基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制策略

王永森

摘 要：提出了一種基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制策略。凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥三沖量調(diào)節(jié)除氧器水位，凝結(jié)水泵變頻控制凝結(jié)水母管壓力，同時(shí)凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥的閥位通過PID運(yùn)算自動(dòng)修正凝結(jié)水壓力目標(biāo)值，使凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥始終處于最佳開度，盡量減小調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。汕尾電廠600MW超臨界直流機(jī)組應(yīng)用結(jié)果表明，采用本文提出的控制策略，除氧器水位及凝結(jié)水壓力控制效果良好，節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：壓力自適應(yīng)；除氧器水位；節(jié)能

0 引言

近年來隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保越來越重視，各電廠都開始在節(jié)能降耗上下工夫。目前，凝結(jié)水泵已有不少機(jī)組改造為變頻泵，凝泵變頻在各新建電廠也成為了主流配置。怎么樣能夠控制除氧器水位在各種工況下的穩(wěn)定，同時(shí)盡量減小凝結(jié)水壓力，充分發(fā)揮變頻泵的節(jié)能效果，是近年來一直在研究的問題。本文提出的基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制策略，通過與常規(guī)的變頻控制方案對(duì)比，優(yōu)化了除氧器水位控制及凝泵變頻控制策略，進(jìn)一步挖掘了凝泵變頻的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到了最佳的節(jié)能效果。

1 常規(guī)的除氧器水位控制策略

600MW超臨界直流機(jī)組一般配有兩臺(tái)100%變頻泵，正常運(yùn)行時(shí)一用一備。凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)有主副兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，主閥100%流量調(diào)節(jié)，副閥30%流量調(diào)節(jié)。30%負(fù)荷以下時(shí)副調(diào)節(jié)閥單沖量調(diào)節(jié)除氧器水位，凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)凝結(jié)水母管壓力。30%負(fù)荷以上時(shí)切換至凝結(jié)水泵三沖量（除氧器水位、主給水流量、凝結(jié)水流量）調(diào)節(jié)除氧器水位，凝結(jié)水流量主調(diào)節(jié)閥通過PID閉環(huán)調(diào)節(jié)凝結(jié)水壓力，副調(diào)節(jié)閥慢慢關(guān)閉。由于電網(wǎng)要求的AGC變負(fù)荷的范圍一般為50%-100%，故本文主要對(duì)此負(fù)荷段的控制策略進(jìn)行分析，挖掘節(jié)能潛力。在此負(fù)荷段，上述控制方案可以滿足除氧器水位調(diào)節(jié)的要求，同時(shí)通過凝結(jié)水流量主調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用，可以有效地減小凝結(jié)水壓力，降低凝結(jié)水泵電流，達(dá)到一定的節(jié)能效果。存在的問題是，壓力設(shè)定值的整定一般是通過各個(gè)負(fù)荷段的試驗(yàn)得出，并不是最佳值，當(dāng)凝結(jié)水用戶用水量發(fā)生變化時(shí)，調(diào)門開度也隨之變化。在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥開度通常在一定范圍內(nèi)（50%～100%）變化，仍然存在一定的節(jié)流損失，不能達(dá)到最佳的節(jié)能效果，存在優(yōu)化的空間。

2 基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制策略

2.1 凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥的控制

在低負(fù)荷段，仍然采用凝結(jié)水流量副調(diào)節(jié)閥單沖量調(diào)節(jié)除氧器水位，凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)凝結(jié)水母管壓力。升負(fù)荷到30%后，凝結(jié)水流量副調(diào)節(jié)閥慢慢關(guān)閉，凝結(jié)水流量主調(diào)節(jié)閥進(jìn)入串級(jí)三沖量（給水流量、凝結(jié)水流量、除氧器水位）調(diào)節(jié)。主調(diào)節(jié)器保證水位的無靜態(tài)偏差調(diào)節(jié)，主調(diào)節(jié)器的輸出和給水流量、凝結(jié)水流量共同作為副調(diào)節(jié)器的輸入，副調(diào)節(jié)器的作用主要是通過內(nèi)回路進(jìn)行給水流量和凝結(jié)水流量的比值調(diào)節(jié)，并快速消除來自給水側(cè)的擾動(dòng)。在工藝上凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥比凝結(jié)水泵更靠近除氧器，因此用凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥控制除氧器水位能夠更加快速地對(duì)除氧器水位變化作出響應(yīng)，對(duì)除氧器水位控制的精度更高。

