汽泵再循環(huán)閥控制邏輯和運(yùn)行操作優(yōu)化

楊　寧

(金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠?！?19060)

?

汽泵再循環(huán)閥控制邏輯和運(yùn)行操作優(yōu)化

楊寧

(金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海519060)

講述了600 MW燃煤機(jī)組的汽泵再循環(huán)閥在運(yùn)行過程中內(nèi)漏嚴(yán)重，影響給水系統(tǒng)運(yùn)行安全以及造成汽泵能耗損失；對(duì)再循環(huán)閥進(jìn)行解體檢查分析，確定汽泵運(yùn)行再循環(huán)閥的頻繁開啟造成再循環(huán)閥吹損嚴(yán)重。通過對(duì)汽泵再循環(huán)閥的控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化以及對(duì)應(yīng)的運(yùn)行操作優(yōu)化，很好地解決了汽泵再循環(huán)閥吹損嚴(yán)重這個(gè)問題，保證了設(shè)備安全。

汽泵再循環(huán)閥；控制邏輯優(yōu)化；運(yùn)行操作優(yōu)化

1　設(shè)備概況與機(jī)組控制方式

金灣電廠兩臺(tái)機(jī)組鍋爐均采用上海鍋爐股份有限公司制造的超臨界鍋爐，鍋爐最大連續(xù)出力為1 913 t/h，鍋爐允許最低穩(wěn)燃負(fù)荷(不投油)30%BMCR，最低直流負(fù)荷為35%BMCR。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠制造的汽輪機(jī)。每臺(tái)機(jī)組分別配置 3套給水泵組，其中汽動(dòng)給水泵組2套，電動(dòng)給水泵組1套。汽動(dòng)給水泵組為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，給水泵小汽輪機(jī)正常低壓汽源采用四段抽汽，高壓汽源采用二段抽汽，啟動(dòng)用汽源采用輔助蒸汽。汽泵連續(xù)運(yùn)行自動(dòng)調(diào)速范圍：2 800～6 000 r/min，汽泵額定轉(zhuǎn)速為5 280 r/min，額定最小流量為220 t/h。

在機(jī)組正常運(yùn)行工況下，兩臺(tái)50%容量汽動(dòng)調(diào)速給水泵并列調(diào)速運(yùn)行時(shí)，能滿足汽機(jī)低負(fù)荷至最大負(fù)荷給水參數(shù)的要求。在單臺(tái)汽動(dòng)給水泵事故狀態(tài)下，電動(dòng)給水泵能方便地實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行汽泵的并泵運(yùn)行。在機(jī)組啟動(dòng)狀態(tài)下，電動(dòng)給水泵組調(diào)速運(yùn)行時(shí)，能滿足啟動(dòng)狀態(tài)下機(jī)組給水參數(shù)的要求。

2　汽動(dòng)給水泵再循環(huán)閥控制邏輯和運(yùn)行操作優(yōu)化

2.1汽泵再循環(huán)閥內(nèi)漏分析

近年來電廠4臺(tái)汽泵再循環(huán)閥在運(yùn)行中均出現(xiàn)內(nèi)漏情況，汽泵再循環(huán)閥內(nèi)漏既降低了汽泵能耗，同時(shí)高負(fù)荷工況下導(dǎo)致汽泵轉(zhuǎn)速較高以及相應(yīng)提高了汽泵前置泵電流，危及機(jī)組運(yùn)行安全。對(duì)再循環(huán)閥解體檢查發(fā)現(xiàn)預(yù)啟閥閥芯、閥座及主閥閥芯、閥座密封面吹損嚴(yán)重，分析原因?yàn)椋涸跈C(jī)組低負(fù)荷工況下，再循環(huán)閥需開啟運(yùn)行，且開度較少造成再循環(huán)閥在這種高壓和低流量沖刷惡劣工況下運(yùn)行，長(zhǎng)期運(yùn)行無法避免的出現(xiàn)吹損；只能將閥芯送廠外補(bǔ)焊車削，并更換新的閥座。但維持這樣狀態(tài)運(yùn)行，再循環(huán)閥仍會(huì)出現(xiàn)再度被吹損的問題。

所以，要更好的解決這個(gè)問題，只能改善汽泵再循環(huán)閥運(yùn)行工況，減少汽泵再循環(huán)閥的開啟。

對(duì)電廠的汽泵再循環(huán)控制邏輯進(jìn)行分析：汽泵降負(fù)荷時(shí)汽泵流量低于500 t/h時(shí)開啟，至300 t/h全開；汽泵升負(fù)荷時(shí)泵流量大于350 t/h開始關(guān)閉，至550 t/h全關(guān)，如圖1所示。在這種控制邏輯下，在機(jī)組低負(fù)荷工況(低于300 MW時(shí))，汽泵再循環(huán)閥需開啟運(yùn)行，如圖2所示，待負(fù)荷加至泵流量高于550 t/h方可關(guān)閉。電廠為調(diào)峰機(jī)組，負(fù)荷長(zhǎng)期在250～600 MW運(yùn)行，這種控制邏輯下汽泵再循環(huán)閥必然頻繁開啟。所以要減少汽泵再循環(huán)閥的開啟，除了讓機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行在高負(fù)荷工況下，只能對(duì)汽泵再循環(huán)閥的控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，避免機(jī)組在低負(fù)荷工況下汽泵再循環(huán)閥開啟。

