图1.. 给水控制系统原理图

根据锅炉汽水分离器贮水罐水位, 按比例控制锅炉汽水分离器的贮水罐水位调节阀开度。当贮水罐水位在11. 3m以下时, 贮水罐水位调节阀全关; 当贮水罐水位达到15. 4m以上时, 贮水罐水位调节阀全开。

当出现下列情况之一时锅炉汽水分离器的贮水罐水位控制用强制手动: 贮水罐水位控制阀交流电源失去, 贮水罐水位控制阀直流电源失去, 控制指令信号发生故障, 分离器贮水罐压力信号发生故障, 分离器贮水罐水位信号发生故障。

2. 3. 2.. 燃水比调节

( 1) 一级减温器前后温差。如果各受热面的吸热比例不变, 过热器出口焓值为一常数时, 减温器后蒸汽焓值也是一常数, 与负荷无关, 保持减温器前后温差为一常数, 也就间接地保持了减温器前蒸汽温度为一常数, 相当于用减温器前微过热汽温作为校正燃水比信号。由于在运行过程中, 上、下排喷燃器的切换以及蒸汽吹灰的投入与否, 过热器属于对流过热或辐射的吸热特性等诸多因素, 锅炉受热面在不同负荷情况下吸热比例变化较大。若要保持微过热段汽温和各级减温器出口汽温为定值, 则各级喷水量变化就较大。为了克服这一缺点, 采用保持减温器前后温差的调节系统, 与直接调节微过热段汽温调节系统相比,虽然其调节品质有所降低, 但改善了一级减温器的工作条件。燃水比作为过热蒸汽温度控制的粗调方式,直接影响过热蒸汽温度, 而作为喷水减温的辅助手段在调节过热蒸汽温度时, 又会反过来影响燃水比。引入减温器前后温差, 可将调整燃水比与喷水减温二者协调起来, 补偿汽温控制时喷水减温对燃水比的影响, 实现燃水比控制与喷水减温控制方式间的解耦作用。由于给水量调整燃水比对汽温的影响滞后较大,且燃水比着重于保持汽温的长期稳定, 因此, 一级温差偏差对燃水比的校正作用相对较缓慢。

( 2)总给水量。A侧、B 侧一级减温水流量和A侧、B侧二级减温水流量, 经平滑处理相加可得总喷水流量; 3个主给水流量信号经主给水温度修正后三取中, 可得主给水量; 总喷水流量与主给水量相加得总给水流量。

( 3) 控制策略。A 侧、B 侧一级减温器前后温差二取一, 与负荷经f ( x )形成的要求值进行比较, 其偏差送入温差PID控制器, 其输出与调速级压力、平均温度等前馈量相加, 作为焓值设定值与用分离器出口温度和出口压力计算出的实际焓值比较, 偏差送入焓值PID调节器, 其输出加上燃料偏差作为给水量的要求值。该要求值与实际总水量的偏差送入给水调节器, 产生给水指令信号。给水指令经平衡算法, 送入2台汽动泵和一台电动泵, 去控制给水量。当汽动泵A、B 都自动时, 可手动给定泵的偏置量, 以承担不同负荷要求。当汽动泵A、B 有手动时, 自动生成偏置, 实现2泵负荷的平衡。而电动泵只能手动给定泵的偏置量。

( 4) 给水泵转速控制。在给水泵控制系统中, 给水主控发出的给水需求指令, 被送到给水泵转速控制器, 通过改变给水泵转速来维持给水流量。

( 5) 给水调节门控制。给水调节门不直接调节给水流量, 调节门仅控制给水母管压力。当给水母管压力发生偏差时, 通过给水调节门的调节来维持给水母管压力, 以保证对过热器的喷水压力。

( 6) 给水泵最小流量控制。电动给水泵和汽动给水泵都设计有最小流量控制系统。该系统通过给水再循环, 保证给水泵出口流量不低于最小流量设定值, 以保证给水泵设备的安全。给水泵最小流量控制系统通常为单回路调节系统, 流量测量一般采用二取一。给水泵最小流量控制系统仅工作在给水泵启动和低负荷阶段; 当锅炉给水流量大于最小流量定值时, 给水再循环调节阀门就关闭。最小流量给水再循环调节阀通常设计为反方向动作, 即控制系统输出为0时, 阀门全开; 输出为100% 时, 阀门全关。这样当失电或失去气源时, 阀门全开, 可保证设备的安全。

3.. 锅炉过热蒸汽温度控制系统

3. 1.. 过热蒸汽温度控制的任务

过热蒸汽温度控制的主要任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内, 并保护过热器, 使其管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点, 蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降, 以至烧坏过热器的高温段, 严重影响安全; 过热蒸汽温度偏低, 则会降低发电机组能量转换效率。据分析, 汽温每降低5 . , 热经济性将下降1%; 且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大, 甚至使之带水, 严重影响汽轮机的安全运行。该机组要求控制过热蒸汽温在538~ 548 . 的范围内。

3. 2.. 影响过热蒸汽温度的主要因素

3. 2. 1.. 燃料、给水比(煤水比)

只要燃料、给水比的值不变, 过热汽温就不变。只要保持适当的煤水比, 在任何负荷和工况下, 直流锅炉都能维持一定的过热汽温。

3. 2. 2.. 给水温度

正常情况下, 给水温度一般不会有大的变动; 但当高压加热器因故障退出运行时, 给水温度就会降低。对于直流锅炉, 若燃料不变, 由于给水温度降低时, 加热段会加长、过热段缩短, 因而过热汽温会随之降低, 负荷也会降低。

3. 2. 3.. 过剩空气系数

过剩空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失,影响对流受热面与辐射受热面的吸热比例。当过剩空气系数增大时, 除排烟损失增加、锅炉效率降低外,炉膛水冷壁吸热减少, 造成过热器进口温度降低、屏式过热器出口温度降低; 虽然对流过热器吸热量有所增加, 但在煤水比不变的情况下, 末级过热器出口汽温会有所下降。过剩空气系数减小时的结果与增加时的相反。若要保持过热汽温不变, 则需重新调整煤水比。

3. 2. 4.. 火焰中心高度

火焰中心高度变化造成的影响与过剩空气系数变化的影响相似。在煤水比不变的情况下, 火焰中心上移类似于过剩空气系数增加, 过热汽温略有下降;反之, 过热汽温略有上升。若要保持过热汽温不变,亦需重新调整煤水比。

3. 2. 5.. 受热面结渣

煤水比不变的调节下, 炉膛水冷壁结渣时, 过热汽温会有所降低; 过热器结渣或积灰时, 过热汽温下降较明显。前者情况发生时, 调整煤水比就可; 后者情况发生时, 不可随便调整煤水比, 必须在保证水冷壁温度不超限的前提下调整煤水比。

对于直流锅炉, 在水冷壁温度不超限的条件下,后四种影响过热汽温因素都可以通过调整煤水比来消除; 所以, 只要控制、调节好煤水比, 在相当大的负荷范围内, 直流锅炉的过热汽温可保持在额定值。此优点是汽包锅炉无法比拟的; 但煤水比的调整, 只有自动控制才能可靠完成。

3. 3.. 过热蒸汽温度控制策略

600MW 超临界发电机组锅炉过热汽温的调节是以调节煤水比为主, 用一、二级减温水作细调。

3. 3. 1.. 过热汽温粗调(煤水比的调节)

煤水比的调节的主要温度参照点是中间点(即内置式分离器出口处)焓值(或温度)。锅炉负荷大于40%MCR 时, 分离器呈干态, 中间点温度为过热温度。具体控制思路见锅炉给水控制系统部分。