直流鍋爐給水控制系統(tǒng)

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1,,第四章 直流鍋爐給水控制系統(tǒng),§4.1 概 述 §4.2 鍋爐循環(huán)泵啟動系統(tǒng)基本控制 §4.3 鍋爐給水控制系統(tǒng)實(shí)例分析,,,,2,,§4-1 概 述,,,,3,一、控制原理直流鍋爐給水控制系統(tǒng)不同的設(shè)計，采用不同的控制策略。600MW機(jī)組蘇爾壽鍋爐采用給水量調(diào)節(jié)過熱器中間點(diǎn)的溫度。CE鍋爐采用控制給水流量來響應(yīng)鍋爐負(fù)荷的變化，下圖為CE直流鍋爐給水控制系統(tǒng)原理圖。,二、系統(tǒng)分析 1. 該給水控制系統(tǒng)的主控部分為給水流量與鍋爐負(fù)荷指令之間偏差的 PID調(diào)節(jié)加上前饋控制，該前饋信號由三部分相加組成：鍋爐負(fù)荷指令的比例微分（PD），給水泵再循環(huán)閥門位置信號的函數(shù)，給水旁路閥門位置信號的函數(shù)。,4,圖. CE直流鍋爐給水控制系統(tǒng)原理圖,5,2. 由兩臺汽動給水泵的轉(zhuǎn)速控制來實(shí)現(xiàn)給水流量的控制。在啟、停和低負(fù)荷時，用給水旁路閥來控制給水流量，為給水流量和鍋爐負(fù)荷指令之間偏差的PID調(diào)節(jié)加上鍋爐負(fù)荷指令的前饋信號（PD)。當(dāng)給水流量增加到一定值后，主給水閥開啟，給水旁路閥關(guān)閉，系統(tǒng)切換到汽泵轉(zhuǎn)速控制的正常運(yùn)行方式。,6,(1) 給水泵轉(zhuǎn)速控制在給水泵控制系統(tǒng)中，給水主控發(fā)出的給水需求指令，被送到給水泵轉(zhuǎn)速控制器，通過改變給水泵轉(zhuǎn)速來維持給水流量。(2) 給水調(diào)節(jié)門的控制給水調(diào)節(jié)門不直接調(diào)節(jié)給水流量，調(diào)節(jié)門僅控制給水母管壓力。當(dāng)給水母管壓力發(fā)生偏差時，通過給水調(diào)節(jié)門的調(diào)節(jié)來維持給水母管壓力，以保證對過熱器的噴水壓力。,7,(3) 給水泵最小流量控制系統(tǒng)電動給水泵和汽動給水泵都設(shè)計有最小流量控制系統(tǒng)，通過給水再循環(huán)，保證給水泵出口流量不低于最小流量設(shè)定值，以保證給水泵設(shè)備的安全。給水泵最小流量控制系統(tǒng)通常為單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，流量測量一般采用二取一。給水泵最小流量控制系統(tǒng)僅工作在給水泵啟動和低負(fù)荷階段；鍋爐給水流量只要大于最小流量定值，給水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥門就關(guān)閉。最小流量給水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥通常設(shè)計為反方向動作，即控制系統(tǒng)輸出為0時，閥門全開；輸出為100％時，閥門全關(guān)。這樣在失電或失去氣源時，閥門全開，可保證設(shè)備的安全。,8,(4) 給水需求信號的產(chǎn)生超臨界直流爐的給水控制與汽包爐不同，給水的需求信號主要根據(jù)總?cè)剂狭縼頉Q定。 以與鍋爐給煤量及總?cè)剂狭繛榛A(chǔ)發(fā)出給水量需求信號。在這以后，再加上燃燒器擺角修正、分離器出口溫度修正、分離器出口溫度微分信號就產(chǎn)生了給水需求信號。在機(jī)組啟動狀態(tài)中，或UAM工作于AUTO方式，則給水需求信號由UAM發(fā)生，原理圖如下圖所示。,9,,圖. 給水需求信號原理,10,(5) 分離器出口溫度修正分離器出口溫度修正的作用是修正燃水比，有時又被稱為中間點(diǎn)溫度修正。其修正原理是：對給定的鍋爐熱負(fù)荷，其允許的噴水量應(yīng)與分離器溫度有一定的關(guān)系?