300 MW機組高壓加熱器水位控制系統(tǒng)改造與優(yōu)化

張曉軍,馮 康

(華能上安電廠，石家莊 050310)

1 系統(tǒng)概述

華能上安電廠二期工程每臺機組配備3臺U形管表面立式高壓加熱器，按常規(guī)抽汽、給水回路設(shè)計，高壓加熱器疏水采用逐級自流方式。

每臺高壓加熱器采用3套差壓水位測量變送器測量，水位采用三取中方式用于顯示、調(diào)節(jié)以及聯(lián)鎖保護(hù)控制信號。高壓加熱器水位正常時，正常疏水閥接受熱工控制信號；高壓加熱器水位高二值時控制高壓加熱器危急疏水閥的液位開關(guān)開啟，參與水位調(diào)節(jié)；水位恢復(fù)正常后危急疏水閥關(guān)閉。高壓加熱器水位高三值時，使3臺高壓加熱器給水進(jìn)入大旁路，3臺高壓加熱器解列。

2 存在問題

華能上安電廠二單元高壓加熱器運行試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 華能上安電廠二單元 高壓加熱器運行試驗數(shù)據(jù)mm

從表1數(shù)據(jù)看，3號、4號機8號高壓加熱器目前水位設(shè)定均在最低運行水位以上，基本滿足運行需要。而3號機組6號、7號高壓加熱器，4號機組6號、7號高壓加熱器目前水位設(shè)定接近或低于極限低水位，需提高水位設(shè)定值，以保證高壓加熱器安全。

從經(jīng)濟(jì)性考慮，應(yīng)盡可能使加熱器維持在最佳正常運行水位，減小加熱器疏水端差，進(jìn)而提高鍋爐效率。由于水位波動等問題，運行水位設(shè)定值可低于最佳正常運行水位設(shè)定，但不能低于最低允許水位，否則將威脅加熱器的安全運行。疏水端差急劇上升，疏冷段換熱管束被嚴(yán)重沖蝕，縮短加熱器的使用壽命，甚至造成管束泄漏等嚴(yán)重故障。

處于低水位是由于華能上安電廠二單元的高壓加熱器水位設(shè)定值長期不能達(dá)到規(guī)程所要求的數(shù)值，3號機組的高壓加熱器水位在工況變動時，會出現(xiàn)大幅度波動，最大波動接近200 mm，如果高壓加熱器水位設(shè)定值設(shè)置為正常值時，一旦發(fā)生波動，高壓加熱器水位極易導(dǎo)致端差大，高壓加熱器水位波動數(shù)值已經(jīng)非常接近高壓加熱器水位保護(hù)動作值，在以往運行的過程中也發(fā)生過高壓加熱器水位波動大，導(dǎo)致高壓加熱器解列的情況，所以為了保證高壓加熱器系統(tǒng)的正常投入，高壓加熱器水位設(shè)定值長期設(shè)置較低，達(dá)不到高壓加熱器水位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，降低了機組的經(jīng)濟(jì)性。

3 改造方案

針對上述問題，3號機組高壓加熱器系統(tǒng)進(jìn)行了以下幾個方面改造。

3.1 正常疏水門升級

將6號高壓加熱器正常疏水調(diào)門閥門進(jìn)行了更換，由于原設(shè)計6號高壓加熱器逐級疏水到除氧器管段較長，而且彎頭較多，原閥門在調(diào)節(jié)液位時，正常疏水管經(jīng)常晃動。閥門定位不好，經(jīng)常擺動也是造成高壓加熱器水位不易調(diào)節(jié)的原因。改造后，定位器升級為控制穩(wěn)定的智能定位器，管道振動明顯改善。

3.2 優(yōu)化高壓加熱器疏水控制邏輯

改造前，7號、6號、8號高壓加熱器事故疏水門只能實現(xiàn)高壓加熱器水位高二值動作，電磁閥動作開事故疏水門。改造之后，事故疏水由電磁閥開關(guān)門更改為由定位器和電磁閥共同控制的調(diào)門，更改后的調(diào)門仍保留有快開功能。在投入自動方式時可以實現(xiàn)給一個水位設(shè)定點，高于設(shè)定點時，閥門逐漸開啟，低于設(shè)定點時閥門關(guān)閉，維持設(shè)定點保持平衡。運行過程中當(dāng)高壓加熱器水位高于電磁閥動作定值(高壓加熱器水位HH)時，電磁閥實現(xiàn)事故疏水門快開，更加有利于高壓加熱器的水位控制。

3.3 疏水門調(diào)節(jié)參數(shù)整定

根據(jù)正常疏水門和危急疏水閥的不同動態(tài)特性，整定各自的調(diào)節(jié)參數(shù)。正常疏水水位控制器的水位給定值為正常水位， 調(diào)節(jié)品質(zhì)力求平穩(wěn)和準(zhǔn)確。危急疏水水位控制器的水位給定值為水位高一值，調(diào)節(jié)特性設(shè)計和整定為快速響應(yīng)。可以增加超大的比例增益環(huán)節(jié)。如圖1所示，當(dāng)水位高于報警值(550 mm)時，增加10 s脈沖的開門前饋，10 s過后切手動，并且機組監(jiān)視光子牌報警，通知運行及時手動干預(yù)。

3.4 更改調(diào)節(jié)變量

圖1 增加前饋控制邏輯

虛假水位引起高壓加熱器水位控制出現(xiàn)突升、突降，曲線反映出來是“毛刺狀”，為了防止高壓加熱器由于短時間的虛假高水位致使高壓加熱器保護(hù)誤動作，可將高壓加熱器水位高三值跳高壓加熱器，加延時2～3 s，高三值報警不延時，如圖2所示。將高壓加熱器水位調(diào)節(jié)過程變量加一個滯后塊F(t)(可以起到濾波的作用)，也能有效的過濾短時間急劇變化的“毛刺” 。

圖2 增加保護(hù)延時

4 改造效果

此次高壓加熱器改造之后，高壓加熱器水位由原來的高壓加熱器正常疏水控制(事故疏水只起危急開門作用)改為由高壓加熱器正常疏水和事故疏水兩道調(diào)門同時參與控制，組態(tài)控制方面也在改造之后得到進(jìn)一步優(yōu)化。從表2數(shù)據(jù)看，3號機高壓加熱器水位設(shè)定點較之前得到提高，并能實現(xiàn)水位穩(wěn)定控制，穩(wěn)定性增強，并提高了機組的安全性及經(jīng)濟(jì)性。

表2 高壓加熱器改造前后水位運行數(shù)據(jù) mm

5 結(jié)束語

高壓加熱器水位控制系統(tǒng)改造投運之后，運行效果良好，高壓加熱器端差控制在設(shè)計范圍內(nèi)，可節(jié)省標(biāo)煤2 g/kWh，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。電廠對控制和保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行定期評估，對不適應(yīng)運行工藝要求的硬件設(shè)備和軟件組態(tài)進(jìn)行更新和改造，可以有效提高機組的安全、經(jīng)濟(jì)運行水平，實現(xiàn)機組節(jié)能減排目標(biāo)。