锅炉给水全程自动控制系统

1、锅炉给水全程自动控制系统周松国罗昌福（西北电力建设调试施工研究所西安市710032）【摘要】本文结合印度撒伽迪2x300MW机组的调试经验，分析在锅炉点火、 汽机冲转、并网及大负荷运行等不同工况下汽包水位的控制方案以及各种控制模 式如何自动无扰地切换，实现锅炉给水全程自动控制，并论述本控制系统在机组 危急情况下防御事故的能力。【关键词】汽包水位给水差压给水流量蒸汽流量给水主控制站旁 路控制模式差压控制模式单冲量控制模式三冲量控制模式1、工艺流程介绍印度撒伽迪2x300MW机组的给水系统配备3台电动给水泵，每台电泵具有各 自的再循环调节阀。给水母管上设计了具有3路通道的给水操作台，分别是30%

2、给水旁路、100%给水旁路和100%给水主路，而且每条给水通道上均设计了 1 台调节阀和前后隔离的电动门。给水母管上设计了 1台锅炉给水压力变送器，汽 包设计了 4台水位变送器和3台压力变送器。其中3台水位信号经过逻辑选择后 作为汽包水位调节的被控制量；给水母管与汽包压力的给水差压值作为差压控制 模式的被控制量。在省煤器前的给水管道上设计了 3台计算给水流量的差压变送 器。在高压旁路入口设计了 2台测量旁路蒸汽流量的孔板。在汽机调节级设计了 3台测量调节级压力（P】）的压力变送器，调节级后设计了 1只测量调节级后蒸 汽温度（T的热偶，根据弗留格尔公式可以计算进入汽缸的蒸汽流量值（QX）：Qx=

3、KXP/Ti其中K值可以根据额定工况的蒸汽流量（909.167t/h）、调节级压力（12.265MPa） 和调节级后温度（767.96 K）推算得出。2、全程给水控制功能分析HD单冲:EID投自动条件 切手动条件M/AM/A单三切换条住三冲F 量血主汽流量给水/汽包差压SPPIDA H V 跟跟踪信号切手动条件投自动条件C1 色30%旁路阀勺管AM/AM/AL投自动条住切手动条件哆由勺管B勺管C图1.全程给水自动控制SARM图图1是锅炉全程给水自动控制系统的SARM图。给水旁路调阀接收汽包水 位信号，在机组低负荷时执行单一的水位调节任务。给水主站接收切换器输出的 指令一一给水差压或者汽包水位调

4、节指令，送到3台电泵控制站，每台电泵控制 站根据各自的指令与给水主站的偏差调节各自的勺管开度。勺管A在自动模I 勺管B在自动模枷 勺管C在自动模1HOT给水MASTER在自动模式 主蒸汽流量-300t/h -250t/l.主蒸汽流量好品同给水流量好品质11|20秒给水30%旁路阀在自动模式 勺管差压控制器在自动模式_TL网延时20秒给水MASTER投自动 给水MASTER切手动单冲量控制模式三冲量控制模式单冲量控制模式三冲量控制模式给水30%旁路阀位顽味主蒸汽流LL 2秒脉冲_TL71皿 |-延时20秒给水主路阀位给水100%旁路阀位给水30%旁路在自动模式 给水MASTER在自动模式延时20

5、秒5%14Mn 1粉叫70%商时延时20秒280T/H 一2秒脉冲_2秒脉冲主路调阀按照1%/s 的速率关到0%开主路电动隔离门,160秒脉冲主路电动叵主路调阀按照1%/s离门全关60秒脉冲速率开到100%毛封TtLF旁路阀按照2 %/s速率关到0%开旁路阀电动门0秒脉冲2秒脉冲AND冲旁路调阀按照 2%/s速率开到75% 段旁路阀控制站自动模式 设定值跟踪开一给水差压控制器投自动模式S1_给水主站控制器 自动模式给水旁路阀水位设定值S2Tsp-h给水差压控制器在自动 院|一给水主站在手动模/设定值跟踪开关图3.全程给水控制辅助逻辑二图3是给水主路与旁路切换逻辑及水位设定值跟踪逻辑。给水旁路阀

6、处于手 动模式时，其设定值跟踪给水主站的设定值；给水差压控制器在手动时，其输出 指令跟踪给水主站的输出指令，设定值跟踪给水差压实际值，并且限定在 1.0 MPa5.0 MPa之间。给水主站在手动时，其输出指令跟踪3台勺管中的最大指令， 设定值跟踪水位实际值；给水主站处于差压控制模式时，设定值跟踪给水旁路阀 的设定值。汽包水位设定值在各种控制模式切换时不会发生改变。锅炉上水时，可以将任一电泵勺管投入自动，给水主站、给水旁路调节门则 跟随着切为自动控制模式，（在蒸汽负荷大于330t/h时，给水旁路阀禁止联锁投 自动）此时，给水调节系统处于旁路控制模式+差压控制模式。由30%的给水 旁路阀调节汽包水

7、位；电泵勺管调节给水差压值。为了保证电泵勺管很好地控制 给水差压，采取两项措施：一方面在给水差压控制器里引入给水旁路阀位开度作 为前馈信号，保证给水旁路阀快速变化时电泵勺管能及时响应；另一方面在给水 流量增大时自动改变差压设定值,提升勺管转速，防止给水泵处于安全曲线区域 外运行。当给水旁路阀开度达到70%时，说明给水流量需求量增大，这时，给 水差压设定值将自动提高0.2MPa，如果给水旁路阀开度继续增大，达到80%时， 给水差压设定值将再次提高0.2MPa ；相反，在给水流量下降时，给水旁路阀开 度分别降到30%和20%时，给水差压设定值将分别自动降低0.2MPa。这种控 制模式可以连续完成锅

