汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯優(yōu)化

李樹宇

摘 要：隨著當(dāng)今社會的迅速發(fā)展，人們對電力能源的需求不論在工作方面還是生活方面都是不可或缺的。而在我國電力能源的主要產(chǎn)出方式還是以火力發(fā)電為主，在火電廠的發(fā)電過程中，除氧器是其重要的輔機(jī)設(shè)備，其工作狀態(tài)以及水位是否在其正常的工作范圍，將直接決定火力電廠發(fā)電機(jī)組的運行是否安全和穩(wěn)定。因此，對汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化是保證電廠發(fā)電機(jī)組合理運行的必要手段。

關(guān)鍵詞：除氧器 水位控制 邏輯優(yōu)化

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-02

前言

電廠發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定性的要求決定汽輪機(jī)除氧器水位的控制在一定合理的范圍內(nèi)，除氧器能夠?qū)﹀仩t的給水進(jìn)行合理有效地除氧和去不凝結(jié)氣體處理，從而提高了鍋爐給水的品質(zhì)，保證給水中沒有氧氣，避免含氧對所接觸的金屬設(shè)備造成腐蝕影響，從而對設(shè)備性能產(chǎn)生影響。所以，本文主要針對汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯優(yōu)化進(jìn)行分析，從而推動發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定發(fā)電。

一、汽輪機(jī)除氧器水位控制的現(xiàn)狀

1.汽輪機(jī)除氧器水位調(diào)節(jié)閥控制

汽輪機(jī)除氧器水位控制主要有其相關(guān)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行水位的正常控制，調(diào)節(jié)閥采用一主一輔的方式進(jìn)行控制，當(dāng)汽輪機(jī)除氧器的水位發(fā)生較大變化時，調(diào)節(jié)閥就會根據(jù)變化的程度是增高還是降低的一定范圍，進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)作用。在啟停機(jī)的過程中，需要根據(jù)發(fā)電機(jī)組具體的參數(shù)變化和工況進(jìn)行汽輪機(jī)除氧器水位的合理控制，當(dāng)發(fā)電機(jī)組啟機(jī)時間，先啟動輔助調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，并網(wǎng)運行后再選擇主調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。往往在汽輪機(jī)除氧器調(diào)節(jié)閥控制中有手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)兩種方式，在運行調(diào)節(jié)過程中，要保證手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)互不干擾影響，而在其自動調(diào)節(jié)的自動化水平還有待提高，所以手動調(diào)節(jié)的運用比較頻繁。

2.汽輪機(jī)除氧器具有復(fù)雜性

在火力發(fā)電機(jī)組中，對汽輪機(jī)除氧器水位的控制是重要任務(wù)。除氧器具有很強(qiáng)的復(fù)雜性，它的狀態(tài)會隨著運行時間的變化而變化，而且沒有一定的規(guī)律，多種變量也對其存在影響，因此傳統(tǒng)的控制方法對它來說存在一定的局限性，所系需要引進(jìn)先進(jìn)的控制理念和技術(shù)優(yōu)化。在火電廠發(fā)電中，就有用到除氧器水位多變量模糊PID控制和除氧器水位多變量神經(jīng)元PID控制，就很有效地解決了傳統(tǒng)除氧器PID控制的弊端和存在的不足，因此可以看出這兩種先進(jìn)控制技術(shù)具有很好的前景和潛力[1]。

二、汽輪機(jī)除氧器水位控制意義

除氧器在發(fā)電機(jī)組中不僅可以起到給水中的除氧和除不凝結(jié)氣體、加熱等作用，還對鍋爐的給水量具有一定的儲備作用。除氧器水位過低會影響鍋爐的正常運行，嚴(yán)重時候可能發(fā)生鍋爐干鍋現(xiàn)象，從而對鍋爐的使用壽命產(chǎn)生影響，另外還會使給水泵的工作環(huán)境惡化，從而不能正常工作；除氧器水位過高則會使除氧器內(nèi)的水從內(nèi)溢出，從而造成熱量的嚴(yán)重流失，另一方面，水位過高還會造成除氧器內(nèi)的壓力不穩(wěn)定，從而使除氧效果大大降低，嚴(yán)重則會對相關(guān)設(shè)備的安全運行造成影響。因此，汽輪機(jī)除氧器的水位控制一定要保持在合理的范圍內(nèi)，是對發(fā)電機(jī)組有效工作和正常運行的保障。

