.8MPa時(shí)，凝結(jié)水流量為520th,大于凝結(jié)水泵低運(yùn)行流量，因此在邏輯優(yōu)化中將凝結(jié)水母管的低壓力限制值確定在1.2MPa以上，保留部分裕度。在此壓力下，任何負(fù)荷段，給水泵密封水的回水溫度均能控制在50℃以下。
將“凝結(jié)水泵出口母管壓力大于1.8MPa”修改為“凝結(jié)水泵出口母管壓力大于1.2MPa且死區(qū)為0.05MPa”,壓力模式調(diào)節(jié)邏輯中壓力下限改為1.2MPa。
3.3水位調(diào)節(jié)模式控制策略
旋膜式除氧器在水位調(diào)節(jié)模式下，采用三沖量串遙遙調(diào)節(jié)控制，即給水流量、旋膜式除氧器水位、旋膜式除氧器入口凝結(jié)水流量控制。主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)旋膜式除氧器水位，副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)旋膜式除氧器入口凝結(jié)水流量，給水流量作為前饋輸入副調(diào)節(jié)器(如圖3所示)。在負(fù)荷快速變化時(shí)，給水流量的快速變化給予控制系統(tǒng)提前的粗調(diào)控制，再通過(guò)反饋細(xì)調(diào)，從而避遙遙旋膜式除氧器水位波動(dòng)較大。
3.4壓力調(diào)節(jié)模式控制策略
3.4.1旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門控制
旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門分為主調(diào)和副調(diào)。當(dāng)負(fù)荷小于300MW,副調(diào)才開(kāi)始參與旋膜式除氧器水位調(diào)節(jié)，控制方式為單沖量的閉環(huán)反饋控制。主調(diào)全程參與旋膜式除氧器的水位控制，當(dāng)負(fù)荷小于300MW時(shí)，考慮凝結(jié)水流量和給水流量較小，旋膜式除氧器的水位波動(dòng)較小，主調(diào)采用旋膜式除氧器水位單沖量閉環(huán)反饋控制。當(dāng)負(fù)荷大于300MW時(shí)，凝結(jié)水流量和給水流量相對(duì)較大，為了更地控制旋膜式除氧器水位，采用三沖量閉環(huán)反饋控制(如圖4所示),為了防止單沖量控制方式與三沖量控制方式反復(fù)切換，負(fù)荷條件設(shè)置50MW的死區(qū)。
3.4.2凝結(jié)水泵變頻控制
當(dāng)負(fù)荷低于300MW時(shí)，旋膜式除氧器水位的控制模式為壓力調(diào)節(jié)模式，此時(shí)凝結(jié)水泵變頻控制凝結(jié)水壓力在1.2MPa以上，旋膜式除氧器上水主調(diào)控制旋膜式除氧器水位，如圖5所示。
壓力調(diào)節(jié)模式下的凝結(jié)水壓力設(shè)定值為旋膜式除氧器壓力、凝結(jié)水壓力的偏置設(shè)定值、整定參數(shù)三項(xiàng)之和，在此處設(shè)定了壓力低限1.2MPa,優(yōu)化前此定值為2MPa。上面的試驗(yàn)已經(jīng)得出1.2MPa能夠遙遙凝結(jié)水各用戶的安全運(yùn)行。
4、優(yōu)化前后的經(jīng)濟(jì)遙遙對(duì)比
旋膜式除氧器水位控制邏輯優(yōu)化后，上水調(diào)節(jié)門在更多工況下都能達(dá)到遙遙,凝結(jié)水泵電流相比優(yōu)化前有了遙遙的下降，將優(yōu)化前后各個(gè)負(fù)荷段的數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表4。從表4可以看出負(fù)荷在500MW以上時(shí)，凝結(jié)水泵電流在優(yōu)化前后相差很??；負(fù)荷在500MW以下時(shí)，遙遙負(fù)荷段凝結(jié)水泵電流相較優(yōu)化前有了遙遙的下降。通過(guò)計(jì)算可得出各個(gè)負(fù)荷段節(jié)約的電能，見(jiàn)表5。
根據(jù)一年來(lái)機(jī)組的運(yùn)行情況，機(jī)組在低負(fù)荷下的運(yùn)行更長(zhǎng)，電廠旋膜式除氧器水位控制邏輯經(jīng)過(guò)優(yōu)化，能全程控制旋膜式除氧器水位，控制靈敏，精度高。在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門全開(kāi)，減少了節(jié)流損失，降低了凝結(jié)水泵耗能，取得了較的經(jīng)濟(jì)遙遙。