8、炉点火、汽机冲转及电气并网后带30%电负荷阶段时给 水系统的调节任务。随着机组电负荷指令的增加，给水流量随着蒸汽流量的上升而增大，30%给 水旁路调节阀通流量达到上限值时，给水旁路阀自动切为于动，电泵勺管由差压 控制模式切换到三冲量控制模式，直接调节汽包水位。同时，100%给水主路调 节阀的前后电动隔离门自动开启，等待两个电动隔离门全开后，给水主路调节阀 指令按照1%/秒的速率开到100%。在主路调节阀开度达到70%以上时，给水旁 路调节阀指令按照2%/秒的速率关到0%，完成升负荷过程的给水管道切换任务。随着给水流量的加大，电泵的入口流量逐渐增大，为了提高给水泵的出力， 需要将电泵的再循环阀逐

9、渐关闭。当主泵入口流量达到260t/h时，将再循环阀切 为自动控制模式。随着给水流量的进一步增加，再循环阀将自动缓慢地关闭，可 以防止因手动快速关闭再循环阀而造成给水流量的大幅波动。给水自动控制系统处于三冲量控制模式时，蒸汽流量作为前馈信号、给水流 量作为内扰因素共同完成汽包水位的调节任务。其中给水流量中没有计入减温水 流量，蒸汽流量中计入高压旁路的流量。给水总流量如果计入减温水流量，在减 温水流量变化时，勺管的开度会频繁动作，引起省煤器入口的给水流量频繁波动； 相反，蒸汽流量在减温水流量变化时依靠协调控制系统的调节能维持在一个稳定 值。因此三冲量控制中只需考虑省煤器入口流量与主蒸汽流量（包括

10、进入汽机做 功的流量和高压旁路流量）的动态平衡，将三冲量调节器的副调设置为有差调节 器（近似为纯比例调节器）。考虑到电泵并列运行多台勺管同时投自动的工况，将三冲量的比例系数设为 已投自动的勺管数量反比例的函数；同时考虑突发事件产生时，因为汽包水位会 偏离设定值很大而需要加大调节幅度，所以将水位设定值与实际值的偏差乘上一 个修正系数，在正常调节范围内（50mm）系数为1，偏差超过100mm时系 数变为N 1.2。保证在给水调节全过程中能自动改变调节器的比例参数，以适应 电泵切换及单台泵跳闸时水位调节的需要。3、全程给水控制系统防御事故能力的分析在机组实际运行过程中难免会出现突发事件，给水系统会产

11、生很大的扰动， 此时依靠运行人员手动干预，可能响应不及时，危急时会因为汽包水位超限而导 致锅炉MFT事故，应用全程给水控制系统能有效地抵御这种风险。在多台电泵并列运行发生单台电泵跳闸时，备用电泵联起，备用泵的勺管按 照10%/秒的速率超驰开到预定的开度，自动接管跳闸泵的出力。此时，未跳闸 的电泵勺管继续保持三冲量水位控制模式，其主调节器的比例系数加大，自动接 管跳闸泵的调节任务，有效地防止水位的波动。当发生给水RB工况时，由于给水流量突减一半，三冲量调节器能瞬间将未 跳闸的电泵勺管提升到指令上限值（90%），及时纠正给水流量和蒸汽流量的巨 大偏差。在给水RB发生后，随着电负荷指令的快速下降，汽

12、机调门快速关小， 作为前馈参数的蒸汽流量也快速减少，三冲量调节器指令会跟随着下降，达到 RB工况前的指令附近，正确地保持给水流量和主蒸汽流量的动态平衡，从而有 效地防止汽包水位超限。机组稳定运行时突然发生汽机跳闸，如果锅炉负荷在30%60%，高压旁路 紧急打开到预定的开度，此时要求锅炉继续运行。在汽机跳闸瞬间到高压旁路打 开期间，主蒸汽流量发生剧烈波动，由于水位控制器一直处于三冲量控制模式（单 /三冲量切换是在蒸汽流量达到预定值后延时20秒才进行），能有效地克服因蒸 汽流量突变而形成的虚假水位。蒸汽流量（高压旁路流量）随着锅炉燃料的减少 在渐渐下降，当低于280t/h时，延时20秒进行给水管道

13、切换。首先打开给水旁 路电动隔离门，等待全开后给水旁路调节阀按照2%/秒的速率开到75%；在旁 路调阀开到65%时，主路调节阀按照1%/秒的速率关到0%，延时20秒后，将 给水旁路控制器投入自动，勺管切换为差压控制模式，完成降负荷过程的给水管 道切换任务。在给水管道切换过程中，如果蒸汽流量持续下降到250t/h时，延时 20秒勺管由三冲量切换为单冲量控制模式。给水调节系统在三冲量控制模式下，如果给水流量或者蒸汽流量出现坏质量 将自动切换为单冲量控制模式，保证给水调节连续进行。在印度撒伽2x300MW机组首次冲机、并网及带大负荷过程中，汽包水位调 节品质一直很优秀，静态偏差在土 10mm以内；在负荷变动试验过程中，动态偏 差在15mm以内；在发生单台给