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660MW機組旋膜式除氧器水位自動控制優(yōu)化說明

發(fā)布時間:2025-02-13 01:27:13瀏覽數(shù):

660MW機組旋膜式除氧器水位自動控制優(yōu)化說明 電廠旋膜式除氧器水位控制由旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門和凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)實現(xiàn),凝結(jié)水泵變頻控制在高、低負荷段分別采用水位調(diào)節(jié)模式和壓力調(diào)節(jié)模式。為克服低負荷情況下旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門的節(jié)流損失,對旋膜式除氧器水位自動控制邏輯進行優(yōu)化,使機組在低負荷情況下,實現(xiàn)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門的全開,實現(xiàn)節(jié)能降耗,提高機組效率。
在火力發(fā)電機組中為了更地控制旋膜式除氧器水位,設(shè)計了多種控制方式,并且在不斷改進優(yōu)化,通過調(diào)節(jié)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開度,來達到水位控制的目的的方式較為普遍。在新機組的設(shè)計中,為了獲得更高的機組效率,在保留旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門節(jié)流控制的基礎(chǔ)上,采用單臺凝結(jié)水泵變頻運行,另一臺凝結(jié)水泵工頻備用的方法,已取得較的經(jīng)濟遙遙。在高負荷狀態(tài)下全開旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門,改變凝結(jié)水泵頻率控制旋膜式除氧器水位。在低負荷條件下,通過調(diào)節(jié)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開度控制水位,此方式會造成旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門的節(jié)流損失。
1、系統(tǒng)簡況
1.1設(shè)備參數(shù)
電廠工程裝機容量為2×660MW,變壓運行直流爐中間再熱凝汽式汽輪機為上海電氣集團股份生產(chǎn);設(shè)計為中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng),采用一拖二運行方式,公用一臺變頻裝置。凝結(jié)水分別經(jīng)由凝結(jié)水泵、凝結(jié)水精處理裝置、軸封冷卻器和4臺低壓加熱器進入旋膜式除氧器。詳細參數(shù)見表1、表2。
1.2優(yōu)化前旋膜式除氧器水位控制策略
凝結(jié)水泵變頻器控制策略,在壓力調(diào)節(jié)模式中,旋膜式除氧器壓力下限為2MPa,壓力調(diào)節(jié)與水位調(diào)節(jié)切換條件如圖1所示。
圖1優(yōu)化前壓力調(diào)節(jié)與水位調(diào)節(jié)切換條件
(1)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門自動未或者開度大于95%。
(2)機組負荷大于460MV。
(3)凝結(jié)水泵出口母管壓力大于1.8MPa。
(4)任意凝結(jié)水泵變頻運行且相應(yīng)出水門開。
(5)凝結(jié)水泵變頻自動。
(6)旋膜式除氧器遙遙凝結(jié)水流量測點正常。
1.3存在的問題
由于旋膜式除氧器調(diào)節(jié)門存在節(jié)流損失,節(jié)能遙遙差。各個負荷下狀態(tài),機組負荷、凝結(jié)水泵出口母管壓力、旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開度、凝結(jié)水泵電流數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表3。
在旋膜式除氧器水位自動的情況下,穩(wěn)態(tài)運行時只有當(dāng)機組負荷大于460MW、壓力大于1.8MPa時,旋膜式除氧器調(diào)節(jié)門才會上升至95%以上開度,而其他情況下,調(diào)節(jié)門開啟不足,節(jié)流損失大。
2、確立優(yōu)化思路及目標(biāo)
在以往的優(yōu)化中將凝結(jié)水泵工頻運行改為變頻運行,使凝結(jié)水泵出口壓力、流量與電動機能耗達到不錯匹配,從而降低凝結(jié)水泵功耗,節(jié)能遙遙遙遙。從分析表3中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水系統(tǒng)在不同負荷下的運行情況,低負荷時旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開度偏小,節(jié)流劇烈,存在潛力可挖。
3、旋膜式除氧器水位控制邏輯優(yōu)化
3.1旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門邏輯優(yōu)化
在水位調(diào)節(jié)模式下,主要由凝結(jié)水泵變頻控制旋膜式除氧器水位,如此時上水調(diào)節(jié)門開度較小,將會引起較大節(jié)流損失,因此當(dāng)凝結(jié)水泵水位模式時,增加旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門快速自增邏輯,使其按2%s的速率開至遙遙,實現(xiàn)由凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)旋膜式除氧器水位的功能。優(yōu)化邏輯如圖2所示,因OvationDROP16Task3區(qū)掃描時間為500ms,故邏輯圖中VALE=0.01的參數(shù)能折合為2%s。
3.2水位調(diào)節(jié)模式切換條件優(yōu)化
3.2.1優(yōu)化旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開度條件