；蛘哌@樣說：當(dāng)噴水量與給水量的比例增加時，說明煤與水的比例中煤多了一些，而煤量一多，反應(yīng)最快的是分離器出口溫度。正常的分離器出口溫度是分離器壓力的函數(shù)。而噴水量與給水量的比值又是鍋爐熱負(fù)荷的函數(shù)。分離器出口溫度修正原理如下圖所示。,11,,圖. 分離器出口溫度修正原理,12,(6) 分離器水位控制 在機(jī)組啟動階段，分離器的疏水經(jīng)AA、AN、ANB三只調(diào)節(jié)閥被排至大氣擴(kuò)容箱或除氧器。這三只疏水閥的動作與分離器水位的關(guān)系見下圖。 需要說明的是，為保證除氧器的安全，當(dāng)除氧器壓力高于設(shè)定值時，ANB閥被強(qiáng)迫全關(guān)。,,圖. 疏水閥與分離器水位關(guān)系,13,,§4-2 鍋爐循環(huán)泵啟動系統(tǒng)基本控制,,,,14,1、啟動系統(tǒng)運(yùn)行方式,左圖：由鍋爐給水自動控制分離器水位（1BS-LT-50lA／502A，1BS-LT-50lB／502B）， 負(fù)荷逐漸增加，一直到純直流負(fù)荷方式后切換到溫度自動控制方式。,15,(1) 機(jī)組啟動從水位控制到溫度控制的切換過程對于直流爐來講，為了確保水冷壁在低負(fù)荷時有效的冷卻，通過水冷壁的流量不能小于某個 值（30％BMCR暫定），即最低直流負(fù)荷。當(dāng)機(jī)組啟動和停爐時，啟動系統(tǒng)投入使用，由于啟動 系統(tǒng)要經(jīng)歷不同的運(yùn)行狀態(tài)（濕態(tài)和干態(tài)），故須采用不同的控制方式（濕態(tài)和干態(tài)）且能平穩(wěn) 自動地切換。,16,在I階段以前，按照冷態(tài)、溫態(tài)及熱態(tài)（含極熱態(tài)）啟動方式，順序啟動鍋爐及相關(guān)的鍋爐輔機(jī)，循環(huán)泵啟動系統(tǒng)投運(yùn)；分離器水位(1BS－LT-501A/502A, 1BS-LT-501B/502B)由控制鍋爐母管給水流量（1BS-FT090A／B／C）來實(shí)現(xiàn)。I階段：省煤器入口的給水流量（1BS－FT-090A/B／C）保持在某個最小常數(shù)值（30％BMCR暫定）；當(dāng)燃料量逐漸增加時，隨之產(chǎn)生的蒸汽量也增加，從分離器下降管返回的水量逐漸減小，鍋爐給水流量（1BS-FT-090A／B／C）逐漸增加，以保證省煤器入口的給水流量（ 1BS－FT090A／B／C ）保持在某個最小常數(shù)值，分離器入口濕蒸汽的焓值增加。,17,①點(diǎn)：分離器入口蒸汽干度達(dá)到I，飽和蒸汽流入分離器，此時沒有水可分離，鍋爐給水流量等于省煤器入口的給水流量，但仍保持在某個最小常數(shù)值（30％BMCR暫定）。II階段：給水流量仍不變，燃燒率繼續(xù)增加，在分離器中的蒸汽慢慢地過熱。分離器出口實(shí)際溫度（ 1BS－TE-601A／B／C／D）仍低于設(shè)定值，溫度控制還未起作用。所以此時增加的燃燒率不是用來產(chǎn)生新的蒸汽，而是用來提高直流鍋爐運(yùn)行方式所需的蒸汽蓄熱。,18,②點(diǎn)：分離器出口的蒸汽溫度達(dá)到設(shè)定值，進(jìn)一步增加燃燒率，使溫度超過設(shè)定值。III階段：進(jìn)一步增加燃燒率，給水量也相應(yīng)增加，鍋爐開始由定壓運(yùn)行轉(zhuǎn)入滑壓運(yùn)行。汽溫信號通過選大器，溫度控制系統(tǒng)投入運(yùn)行，分離器出口的蒸汽溫度由“煤水比”控制。當(dāng)鍋爐主蒸汽流量增加至40％BMCR（暫定），鍋爐正式轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行。在干態(tài)自動方式時，循環(huán)泵自動停，循環(huán)泵停運(yùn)后，電動閥（V503）自動關(guān)閉。隨即暖管系統(tǒng)投入運(yùn)行，電動閥（VSIS／V52） 開啟，水位（IBS－LT503N503B）由調(diào)節(jié)閥（V522）自動控制在設(shè)定值附近。