2.2 凝結(jié)水泵的壓力自適應(yīng)控制

凝結(jié)水泵閉環(huán)調(diào)節(jié)凝結(jié)水母管壓力，其中凝結(jié)水流量主副調(diào)節(jié)閥開度的函數(shù)作為凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速的前饋信號(hào)，加快凝泵的響應(yīng)速度。凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值為負(fù)荷對(duì)應(yīng)的函數(shù)，該函數(shù)可通過試驗(yàn)或查詢歷史曲線得出。在壓力設(shè)定值回路中加入了一路壓力修正回路，壓力修正回路通過一個(gè)閉環(huán)的PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。通過凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥的閥位與設(shè)定的最佳閥位比較，自動(dòng)計(jì)算出壓力修正值，使凝結(jié)水母管壓力自動(dòng)適應(yīng)工況的變化，最終控制凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥的開度穩(wěn)定在最佳開度附近，經(jīng)試驗(yàn)，汕尾電廠2號(hào)機(jī)組凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥最佳開度約為88%。即當(dāng)凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開度小于88%時(shí)，壓力修正值減小，凝結(jié)水母管壓力降低，為了維持除氧器水位，凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開大；當(dāng)凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開度大于88%時(shí)，壓力修正值增大，凝結(jié)水母管壓力升高，為了維持除氧器水位，凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥減小。調(diào)節(jié)閥的閥位始終控制在目標(biāo)值88%附近。由于凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥開度、凝結(jié)水母管壓力、除氧器水位相互影響，為了防止調(diào)節(jié)作用相互耦合發(fā)生振蕩，壓力修正回路的PID調(diào)節(jié)作用要盡量減弱。由于壓力設(shè)定值可以根據(jù)調(diào)節(jié)閥開度自動(dòng)修正，因此壓力設(shè)定值函數(shù)不需要整定得太精確，減小了函數(shù)整定的難度。此外，在壓力修正值回路中引入了凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開度的函數(shù)作為前饋信號(hào)，當(dāng)凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開度大于95%時(shí)迅速提高凝結(jié)水母管壓力，彌補(bǔ)凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥接近全開時(shí)調(diào)節(jié)裕量不足的缺陷。當(dāng)高加退出、凝結(jié)水用量突然增大等異常工況時(shí)，該前饋信號(hào)可以迅速提高凝結(jié)水母管壓力，維持除氧器水位不發(fā)生大的波動(dòng)。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

上述控制策略在汕尾電廠1、2號(hào)機(jī)組進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。如圖2所示：在升負(fù)荷過程中，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥迅速全開，凝結(jié)水母管壓力在負(fù)荷函數(shù)及調(diào)節(jié)閥函數(shù)的雙重作用下快速增大，整個(gè)過程中除氧器水位波動(dòng)不超過20mm。變負(fù)荷結(jié)束后，在凝結(jié)水壓力設(shè)定值修正回路PID的調(diào)節(jié)作用下，經(jīng)過一段時(shí)間調(diào)整，凝結(jié)水母管壓力自動(dòng)調(diào)整到最佳的目標(biāo)值，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥逐漸穩(wěn)定在設(shè)定值88%附近。

與常規(guī)控制策略相比，該方案既能滿足機(jī)組在各種工況下除氧器水位、凝結(jié)水母管壓力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，同時(shí)由于凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥始終處于最佳開度，凝結(jié)水母管壓力在各個(gè)負(fù)荷段可降低0.2～0.5MPa，單臺(tái)凝結(jié)水泵電流降低20～40A，進(jìn)一步挖掘了凝泵變頻的節(jié)能效果。

4 結(jié)束語

本文提出了一種基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制策略，當(dāng)負(fù)荷大于30%時(shí)，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥的串級(jí)三沖量調(diào)節(jié)保證了除氧器水位控制的穩(wěn)定，凝結(jié)水壓力的自適應(yīng)控制使調(diào)節(jié)閥處于最佳開度，實(shí)現(xiàn)了最佳的節(jié)能效果，同時(shí)調(diào)節(jié)閥對(duì)壓力設(shè)定值的前饋?zhàn)饔脻M足了在高加退出、凝結(jié)水用量突然增大等異常工況下的控制要求。綜上所述，采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了除氧器水位的穩(wěn)定調(diào)節(jié)和凝結(jié)水泵最佳的節(jié)能效果。

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