圖1　汽泵再循環(huán)閥開度、汽泵流量曲線

圖2　機(jī)組300 MW時(shí)給水系統(tǒng)工況

再進(jìn)一步分析，根據(jù)該汽泵運(yùn)行技術(shù)規(guī)范《各種轉(zhuǎn)速下的最小允許流量曲線(入口流量VS揚(yáng)程)》以及該汽泵最小流量要求，如圖3、圖4所示?？梢钥闯龅拓?fù)荷時(shí)汽泵流量低于500 t/h時(shí)即開啟，汽泵實(shí)際流量遠(yuǎn)高于其最小流量要求。根據(jù)汽泵投、退等低流量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，汽泵在實(shí)際流量大于最小要求流量下運(yùn)行時(shí)，可安全長(zhǎng)期運(yùn)行。因此，可以降低汽泵再循環(huán)打開時(shí)的入口流量設(shè)定值，該設(shè)定值必須在保證汽泵安全基礎(chǔ)上，盡量實(shí)現(xiàn)在機(jī)組全調(diào)峰過程，也可保證汽泵再循環(huán)閥關(guān)閉運(yùn)行；根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，可對(duì)汽泵再循環(huán)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化：汽泵降負(fù)荷時(shí)汽泵流量低于270 t/h時(shí)開啟，至170 t/h全開；汽泵升負(fù)荷時(shí)泵流量大于250 t/h開始關(guān)閉，至350 t/h全關(guān)，如圖5所示。

圖3　各種轉(zhuǎn)速下的最小允許流量曲線(入口流量VS揚(yáng)程)

圖4　汽泵最小流量要求

圖5　汽泵再循環(huán)閥開度、汽泵流量曲線

為保證汽泵的運(yùn)行安全，按汽泵轉(zhuǎn)速與最小流量對(duì)應(yīng)表數(shù)值乘以系數(shù)1.2，設(shè)定給水泵最小流量保護(hù)值。最小流量保護(hù)動(dòng)作，超馳強(qiáng)制開汽泵再循環(huán)閥(120 s脈沖信號(hào))，延時(shí)20 s觸發(fā)保護(hù)汽泵跳閘。

對(duì)汽泵再循環(huán)閥控制邏輯實(shí)施上述優(yōu)化，除在汽泵啟停、并退泵過程，在機(jī)組正常調(diào)峰范圍，汽泵再循環(huán)閥均可保持全關(guān)狀態(tài)(見圖6)；同時(shí)在各階段低負(fù)荷工況下，兩機(jī)四臺(tái)汽泵運(yùn)行參數(shù)均平穩(wěn)正常。這樣既解決了汽泵再循環(huán)閥頻繁開啟造成吹損嚴(yán)重這個(gè)問題，同時(shí)低負(fù)荷工況下汽泵再循環(huán)閥保持關(guān)閉，給水無需回流除氧器，降低汽泵能耗損失。

圖6　機(jī)組250 MW時(shí)給水系統(tǒng)工況

2.2汽泵再循環(huán)閥的控制邏輯優(yōu)化后的問題及分析應(yīng)對(duì)

在對(duì)汽泵再循環(huán)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化后，汽泵再循環(huán)保持關(guān)閉的低負(fù)荷工況下汽泵均運(yùn)行正常，但在2015年7月9日的一次退泵操作中，給水出現(xiàn)了較大的波動(dòng)，重復(fù)當(dāng)時(shí)的情況，如圖7所示。4B汽泵再循環(huán)閥在自動(dòng)投入狀態(tài)，當(dāng)4B汽泵轉(zhuǎn)速手動(dòng)由4 213下降至4 193 pm時(shí)，再循環(huán)閥緩慢打開(3.4%至7.8%)，但4B汽泵的入口流量反而下降(263 t/h至210 t/h)，直到觸發(fā)最小流量保護(hù)動(dòng)作(約209 t/h),導(dǎo)致再循環(huán)閥超馳全開，4B汽泵人口流量回升至352 t/h。120 s過后，超馳信號(hào)消失，再循環(huán)閥按F(x)指令要求再次關(guān)閉，5 s過后再次觸發(fā)最小流量保護(hù)動(dòng)作,導(dǎo)致再循環(huán)閥超馳全開。此后120 s，又一次發(fā)生了同樣的現(xiàn)象。

圖7　汽泵退泵工況過程分析

通過分析，這次退泵操作出現(xiàn)這樣的給水大幅波動(dòng)，有如下原因：

(1)汽泵再循環(huán)閥控制函數(shù)發(fā)生了改變，原來全開至全關(guān)跨度200 t/h，現(xiàn)在只有100 t/h，即控制線變得陡峭。