,19,(2) 停爐溫度控制到水位控制的切換圖6．12表明，負(fù)荷降低，從純直流鍋爐方式后切換到啟動運(yùn)行方式，由溫度控制切換到水位控制的過程。I階段：鍋爐負(fù)荷指令同時減少燃燒率和給水流量，汽溫控制系統(tǒng)白動；當(dāng)鍋爐主蒸汽流量降至40％BMCR（暫定）以下，干態(tài)信號消失，濕態(tài)信號還沒有滿足（注：滿足條件為爐膛有火且給水母管給水量小于30％BMCR暫定）。①點(diǎn)：給水流量達(dá)到最低直流負(fù)荷流量（30％BMCR暫定）。,20,II階段：給水流量仍不變，燃燒率繼續(xù)減小，在分離器中的蒸汽過熱度降低，開始有水分離出。②點(diǎn)：蒸汽過熱度完全消失，流入分離器的蒸汽呈飽和狀態(tài)。,21,III階段：進(jìn)一步減小燃燒率，給水流量不變，分離器入口蒸汽濕度增加，分離器中開始積水，當(dāng)分離器水位上升到一定高度，循環(huán)泵啟動條件滿足，手動或順控啟動循環(huán)泵。當(dāng)給水母管流量小于30％BMCR（暫定）時，能自動切換為濕態(tài)運(yùn)行，則電動閥（V503）會自動開啟；當(dāng)V504／V508在全開位且分離器水位大于二米，循環(huán)泵自動啟動，水位控制開始動作，水位由鍋爐給水自動調(diào)節(jié)。III階段以后，隨著負(fù)荷的降低，蒸汽量減少，母管給水量也減少，當(dāng)母管給水量減少到5％BMCR時，保持該值不變。,22,隨著蒸汽量減少，分離器水位會上升，當(dāng)分離器水位上升到一定高度，調(diào)節(jié)閥（HWL-1／HWL-2）會自動調(diào)節(jié)分離器水位在設(shè)定值以內(nèi)；注意當(dāng)分離器水位上升到MFT設(shè)定值，鍋爐跳閘。 2. 循環(huán)泵的啟動條件（1）循環(huán)泵的啟動條件如下：◆ 冷卻水流量滿足（IBS－FSH－510）◆ V504開◆ V508開◆ 省煤器進(jìn)日給水流量大于循環(huán)泵啟動設(shè)定值或分離器水位大于設(shè)定值且電動閥（V503)己開◆無停循環(huán)泵指令,23,當(dāng)上述循環(huán)泵的啟動條件全部滿足后，則發(fā)指令要求循環(huán)泵出日的調(diào)節(jié)閥（V507的開度滿足循環(huán)泵最小流量；當(dāng)循環(huán)泵出日的調(diào)節(jié)閥（V507）的開度已滿足循環(huán)泵最小流量要求，則如下任一指令可開啟循環(huán)泵：◆ 機(jī)組順控要求啟動循環(huán)泵◆ 自動濕態(tài)方式啟動循環(huán)泵◆ 運(yùn)行人員啟動循環(huán)泵,24,(2) 循環(huán)泵的跳閘條件（跳閘設(shè)定值見循環(huán)泵啟停導(dǎo)則）:◆ 循環(huán)泵已啟但差壓 （IB－PDT504A／B／C）小于設(shè)定值◆ 電機(jī)腔溫度大于設(shè)定值（IBS－TE－512／513）◆ 電動閥 V504關(guān)◆ 電動閥V508關(guān),25,當(dāng)循環(huán)泵啟動后，如下任一指令自動停運(yùn)循環(huán)泵：◆ 機(jī)組順控要求停運(yùn)循環(huán)泵◆自動干態(tài)方式停運(yùn)循環(huán)泵◆運(yùn)行人員停運(yùn)循環(huán)泵◆電氣故障停運(yùn)循環(huán)泵◆循環(huán)泵己啟但省煤器進(jìn)口給水流量（1BS-FT-091A／B／C）小于循環(huán)泵要求的最小設(shè)定值停運(yùn)循環(huán)泵.,26,3 . 分離器下降管電動閥V503的控制滿足如下任一條件且沒有關(guān)指令時開V503電動閥1）當(dāng)自動濕態(tài)方式2）手動按鈕3）機(jī)組順控要求滿足如下任一條件關(guān)l）自動干態(tài)方式且循環(huán)泵已停2）手動按鈕且循環(huán)泵已停,27,4. 