3直流锅炉给水控制、投运与调试

直流锅炉给水控制系统用燃料量控制汽温的迟延时间比用给水流量控制汽温迟延时间大，因此超临界机组通常采用调节给水流量来实现燃水比控制的控制方案。为了稳定汽温，必须要有一个能快速反映燃水比失衡信号。第一节采用中间点温度的给水控制燃水比改变后，汽水流程中各点工质焓值和温度都随着改变，可选择锅炉受热面中间位置某点蒸汽温度作为燃水比是否适当的反馈信号。中间点温度不仅变化趋势与过热汽温一致，而且滞后时间比过热汽温滞后时间要小得多。中间点温度过热度越小，滞后越小，也就是越靠近汽水行程的入口，温度变化的惯性和滞后越小。超临界机组一般取汽水分离器出口蒸汽温度作为中间点温度来反映燃水比。汽水分离器给水流量W省煤器低温过热器直流锅炉的喷水减温示意图屏式过热器减温水流量Wj末级过热器水冷壁燃水比例失调而引起汽温的变化时，仅依靠调节减温水流量来控制汽温会使减温水流量大范围变化，一般最大喷水流量为锅炉额定负荷下的给水流量10％左右，会失去调节作用而影响锅炉安全运行。为了避免因燃水比失衡而导致减温水流量变化过大，超出可调范围，因此可利用减温水流量与锅炉总给水流量的比值（喷水比）来对燃水比进行校正。喷水比校正燃水比原则：确定不同工况机组负荷下的喷水比，当实际喷水比偏离给定值时，说明是由于燃水比例失调而使过热汽温过高或过低，因此这时不能仅依靠调节减温水流量来控制汽温，而是要利用喷水比偏差来修改锅炉总给水流量，也就是进行燃水比校正，进而通过改变给水流量W来调节汽温。积分作用＋＋－＋f1(t)汽水分离器压力滤波汽水分离器温度给定值机组负荷指令喷水比给定值减温水流量总给水流量喷水比校正喷水比＋ASP1＋－汽水分离器出口温度＋PV1锅炉指令BD动态延时f1(x)f3(x)∑2÷f3(t)f4(x)∑1PID1D∑4∑5f2(t)f2(x)燃水比SP2给水基本指令指令校正＋＋采用中间点温度的给水控制方案PID2＋PV2－给水流量控制指令TA1负荷100MW∑6＋汽泵A偏置bA∑7PID3汽泵A转速指令nA汽泵B转速指令nB电泵C转速指令nC＋＋＋－0T1A汽泵A转速指令nA＋＋汽泵B偏置bB∑8T2A汽泵B转速指令nB＋＋电泵C偏置bC∑9T3A电泵C转速指令nC＋泵公用转速指令n0泵总转速指令n∑第二节采用焓值信号的给水控制当给水量或燃料量扰动时，焓值变化方向与其变化方向一致，所以可采用焓值来反映燃水比变化。采用分离器出口过热蒸汽的焓值信号，其原因（1）能快速反应燃水比；（2）出口过热蒸汽为微过热蒸汽，微过热蒸汽焓值比分离器出口微过热蒸汽温度在反应燃水比的灵敏度和线性度方面具有明显的优势。机组负荷大范围变化时，工质压力将在超临界到亚临界的广泛范围内变化。由水和蒸汽的热力特性可知，其焓值－压力－温度之间为非线性关系，蒸汽的过热度越低，焓值－压力－温度之间关系的非线性度越强，特别是在亚临界压力下饱和区附近，这种非线性度更强。在过热度低的区域，当增加或减少同等量给水量时，焓值变化的正负向数值大体相等，但微过热汽温的正负向变化量则明显不等。如果微过热汽温低到接近饱和区，则焓值/温度斜率大，说明给水量扰动可引起焓值的显著变化，但温度变化却很小。锅炉指令BDSP1一级减温器前后温差机组负荷指令分离器出口压力调节级压力分离器出口温度分离器出口焓值PID2焓值计算PID1f1(x)f3(x)∑2SP3f2(x)f1(t)∑2指令校正PID3锅炉总给水流量给水流量控制指令采用焓值信号的给水控制方案给水基本指令分离器出口焓值给定值SP2第三节采用焓增信号的给水控制采用焓增信号的给水控制方案其原理是：在稳定的直流工况下，根据热力学第一定律，由省煤器出口到低温过热器入口这段工质（水）所吸收的热量△Q为：tQH△H为省煤器出口到低温过热器入口这段工质的焓增；ωt为省煤器出口到低温过热器入口这段工质的技术功，其包括轴功、动能增量和位能增量。对于连续流动、未膨胀作功、落差有限的工质，轴功、动能增量和位能增量这3项可近似为0。