三、汽輪機(jī)除氧器水位控制原邏輯分析

在發(fā)電機(jī)組的運行中，汽輪機(jī)除氧器水位必須保持在一定的允許范圍內(nèi)，才能保證機(jī)組的正常運行，在發(fā)電機(jī)組不同的工況下，通過調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用，對除氧器水位的補(bǔ)充或是降低都是整個機(jī)組正常運行的保障。

如下圖所示，即為汽輪機(jī)除氧器的水位控制。由除氧器調(diào)節(jié)閥入口調(diào)節(jié)閥進(jìn)行除氧器水位的正常調(diào)節(jié)，從而保證除氧器的水位在一個允許的范圍。當(dāng)除氧器內(nèi)的實際水位升高或者降低的時候，除氧器入口調(diào)節(jié)閥就會發(fā)生相應(yīng)的動作，調(diào)節(jié)除氧器的水位從而達(dá)到設(shè)定值的要求。但是當(dāng)嚴(yán)重的情況發(fā)生時，比如汽輪機(jī)除氧器的水位迅速上升，入口調(diào)節(jié)閥動作程度滿足不了設(shè)定的要求或者入口調(diào)節(jié)閥故障從而導(dǎo)致不動作的現(xiàn)象發(fā)生，這個時候除氧器水位迅速上升到高高值時，就會發(fā)生除氧器水位過高跳閘，除氧器逆止閥關(guān)閉、高加至除氧器疏水閥關(guān)閉、低加至除氧器疏水閥關(guān)閉[2]。

四、汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯優(yōu)化分析

在原來發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯中，除氧器水位控制方式太過單一，所以需要對除氧器水位控制邏輯進(jìn)行合理有效地優(yōu)化措施，來保證除氧器水位在發(fā)電機(jī)組不同工況下都能夠及時進(jìn)行水位控制。

1.對凝結(jié)水泵變頻控制邏輯的優(yōu)化

對于原除氧器水位控制邏輯，主要針對調(diào)節(jié)閥和凝結(jié)水泵變頻器控制的組態(tài)來進(jìn)行水位和壓力控制，因此控制形式單一，對除氧器水位的控制作用有限，因此在進(jìn)行除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化中，在針對調(diào)節(jié)閥和變頻器的控制中，其控制邏輯不變化，但是可以增加凝結(jié)水泵的操作控制，將變頻控制有效地使用到凝結(jié)水泵的其它應(yīng)用中，因此，就可以豐富除氧器水位控制邏輯，具備除氧器水位的更好調(diào)節(jié)。

在凝結(jié)水泵上使用變頻操作，根據(jù)凝結(jié)水泵實際使用情況，將控制對象進(jìn)行合理改動，將作用對象改成除氧器水位，因此，就具有除氧器水位的兩種控制模式，然后根據(jù)發(fā)電的實際情況，進(jìn)行兩種模式間的合理切換[3]。

2.對除氧器水位調(diào)節(jié)閥控制邏輯的優(yōu)化

除氧器水位調(diào)節(jié)閥可以分為自動調(diào)節(jié)和手動調(diào)節(jié)兩種方式，但是手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)的模式轉(zhuǎn)換中存在一定的干擾現(xiàn)象，因此需要對兩種調(diào)節(jié)方式間的干擾問題進(jìn)行控制邏輯優(yōu)化。為保證手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)之間的順利有效地切換，可以將變頻器轉(zhuǎn)動速度的信號作為調(diào)節(jié)的參數(shù)信息，調(diào)節(jié)器根據(jù)變頻器轉(zhuǎn)速的變化作出相應(yīng)反應(yīng)。

