采用控制中间点焓值的直流炉给水控制系统

采用控制中间点焓值的直流炉给水控制系统

华北电力大学(保定　071003) 何同祥　牛玉广

沈阳电力专科学校(沈阳　110036) 王存旭　韩希昌

Once-through Boiler Feed Water Control System

Using Intermediate Enthalpy Point Control Mode

He Tongx iang,N iu Yuguang

North China Electric Pow er Univ ersity

Baoding071003

W ang Cunx u,Han X ichang

Shenyang Electric Pow er Traning Schoo l

Shenyang110036

关键词　直流锅炉　给水控制系统　中间点　焓值

摘　要　对给水控制系统的基本方案、焓值测量实现方法、焓值定值的产生及部分技术措施进行了介绍与分析。

Key words　o nce-thro ug h boiler　feedw ater　contr ol system　inte rmediate point　enthalpy

Abstract　The basic sch em e of feedwa ter co ntro l system,methods of enthalph measurement,productio n of definite va lue o f enthalpy,a nd some technical measures are intro duced a nd ana ly sed.

神头第一电厂6号炉为捷制670t/h直流炉,燃烧系统采用直吹式制粉系统,给水系统采用3台50%容量的电动调速泵,配100%主给水调节门和30%旁路调节门。为解决锅炉经常爆管问题,汽水分离器改为满水位运行方式,6号炉为实际意义上的纯直流炉。原控制仪表为捷克产组装仪表,现用IN FI90分散控制系统对6号机组CCS系统进行了改造。

在协调控制方式下的给水控制系统具有多重控制任务:保证给水稳定、保证水燃比、满足负荷要求及实现过热汽温粗调。经过多次优化调整,确定了一套以控制中间点(微过热蒸汽)焓值为基础的串级给水控制系统,取得了良好的控制效果,为协调控制系统顺利投运打下良好的基础。

1　基本控制方案

1.1　控制中间点温度存在的问题

由于纯直流炉水—汽转换一次完成,负荷和各级过热汽温对给水比较敏感,给水控制系统必须首先保证给水及时跟随燃料量,保证水燃比。当水燃比失调时,不但影响中间点温度(微过热汽温),而且影响各级过热汽温。当负荷变化时,由于锅炉蓄热量小,必须靠燃料、水协调动作来响应负荷变化要求。因此,给水控制系统具有多重控制任务:维持中间点温度在适当范围内;快速跟随燃料量,保证水燃比,共同满足负荷要求;实现过热汽温粗调。

在调试初期曾采用中间点温度串级控制系统,在稳定负荷时取得了较好的控制效果;但是当运行人员中间点温度定值偏置较低、且遇到较大幅度减负荷时,由于给水相对燃料有一定滞后,可能造成中间点进入饱和区甚至不饱和区。

中间点进入饱和区后,在一定范围内加减给水流量(如20t/h),不会造成中间点温度变化;进入不饱和区后,温度/给水流量变化率也较小。这样,一旦中间点进入饱和区或不饱和区,在较长时间内不能退出。

另外,由于中间点温度长时间存在偏差,积分作用逐渐累积,往往会造成退出饱和区时减水过量,中间点温度超温,减温水流量突增,实际负荷

26

华东电力1999年第2期

超调。

为解决这些问题,以适应协调控制系统要求,在改进的控制方案中采用了以控制中间点焓值为基础的串级给水控制系统。1.2　控制中间点焓值的意义

过热蒸汽焓值代表了过热蒸汽的作功能力,控制汽水分离器后中间点(微过热蒸汽)的焓值,即控制了过热器入口蒸汽的初始作功能力,有利于负荷控制。中间点焓值是中间点温度和中间点压力的函数,除了温度影响焓值外,在不同负荷下给水压力不同,所以焓值控制属于多元控制。

另外,焓值比中间点温度灵敏度高,特别是在接近饱和温度时,焓值/温度斜率增大,即对水燃比失配的反应灵敏度高,有利于防止中间点进入饱和区,同时,即使进入了饱和区,与温度控制相比也可较快地退出饱和区。

在进入不饱和区之后,焓值随中间点温度急剧下降(温度下降并不多),通过调节作用可较快地返回微过热区。当然,在饱和区与不饱和区焓值控制仍属于病态控制,但在饱和区与不饱和区的滞留时间大为缩短。此外,本控制方案采取了其它技术措施,防止中间点进入饱和区。1.3　基本方案

图2　焓值测量组态实现示例

焓值给水控制系统简化原理方框图如图1所示。主回路为中间点焓值控制回路,副回路为省前流量控制回路。共设1个省前流量、3个给水泵勺管位置4个操作器。正常运行时,通过给水泵转速来调节给水流量。100%和30%调节阀不参与给水流量调节,它们主要用于给水泵安全工作区保护。

1.3.1　中间点焓值定值的产生

中间点焓值定值是实际负荷的函数。确定负荷—中间点焓值定值函数主要考虑不同负荷对焓值的要求、中间点温度允许变化范围、负荷变化对中间点压力的影响及不同负荷下减温水流量的均衡关系4个因素,焓值定值应通过试验综合确定。运行人员可以在操作员接口站O IS 上,改变焓值定值偏置。不同的磨煤机组合,焓值偏置不同。

1.

3.2　中间点焓值测量

早在模拟仪表时期就有人对直流炉焓值给水

控制方式进行尝试与研究,但是焓值测量是困扰研究与实现的主要问题。因此,焓值给水控制一直未能得到深度研究与推广使用。计算机控制技术在电厂中的广泛应用,为焓值控制提供了必要条件。

图1　焓值给水控制系统简化原理方框图

IN FI 90分散控制系统了功能码FC168,它具有二维线性内插计算功能,提供一个5×5等距

二维表格。FC 168有两个输入变量X 、Y ,一个计算结果输出R ,一个逻辑输出B 。其逻辑输出为输入范围判断逻辑。当两个输入都在其表格范围内时,输入为0;当任何一个输入落在其输入范围之外时,输出为1。对微过热区焓值可用FC 168进行测量,如X 为压力,Y 为温度,输出则为焓值。

为提高焓值计算精度,可将表按照温度、压力分成若干个分区,每个分区可分别设置成任何5×5以下的表格。采用多个FC 168级联方式,通过模拟量切换功能块FC09实现按温度、压力分区计算焓值。对于FC09,当S3=0时,OU T=〈S1〉;当S 3=1时,OU T =〈S 2〉。图2为四分区焓值计算组态实现示例。

对某一温度、压力范围,如温度355～370℃、压力17.0～19.5M Pa ,既包含微过热区,又包含

27

1999年第2期

华东电力