將“旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開度大于95%”修改為“旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門開度大于25%且死區(qū)為3%”,配合旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門快速自增邏輯,能實現(xiàn)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門在凝結(jié)水泵變頻切換為水位控制后快速由25%開至遙遙,增加3%死區(qū)防止其頻繁切換。
3.2.2優(yōu)化機組負荷條件
將“機組負荷大于460MV”修改為“機組負荷大于300MV且死區(qū)為10MV”,擴大水位控制模式的負荷適應(yīng)范圍,但此時如果旋膜式除氧器的上水流量,凝結(jié)水泵變頻器的輸出也相應(yīng)降低,會造成凝結(jié)水母管壓力下降至1.8MPa以下,引起凝結(jié)水泵水位調(diào)節(jié)模式切除,轉(zhuǎn)為壓力調(diào)節(jié)模式,這時凝結(jié)水泵變頻將不再減少,旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門將開始減小。因此在低負荷條件下,為了遙遙凝結(jié)水泵水位控制模式,需對凝結(jié)水母管壓力值進行優(yōu)化。
3.2.3優(yōu)化凝結(jié)水母管壓力值
凝結(jié)水泵出口母管壓力應(yīng)滿足凝結(jié)水泵的安全運行和凝結(jié)水用戶需要,凝結(jié)水用戶包括給水泵密封冷卻水、低壓旁路減溫水、閉式水箱、真空泵補水、低壓缸噴水等。因為閉式水箱、真空泵補水、低壓缸噴水對凝結(jié)水壓力無特殊的要求,而低壓旁路減溫水只在啟動機組時遙遙,所以只需考慮凝結(jié)水壓力滿足凝結(jié)水泵的安全運行和給水泵密封冷卻水即可。若凝結(jié)水母管壓力過低,在剛并網(wǎng)的低負荷階段,機組用水量小,凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速會過低,從而導(dǎo)致凝結(jié)水流量低于其允許的低流量,凝結(jié)水泵將發(fā)生汽蝕,對泵體產(chǎn)生損害。
為了遙遙凝結(jié)水泵的安全運行,對凝結(jié)水母管的低壓力值進行試驗確定。凝結(jié)水泵允許的低流量為330th,在試驗中當(dāng)旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門全關(guān)、凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥全開、凝結(jié)水母管壓力穩(wěn)定在0.8MPa時,凝結(jié)水流量為520th,大于凝結(jié)水泵低運行流量,因此在邏輯優(yōu)化中將凝結(jié)水母管的低壓力限制值確定在1.2MPa以上,保留部分裕度。在此壓力下,任何負荷段,給水泵密封水的回水溫度均能控制在50℃以下。
將“凝結(jié)水泵出口母管壓力大于1.8MPa”修改為“凝結(jié)水泵出口母管壓力大于1.2MPa且死區(qū)為0.05MPa”,壓力模式調(diào)節(jié)邏輯中壓力下限改為1.2MPa。
3.3水位調(diào)節(jié)模式控制策略
旋膜式除氧器在水位調(diào)節(jié)模式下,采用三沖量串遙遙調(diào)節(jié)控制,即給水流量、旋膜式除氧器水位、旋膜式除氧器入口凝結(jié)水流量控制。主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)旋膜式除氧器水位,副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)旋膜式除氧器入口凝結(jié)水流量,給水流量作為前饋輸入副調(diào)節(jié)器(如圖3所示)。在負荷快速變化時,給水流量的快速變化給予控制系統(tǒng)提前的粗調(diào)控制,再通過反饋細調(diào),從而避遙遙旋膜式除氧器水位波動較大。
3.4壓力調(diào)節(jié)模式控制策略
3.4.1旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門控制
旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門分為主調(diào)和副調(diào)。當(dāng)負荷小于300MW,副調(diào)才開始參與旋膜式除氧器水位調(diào)節(jié),控制方式為單沖量的閉環(huán)反饋控制。主調(diào)全程參與旋膜式除氧器的水位控制,當(dāng)負荷小于300MW時,考慮凝結(jié)水流量和給水流量較小,旋膜式除氧器的水位波動較小,主調(diào)采用旋膜式除氧器水位單沖量閉環(huán)反饋控制。當(dāng)負荷大于300MW時,凝結(jié)水流量和給水流量相對較大,為了更地控制旋膜式除氧器水位,采用三沖量閉環(huán)反饋控制(如圖4所示),為了防止單沖量控制方式與三沖量控制方式反復(fù)切換,負荷條件設(shè)置50MW的死區(qū)。
3.4.2凝結(jié)水泵變頻控制
當(dāng)負荷低于300MW時,旋膜式除氧器水位的控制模式為壓力調(diào)節(jié)模式,此時凝結(jié)水泵變頻控制凝結(jié)水壓力在1.2MPa以上,旋膜式除氧器上水主調(diào)控制旋膜式除氧器水位,如圖5所示。
壓力調(diào)節(jié)模式下的凝結(jié)水壓力設(shè)定值為旋膜式除氧器壓力、凝結(jié)水壓力的偏置設(shè)定值、整定參數(shù)三項之和,在此處設(shè)定了壓力低限1.2MPa,優(yōu)化前此定值為2MPa。上面的試驗已經(jīng)得出1.2MPa能夠遙遙凝結(jié)水各用戶的安全運行。
4、優(yōu)化前后的經(jīng)濟遙遙對比
旋膜式除氧器水位控制邏輯優(yōu)化后,上水調(diào)節(jié)門在更多工況下都能達到遙遙,凝結(jié)水泵電流相比優(yōu)化前有了遙遙的下降,將優(yōu)化前后各個負荷段的數(shù)據(jù)對比見表4。從表4可以看出負荷在500MW以上時,凝結(jié)水泵電流在優(yōu)化前后相差很??;負荷在500MW以下時,遙遙負荷段凝結(jié)水泵電流相較優(yōu)化前有了遙遙的下降。通過計算可得出各個負荷段節(jié)約的電能,見表5。
根據(jù)一年來機組的運行情況,機組在低負荷下的運行更長,電廠旋膜式除氧器水位控制邏輯經(jīng)過優(yōu)化,能全程控制旋膜式除氧器水位,控制靈敏,精度高。在低負荷運行狀態(tài)下,旋膜式除氧器上水調(diào)節(jié)門全開,減少了節(jié)流損失,降低了凝結(jié)水泵耗能,取得了較的經(jīng)濟遙遙。
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