(2) 汽泵流量等于泵出口流量和再循環(huán)閥通過的流量之和，退泵過程中，出口流量隨轉(zhuǎn)速降低而降低，同時(shí)再循環(huán)閥開啟，但此過程再循環(huán)開度偏小只有7.8%，再循環(huán)閥通過的流量偏小。

(3)汽泵再循環(huán)閥的非線性，即中間開度的改變流量明顯，兩頭開度的改變對(duì)流量影響不大，疊加控制函數(shù)陡峭的影響，倍數(shù)放大了閥門對(duì)流量控制的非線性。

從上述分析看出，這次退泵操作中最小流量保護(hù)動(dòng)作正常，確保了汽泵的運(yùn)行安全；因此，在保證汽泵運(yùn)行安全以及為了避免低負(fù)荷工況下汽泵再循環(huán)閥開啟，導(dǎo)致給水波動(dòng)和閥門磨損，且汽泵再循環(huán)閥日常處于自動(dòng)狀態(tài)，唯一辦法只有降低閥門初始打開對(duì)應(yīng)的流量定值，這是經(jīng)濟(jì)性和安全性的重疊區(qū)域。所以，保持之前對(duì)汽泵再循環(huán)控制的優(yōu)化以及最小流量保護(hù)設(shè)定值，同時(shí)為了避免在汽泵并泵、退泵過程再度發(fā)生給水大幅波動(dòng)，對(duì)運(yùn)行操作進(jìn)行如下優(yōu)化：

(1)汽泵在啟動(dòng)和停運(yùn)過程中，為了避免汽泵再循環(huán)閥的超馳動(dòng)作，將控制切至手動(dòng)。

(2)并泵過程，先將待并泵轉(zhuǎn)速拉高，并緩慢超越在運(yùn)泵。當(dāng)待并泵的出水流量與在運(yùn)泵相等時(shí)，投入自動(dòng)控制。然后，緩慢手動(dòng)關(guān)閉再循環(huán)閥，維持兩臺(tái)汽泵給水流量相等，直到再循環(huán)閥至全關(guān)位置，投入再循環(huán)閥自動(dòng)狀態(tài)。

(3)退泵過程，先將待退泵的再循環(huán)閥且至手動(dòng)，并緩慢開至全開，期間維持兩臺(tái)汽泵給水流量相等。然后，將待停泵切手動(dòng)緩慢降低轉(zhuǎn)速，直到完全退出運(yùn)行。

(4)正常運(yùn)行中，保持兩臺(tái)汽泵再循環(huán)閥在自動(dòng)狀態(tài)。

2.3汽泵再循環(huán)閥的控制邏輯優(yōu)化和運(yùn)行優(yōu)化操作后的并泵實(shí)例

圖8　汽泵并泵工況過程分析

在對(duì)運(yùn)行操作進(jìn)行優(yōu)化后，2015年10月5日的一次并泵操作(如圖8所示)：4B汽泵沖轉(zhuǎn)后待并入給水，4B汽泵再循環(huán)閥F(x)指令全開，同時(shí)再循環(huán)閥保持手動(dòng)全開，緩慢提高4B汽泵轉(zhuǎn)速，待4A、4B兩泵流量相等時(shí)，將4B汽泵投入自動(dòng)控制。然后，緩慢手動(dòng)關(guān)閉再循環(huán)閥，轉(zhuǎn)速同時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)維持兩泵流量相等，直到再循環(huán)閥至全關(guān)位置，投入再循環(huán)閥自動(dòng)狀態(tài)。

在這次并泵操作中，采用運(yùn)行優(yōu)化操作后，整個(gè)并泵過程給水流量平穩(wěn)；同時(shí)實(shí)施汽泵再循環(huán)閥控制邏輯優(yōu)化后汽泵的穩(wěn)定運(yùn)行，很好的驗(yàn)證了汽泵再循環(huán)控制邏輯優(yōu)化和運(yùn)行應(yīng)對(duì)措施的有效性。

3　結(jié)語

從上述可看出，對(duì)汽泵再循環(huán)閥控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，很好的解決了汽泵吹損造成內(nèi)漏嚴(yán)重這個(gè)問題，也降低了汽泵能耗；同時(shí)通過對(duì)汽泵退、并泵過程進(jìn)行運(yùn)行操作優(yōu)化，也彌補(bǔ)了控制邏輯發(fā)生更改后退并泵過程出現(xiàn)的給水波動(dòng)的影響，保證機(jī)組運(yùn)行安全。

(本文編輯：嚴(yán)加)

Optimization of Control Logic and Operation of the Steam Pump Recirculation Valve

YANG Ning

(Jinwan Power Generation Co., Ltd., Zhuhai 519060, China)

The recirculating valve of steam pump of the 600MW coal-fired units has serious inner leakage in the operating system which will cause high energy consumption and endanger the feed water system. After the disintegration check, we discovered that the recirculating valve was badly damaged by frequently opens and closes. Through optimizing the control logic of the recirculating valve and the corresponding operation, it is good to resolve the problem and ensure the equipment safety.

steam pump recirculation valve; control logic optimization; operation optimization

10.11973/dlyny201604019

TH38

B

2095-1256(2016)04-0492-04

2016-05-23