△h工质焓增，W为给水流量。给水控制策略:QHQWhQWh也就是根据省煤器出口到低温过热器入口这段工质所吸收的热量（水吸收的热量）和省煤器出口到低温过热器入口这段工质的焓增（焓增）来调节给水量。SP3PV3＋汽水分离器出口温度蒸汽焓表汽水分离器出口焓值（KJ/Kg）储水箱压力PV1PID1一级减温器前后温差PID2负荷指令f1(x)PV2SP2∑2过热器入口焓值给定值（KJ/Kg）SP1∑1≮≯f2(x)焓值修正锅炉指令f3(x)f4(x)kP1Ti1∑3焓增修正焓增÷DN水吸收热量＞循环水流量＞A省煤器最小流量∑4－PID3省煤器入口给水流量以焓增为基础的给水控制方案给水流量控制指令Kg/sKT/H锅炉负荷在35%~100%MCR范围内，没有循环水流量和省煤器入口最小流量限制时，省煤器入口给水流量（锅炉给水流量）给定值SP3为3SP水吸收的热量焓增＋焓增修正省煤器出口焓值喷水流量设计值－＋＋＋＋－负荷指令f2(t)f3(t)f3(x)f4(x)水吸收热量及焓增计算回路f2(x)PV2∑1蒸汽流量设计值给水流量设计值(Kg/s)f4(t)f5(t)＞f1(t)f1(x)过热器入口焓值给定值＋－∑2×焓增∑3K储水箱饱和温度f6(t)NY省煤器入口流量低∑4Kf5(x)热容量储水箱蒸汽吸热水吸收的热量低温过热器入口焓值省煤器出口焓值f7(t)∑5设计焓增设计焓增YN测量焓增MJ/sKg/sMJ/KgKJ/KgKJ/KgT1T1当锅炉低负荷时，即蒸汽流量低于炉膛所需的最小流量时，由于有循环水进入省煤器，故给水流量给定值SP3为：3SP给水流量设计值设计焓增＋储水箱蒸汽吸热设计焓增＋焓增修正3SP给水流量设计值设计焓增＋储水箱蒸汽吸热循环水流量设计焓增＋焓增修正当设计焓增逻辑信号为“0”时，设测量焓增经切换器T2作为焓增信号。于是给水流量给定值SP3为：由于直流锅炉的非线性，故根据锅炉负荷指令调节器PID1的比例增益kp1和积分时间Ti1。3SP给水流量设计值设计焓增＋储水箱蒸汽吸热测量焓增＋焓增修正第四节其它有关给水控制问题给水控制系统时，一般会有：（1）给水泵转速控制系统：根据要求，调节给水泵转速，改变给水流量；（2）给水泵最小流量控制系统：低负荷时，通过水泵再循环办法来维持水泵流量不低于设计要求的最小流量值，以保证给水泵工作点不落在上限特性曲线的外边；（3）流量增加闭锁回路或给水泵出口压力控制系统），保证给水泵工作点不落在最低压力线下和下限工作特性曲线之外。1、最小流量控制系统最小流量截止阀大溢流调节阀小溢流调节阀给水泵过热二级减温水再热减温水过热一级减温水水冷壁省煤器汽水分离器储水箱锅炉启动系统扩容器给水旁路调节阀循环泵高压加热器除氧器再循环调节阀一级过热器屏式过热器末级过热器末级再热器低温再热器高压旁路高压缸中压缸低压旁路低压缸低压缸凝汽器锅炉启动系统集水箱疏水泵凝汽器低压加热器凝结水泵化学处理装置直流炉汽水流程简图循环调节阀给水泵最小流量控制方案N再循环阀开度指令再循环阀关100%0%汽动给水泵入口给水流量Yf1(x)×T1汽动给水泵入口给水温度A1.0汽动给水泵入口给水温度测点故障∑小汽机转速f2(x)A偏置V≯≮≯PIDT2AT3A再循环阀开PVSP2、给水泵出口压力控制在给水泵的运行过程中，可以通过调节旁路阀门的开度、提高管路阻力来提高给水泵出口压力，来防止给水泵的工作点落在下限特性之外,这种措施也称为最大流量保护。－汽动给水泵A入口流量f1(x)下限特性∑1A安全裕量△1＋汽动给水泵A出口压力－汽动给水泵B入口流量f2(x)∑2△2＋＋＋汽动给水泵B出口压力＋＋－电动给水泵C入口流量f3(x)∑3△3＋电动给水泵C出口压力＋AT1AN100%T2汽动给水泵A运行汽动给水泵B运行T3电动给水泵C运行NNA安全裕量下限特性下限特性＋＜给水旁路调节阀指令给水泵出口压力控制PID3、循环流量与储水箱水位控制溢流阀开度与水位关系8500800075007000调节阀开度（％）储水箱水位/mm204060801006500小溢流阀大溢流阀储水箱水位∑循环调节阀调节指令f(x)A偏置PIDSP循环流量V≯循环流量控制方案给水控制系统投运和调试第一节投运前的准备工作及基本要求投运前的准备工作和相应的要求有以下几点１．