在除氧器原水位控制邏輯中，存在兩個高高開關(guān)的控制，但是只要其中一個高高開關(guān)動作，就會造成除氧器水位的高跳閘現(xiàn)象發(fā)生，因此，這樣會產(chǎn)生除氧器水位誤跳閘現(xiàn)象，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，對發(fā)電機(jī)組正常發(fā)電造成影響，可以增加一項除氧器水位高的控制，當(dāng)除氧器水位高和除氧器水位高高值都動作時，從而除氧器進(jìn)行水位高跳閘現(xiàn)象。

五、汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯優(yōu)化后的節(jié)能分析

隨著國民意識水平的日益提高，其對發(fā)電行業(yè)的節(jié)能降耗效果越來越重視，在火力電廠發(fā)電的過程中，如何進(jìn)行節(jié)能降耗工作是發(fā)電行業(yè)迫切需要解決的問題。在火力發(fā)電機(jī)組中，發(fā)電設(shè)備的耗能問題是電力行業(yè)需要重視的方面，而凝結(jié)水泵在火力發(fā)電機(jī)組中的耗能量是很大的，因此合理有效地降低凝結(jié)水泵的高耗能問題，是降低火電廠電力設(shè)備總耗能量的重要一個部分。

在原汽輪機(jī)的除氧器水位控制邏輯中，除氧器水位的控制主要受除氧器入水調(diào)節(jié)閥和凝結(jié)水泵變頻壓力調(diào)節(jié)的影響，采用這種控制方式對控制邏輯的單一調(diào)節(jié)功能，造成凝結(jié)水泵變頻耗能現(xiàn)象的發(fā)生。因為，通過凝結(jié)水泵出口壓力參數(shù)為依照物，進(jìn)行凝結(jié)水泵的變頻操作，但是，在發(fā)電機(jī)組不同工況時對凝結(jié)水的要求，還要在不同工況下對除氧器水位調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行一定控制，因此需要凝結(jié)水泵長時間的保持足夠的動力來提高凝結(jié)水泵出口的壓力。由于凝結(jié)水泵長時間的高速運轉(zhuǎn)，必然造成耗能情況的嚴(yán)重程度加深，因此，對火力發(fā)電廠的綜合耗電量的造成壞的影響。同時，因為凝結(jié)水泵出口高壓力，久而久之就會對相應(yīng)的管道和閥門產(chǎn)生不利的影響，造成設(shè)備的故障，從而加大了火電廠設(shè)備的耗材。另外，在除氧器調(diào)節(jié)閥門的使用上，由于在不同工況下都處于開啟狀態(tài)，因此，在火電廠實際的機(jī)組發(fā)電過程中，必然會存在一定的壓力降低，即節(jié)流損失現(xiàn)象[4]。

上圖為負(fù)荷凝泵的電流對比曲線，通過圖片的不同負(fù)荷可以發(fā)現(xiàn)，在汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化后，兩種控制模式對凝結(jié)水泵電機(jī)的電流存在一定的影響。

另外，除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化會使除氧器水位的波動降低，從而增加了除氧器水位的穩(wěn)定性，在發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷運行時，除氧器調(diào)節(jié)閥會產(chǎn)生動作，從而降低調(diào)節(jié)閥前后的壓力差，大大減少了節(jié)流損失，從而降低發(fā)電機(jī)組的總體耗能量，對管道和設(shè)備的高壓沖擊，也起到了一定的減弱效果，從而降低設(shè)備故障和材料的消耗。

結(jié)語

綜上所述，汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化可以更好地完成除氧器水位的控制，避免了傳統(tǒng)除氧器水位調(diào)節(jié)控制的諸多弊端，同時利用其控制優(yōu)化方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性，從而很大程度地降低了電廠發(fā)電機(jī)組的高耗能程度。同時，汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化的實踐性還有待提高，其存在較好的發(fā)展空間和發(fā)展前景，需要進(jìn)一步地應(yīng)用到發(fā)電機(jī)組的實際運行中來，來提高發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和發(fā)電效率。

參考文獻(xiàn)

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