循環(huán)泵進(jìn)口電動閥V504的控制滿足如下任一條件且沒有關(guān)指令時開啟電動閥1）MFT2）手動按鈕3）機(jī)組順控要求滿足如下任一條件時關(guān)閉電動閥1）循環(huán)泵跳閘2）手動按鈕且循環(huán)泵已停,28,5. 循環(huán)泵出口電動閥V508的控制滿足如下任一條件且沒有關(guān)指令時開啟電動閥：l）MFT2）手動按鈕3）機(jī)組順控要求滿足如下任一條件關(guān)：l）循環(huán)泵跳閘2）按手動按鈕且循環(huán)泵已停,29,6．電動隔離閥V512／V515的控制滿足如下任一條件且沒有關(guān)指令時開啟電動閥：l）MFT2）手動按鈕3）自動濕態(tài)方式4）主蒸汽流量小于40％BMCR5）分離器水位大于1米滿足如下任一條件關(guān)：l）主蒸汽流量大于46％BMCR2）按手動按鈕且主蒸汽流量大于44％BMCR3）按手動按鈕且給水泵全停且循環(huán)泵停且火檢無火,30,7．暖管出口電動閥V521的控制滿足如下任一條件且沒有關(guān)指令時開啟電動閥：1）自動干態(tài)方式2）手動按鈕且干態(tài)方式滿足如下任一條件關(guān)：l）MFT2）自動濕態(tài)方式3）按手動按鈕且濕態(tài)方式,31,8．暖管進(jìn)口電動閥 V518的控制滿足如下任一條件且沒有關(guān)指令時開啟電動閥：l）自動干態(tài)方式且分離器水位小于xx米2）手動按鈕且干態(tài)方式滿足如下任一條件關(guān)：l）MFT2）分離器水位大于1米且循環(huán)泵已啟3）按手動按鈕且濕態(tài)方式,32,9．循環(huán)泵系統(tǒng)的其它電動閥的控制 （V578／V526／V528／V533／V524／V53）滿足如下所有條件且沒有關(guān)指令時開啟電動閥：l）火檢無火2）手動按鈕3）分離器出口壓力為0 MPa滿足如下任一條件關(guān)：1）任意火檢有火2）按手動按鈕,33,,§4-3 鍋爐給水控制系統(tǒng)實(shí)例分析,,,,34,一、鍋爐給水流量控制1. 下列情況下鍋爐給水泵控制強(qiáng)制手動：鍋爐汽水分離器壓力信號故障、機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷信號故障、鍋爐主汽一級減溫水流量信號故障、鍋爐主汽二級減溫水流量信號故障、鍋爐給水流量信號故障、鍋爐汽水分離器入口溫度信號故障；如全部給水泵轉(zhuǎn)速控制在手動，則鍋爐給水流量控制強(qiáng)制手動。 2. 鍋爐汽水分離器入口溫度設(shè)定值，由不同負(fù)荷下設(shè)計鍋爐汽水分離器入口過熱度加上機(jī)組減溫水量比例和在工程師站設(shè)置的偏置的修正組成。鍋爐過熱器減溫水流量過大會減少鍋爐汽水分離器入口溫度設(shè)定值。由于鍋爐燃燒原因，鍋爐汽水分離器入口溫度在設(shè)計值內(nèi)，但鍋爐過熱器達(dá)不到設(shè)計值時，可以在DCS系統(tǒng)工程師站人為設(shè)置偏置，反之依然。,35,3. 鍋爐主控輸出決定的給水流量，并由鍋爐汽水分離器入口溫度微分修正作為前饋，加上鍋爐汽水分離器入口溫度設(shè)定值與鍋爐汽水分離器實(shí)際入口溫度偏差的調(diào)節(jié)輸出作為鍋爐給水流量的修正。 4. 鍋爐給水流量的設(shè)定值和鍋爐省煤器入口流量的偏差的調(diào)節(jié)輸出作為給水泵公共指令。5. 給水泵公共指令加上平均偏置、人為設(shè)置的偏置作為給水泵的控制指令。 6. 當(dāng)給水泵入口流量大于設(shè)定值時，禁止增加給水泵流量，防止給水泵過負(fù)荷。,36,7. 1A汽動給水泵自動投入方法： 在畫面選擇 “1A”，選中標(biāo)簽1MAFWTM/A4970 （描述：STM PUP A STL STATION汽動給水泵A控制站） 操作面板，檢查無 “強(qiáng)制手動信號”，在操作鍵盤按“AUTO”，自動即可投入。 當(dāng)兩臺以上給水泵在自動運(yùn)行狀態(tài)，自動按設(shè)定比例平衡給水泵轉(zhuǎn)速。