检测机构性能检查（1）蒸汽流量、给水流量测量１）从显示屏查看给水流量三重冗余信号之间的偏差是否在允许范围之内。２）从显示屏查看蒸汽流量信号显示是否正确。３）判断蒸汽流量、给水流量测量值是否匹配，二者偏差是否在允许范围之内。（2）给水系统其他信号测量主要有除氧器水位和压力信号、凝汽器水位信号、给水泵状态指示等给水系统中的DAS信号。上述各信号要求DCS显示正常，数据正确合理。２．执行机构性能（１）给水调节阀１）调节阀流量特性曲线的线性工作段应该大于全行程的70%，回程误差不大于调节间最大流量的３%。２）调节阀指令、位置反馈偏差不应该过大，一般不应该大于3%。３）调节阀死行程应小于全行程的5%。４）调节阀全关时，漏流量应小于调节阀最大流量的10%。（２）电动给水泵１）液压联轴节的调速范围应到达25%～100%。２）液压调速泵勺管位置开度和反馈电压应为线性关系，回程误差应不大于2%。３）控制指令和勺管位置反馈偏差不应该过大。４）在调速范围内，泵出口给水压力和给水流量特性应符合制造厂的技术要求。（３）汽动给水泵１）控制指令调节范围应为汽轮机给水泵确定的调速范围，设定为0～100%。２）汽轮机给水泵转速自动控制系统品质良好，转速设定值和实际转速之间的滞后时间不能太大（该滞后时间一般不应该超过8Ｓ）。３）给水流量和指令呈线性关系，回程误差应不大于2%。４）控制指令和转速反馈偏差一般不应该过大。５）在调速范围内，泵出口给水压力和给水流量特性应符合制造厂的技术要求。６）汽轮机给水泵各种保护试验完毕，保护动作正确，保护功能投入。（４）给水泵最小流量再循环阀１）再循环阀的调节流量应该高于给水泵的最小设计流量。２）再循环阀能够瞬间提升30%阀门开度（可调）。３）当切除再循环流量时，再循环间能够在瞬间关闭，隔绝10%的再循环流量。4）控制指令和再循环阀位置反馈偏差不应该过大。３.手／自动操作器（１）跟踪信号正确。（２）没有强制切手动信号。（３）设定值增／减按钮、指令增／减按钮均动作正确，增／减幅值合理。（４）各种数据、图形以及色彩等指示信号正确。４．控制回路（１）所有相关的信号接线正确。（２）控制回路组态正确，控制器静态试验动作方向正确。（３）控制器参数合理。（４）控制逻辑检查正确，必要时做静态测试。（５）锅炉运行正常，达到向汽轮机送汽条件。（６）主给水管路为正常运行状态。第二节调试步骤及注意事项给水控制系统的调试一般分为三大部分：单体调试整系统冷态调试整系统热态调试单体调试(1)就地检测元件校验(2)执行机构调整(3)DCS卡件以及其他部件性能测试(4)就地和DCS之间信号连接检查等。调试工作由电建公司和DCS制造商分别完成，具体调试方法和验收标准都有明确的规定，如设备制造厂商提供的有关图纸及说明书等技术资料、《火电施工质量检验及评定标准热工仪表及控制装置篇》（１９９８年版）等有关规程等。整个系统的冷、热态调试没有明确的调试步骤，各调试人员、单位根据各自的经验制订不同的调试措施。本节阐述整系统的调试步骤、方法以及有关注意事项。一、调试范围给水控制系统的调试范围(1)给水旁路阀调节系统(2)电动给水泵调节系统(3)两台汽动给水泵调节系统(4)电动给水泵和两台汽动给水泵的最小流量控制系统。二、系统整体调试基本条件（１）基建方面需满足下列条件：１）DCS系统恢复完毕，工程师站、操作员站可用。２）主控室、电子间及其他现场环境清洁，有充足的照明，温度、湿度满足设备的要求。３）中间端子柜、输出继电器柜接线完毕。４）所有设备应就位，包括：各种变送器、热电偶、热电阻测量校验安装完毕；各取样管连接好；电动执行机构安装、接线、单体调试完毕，具备随时