汽包水位控制及变参数调节在金山热电厂的应用孙民爱

　2012年7月内蒙古科技与经济July2012　第13期总第263期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.13T o tal N o.263汽包水位控制及变参数调节在金山热电厂的应用

孙民爱,郭富丰,朱景军

(1.内蒙古国电电力工程技术研究院,内蒙古呼和浩特　010080;2.元宝山发电厂,内蒙古赤峰　024000;

3.呼和浩特供电局,内蒙古呼和浩特　010010)

摘　要:介绍了汽包水位在锅炉运行中的重要作用,水位的控制方案及选择;三冲量给水控制系统的原理和调节过程;汽包水位控制及变参数调节在金山电厂的应用。

关键词:汽包水位;三冲量;给水控制系统

中图分类号:T M621.2 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)13—0113—02

火电厂汽包水位自动控制系统是火电厂最重要的自动调节系统之一。它对整个机组的安全稳定运行至关重要。汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化,汽包水位过高,容易使蒸汽含水成分过多,造成蒸汽带水。水位过低,会造成干锅,可能严重烧毁锅炉设备。所以,汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数,它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。维持汽包水位是保持汽机和锅炉安全运行的重要条件。

1　给水控制系统介绍

金山热电厂机组锅炉主设备为东方锅炉厂有限公司生产的DG-1065/18.2-Ⅱ6型锅炉,该锅炉为亚临界参数、一次中间再热、单炉膛自然循环单汽包锅炉。汽机主设备为东方汽轮机有限公司生产的CZK300-16.67/537/537型亚临界、一次再热、单轴双缸双排汽、直接空冷抽汽式汽轮机,发电机为东方电机公司生产的QF SN-300-20B型水、氢、氢冷,机端自并励发电机,机组热力系统采用单元制布置。此机组给水控制系统是较大的控制系统,在给水调节过程中可分为单冲量和三冲量两种方式,点火初期主要调节给水与汽包压差控制旁路给水门,小负荷时单冲量控制给水泵勺管勺位,大负荷时三冲量控制勺管勺位。

1.1　单冲量控制系统

控制汽包水位时以给水量为操作变量,组成原理如图1右侧单PID控制所示的单冲量控制系统,单冲量即汽包水位。金山热电厂单冲量的调节回路中主要包含有主调节器1EL-P ID(见图1),调节器接收水位信号作为主控信号去控制给水流量。此系统在蒸发量小时,水在汽包内停留时间较长,“假水位现象”不显著,能够满足生产的要求;在蒸发量相当大,蒸汽负荷突然增加时,假水位现象十分明显,调节器收到错误的假水位信号,不但不开大给水阀增加给水量,以维持锅炉的物料平衡,反而关小调节阀的开度,减少给水量。这种误动作严重时会使汽包水位降到危险程度以至发生事故。因此,单冲量系统不能胜任大中型锅炉大蒸发量,水位得不到保证。下面主要以三冲量调节进行简要的分析。

1.2　三冲量控制系统

由于蒸汽流量和燃料量的变化是经常产生的外部扰动,并且是产生“虚假水位”的重要原因,所以在给水控制系统里常常引入蒸汽流量、燃料量信号作为前馈信号,以改善外部扰动时的控制品质。如图1左侧双PID所示,金山热电厂三冲量的调节回路中主要包含有主调节器3EL-PID1(见图1)及副调节器3EL-P ID2(见图1)。主调节器接收水位信号作为主控信号去控制副调节器,副调节器除接收主调节器信号外,还接收给水量反馈信号和蒸汽流量信号,组成一个三冲量的串级控制系统,其中副调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量和给水流量的比值调节,并快速消除来自给水侧的扰动。而主调节器主要是通过副调节器对水位进行校正,使水位保持在给定值。当负荷变化而出现“虚假水位”时,由于采用了蒸汽流量信号,就有一个使给水量与负荷同方向变化的信号,从而减少了由于“虚假水位”现象而使给水量向与负荷相反方向变化的趋势,从而改

变蒸汽负荷扰动下的水位控制质量。

图1　汽包水位控单、三冲量控制组态

2　水位变参数调节

2.1　根据给水泵投入自动台数进行变参数调节

在低负荷时投入单台给水泵,若单台给水泵投自动时调节效果很好,双台给水泵投入自动在某个线性敏感区将会出现水位振荡或发散,为解决此问题,采取了单、双台给水泵投自动变参数调节,单台投自动时调节作用稍强些,双台投入自动时调节作用稍弱些,极大的改善了水位调节品质。具体程序见图2。

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收稿日期:2012-04-28

作者简介:孙民爱(1976-),工程师,内蒙古赤峰人,工程师,现就职于内蒙古国电电力工程技术研究院。

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图2　汽包水位根据投入水泵自动数量变参数控制组态2.2　根据被调节量与设定值偏差进行变参数调节

所谓变参数就是根据不同的水位偏差和给水流量偏差设置不同的比例带和积分时间。在金山热电厂水位调节系统中,通过设定PID 的间隙增益系数(GG)和间隙宽度(GW ),实现水位偏差小于定值时减弱比例作用,实现了调节系统的快速性和稳定性,具体实现原理如图3

所示。

图3　汽包水位根据被调节量与设定值偏差变参数控制组态

在设定过程中间隙增益系数(GG)设定为0.5,死区DB 设定为5,间隙宽度(GW)设定为25,即偏差在间隙宽度范围内时比例带放大一倍,当偏差在死区范围内,PID 不进行调节。这样偏差大时迅速调节,偏差小时减弱调节作用,既实现了调节的快速性,又实现了调节的稳定性。3　结束语

通过上述两种方案的实施,使金山热电厂汽包水位调节品质得到了极大的改善,满足了电厂对汽包水位控制要求,改善后水位控制趋势如图4

所示。

图4　汽包水位控制趋势图

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