在操作鍵盤按“SET”，即可▲▼或直接輸入設(shè)定給水泵轉(zhuǎn)速偏置，根據(jù)需要改變給水泵轉(zhuǎn)速的偏差。其它給水泵相同。8. 在A汽泵的操作面板上PV位置顯示鍋爐汽水分離器入口溫度的偏差；在B汽泵的操作面板上PV位置顯示給水泵公共控制指令；在電泵的操作面板上PV位置鍋爐給水流量設(shè)定值。,37,鍋爐給水主控,38,二、鍋爐給水旁路調(diào)節(jié)閥控制1、下列情況下鍋爐給水旁路調(diào)節(jié)閥控制強(qiáng)制手動：任一運(yùn)行給水泵的入口流量或出口壓力信號故障。 2、鍋爐給水旁路調(diào)節(jié)閥控制：根據(jù)運(yùn)行給水泵的安全裕量控制給水旁路調(diào)節(jié)閥的開度，使所有給水泵運(yùn)行在允許的工作范圍內(nèi)。3、鍋爐給水旁路調(diào)節(jié)閥自動投入方法：在畫面選擇 “1A”，選中標(biāo)簽1MAFWTM/A6480 （描述：FEED WTR RGL V STL STATION鍋爐給水旁路調(diào)節(jié)閥控制站) 操作面板，檢查無 “強(qiáng)制手動信號”，在操作鍵盤按“AUTO”，自動即可投入。,39,給水流量調(diào)節(jié)閥控制,40,三、鍋爐汽水分離器貯水罐水位控制1. 下列情況鍋爐汽水分離器貯水罐水位控制強(qiáng)制手動：貯水罐水位控制閥交流電源失去，貯水罐水位控制閥直流電源失去，控制指令信號故障，分離器貯水罐壓力信號故障，分離器貯水罐水位信號故障。2. 根據(jù)鍋爐汽水分離器貯水罐水位按比例控制鍋爐汽水分離器貯水罐水位調(diào)節(jié)閥開度。貯水罐水位11.3米以下貯水罐水位調(diào)節(jié)閥全關(guān)，貯水罐水位達(dá)到15.4米以上貯水罐水位調(diào)節(jié)閥全開。,41,3.鍋爐汽水分離器貯水罐水位控制自動投入方法：在SHC1畫面選擇 “3A”，選中標(biāo)簽1MAFWTM/A6350 （描述：361V A CTL STA 361V A控制站） 操作面板，檢查無 “強(qiáng)制手動信號”，在操作鍵盤按“AUTO”，自動即可投入。在SHC1畫面選擇 “6A”，選中標(biāo)簽1MAFWTM/A6370（描述：361V B CTL STA 361V B控制站） 操作面板，檢查無 “強(qiáng)制手動信號”，在操作鍵盤按“AUTO”，自動即可投入。,42,汽水分離器疏水箱水位控制,43,四、鍋爐汽動給水泵最小流量控制1.下列情況下鍋爐汽動給水泵最小流量控制強(qiáng)制手動：汽泵入口流量信號故障，汽泵轉(zhuǎn)速信號故障。2.根據(jù)汽動給水泵轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最小給水流量設(shè)定值與汽泵入口實(shí)際流量的偏差調(diào)節(jié)輸出控制控制鍋爐汽動給水泵再循環(huán)閥的開度。3. 在FWC2畫面選擇 “4A”，選中標(biāo)簽1MBFPRM/A5370 (描述：STM P A RECIR FLOW CTL STA汽動給水泵再循環(huán)閥控制站) 操作面板，檢查無 “強(qiáng)制手動信號”，在操作鍵盤按“AUTO”，自動即可投入。,44,給水泵再循環(huán)控制,45,五、鍋爐電動給水泵最小流量控制1. 下列情況下鍋爐電動給水泵最小流量控制強(qiáng)制手動：電泵入口流量信號故障，電泵轉(zhuǎn)速信號故障。2. 根據(jù)電動給水泵轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最小給水流量設(shè)定值與電泵入口實(shí)際流量的偏差調(diào)節(jié)輸出控制控制鍋爐電動給水泵再循環(huán)閥的開度。3. 在FWC2畫面選擇 “1A”，選中標(biāo)簽1MBFPRM/A6170 (描述：MDFP RECIR FLOW CTL STA電動給水泵再循環(huán)閥控制站) 操作面板，檢查無 “強(qiáng)制手動信號”，在操作鍵盤按“AUTO”，自動即可投入。,