660MW機組旋膜式除氧器水位自動控制優化說明

660MW機組旋膜式除氧器水位自動控制優化說明 電廠旋膜式除氧器水位控制由旋膜式除氧器上水調節門和凝結水泵變頻調節實現，凝結水泵變頻控制在高、低負荷段分別采用水位調節模式和壓力調節模式。為克服低負荷情況下旋膜式除氧器上水調節門的節流損失，對旋膜式除氧器水位自動控制邏輯進行優化，使機組在低負荷情況下，實現旋膜式除氧器上水調節門的全開，實現節能降耗，提高機組效率。
在火力發電機組中為了更地控制旋膜式除氧器水位，設計了多種控制方式，并且在不斷改進優化，通過調節旋膜式除氧器上水調節門開度，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節門節流控制的基礎上，采用單臺凝結水泵變頻運行，另一臺凝結水泵工頻備用的方法，已取得較的經濟遙遙。在高負荷狀態下全開旋膜式除氧器上水調節門，改變凝結水泵頻率控制旋膜式除氧器水位。在低負荷條件下，通過調節旋膜式除氧器上水調節門開度控制水位，此方式會造成旋膜式除氧器上水調節門的節流損失。
1、系統簡況
1.1設備參數
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；設計為中壓凝結水精處理系統，采用一拖二運行方式，公用一臺變頻裝置。凝結水分別經由凝結水泵、凝結水精處理裝置、軸封冷卻器和4臺低壓加熱器進入旋膜式除氧器。詳細參數見表1、表2。
1.2優化前旋膜式除氧器水位控制策略
凝結水泵變頻器控制策略，在壓力調節模式中，旋膜式除氧器壓力下限為2MPa,壓力調節與水位調節切換條件如圖1所示。
圖1優化前壓力調節與水位調節切換條件
(1)旋膜式除氧器上水調節門自動未或者開度大于95%。
(2)機組負荷大于460MV。
(3)凝結水泵出口母管壓力大于1.8MPa。
(4)任意凝結水泵變頻運行且相應出水門開。
(5)凝結水泵變頻自動。
(6)旋膜式除氧器遙遙凝結水流量測點正常。
1.3存在的問題
由于旋膜式除氧器調節門存在節流損失，節能遙遙差。各個負荷下狀態，機組負荷、凝結水泵出口母管壓力、旋膜式除氧器上水調節門開度、凝結水泵電流數據統計見表3。
在旋膜式除氧器水位自動的情況下，穩態運行時只有當機組負荷大于460MW、壓力大于1.8MPa時，旋膜式除氧器調節門才會上升至95%以上開度，而其他情況下，調節門開啟不足，節流損失大。
2、確立優化思路及目標
在以往的優化中將凝結水泵工頻運行改為變頻運行，使凝結水泵出口壓力、流量與電動機能耗達到不錯匹配，從而降低凝結水泵功耗，節能遙遙遙遙。從分析表3中的數據可以發現凝結水系統在不同負荷下的運行情況，低負荷時旋膜式除氧器上水調節門開度偏小，節流劇烈，存在潛力可挖。
3、旋膜式除氧器水位控制邏輯優化
3.1旋膜式除氧器上水調節門邏輯優化
在水位調節模式下，主要由凝結水泵變頻控制旋膜式除氧器水位，如此時上水調節門開度較小，將會引起較大節流損失，因此當凝結水泵水位模式時，增加旋膜式除氧器上水調節門快速自增邏輯，使其按2%s的速率開至遙遙,實現由凝結水泵變頻調節旋膜式除氧器水位的功能。優化邏輯如圖2所示，因OvationDROP16Task3區掃描時間為500ms,故邏輯圖中VALE=0.01的參數能折合為2%s。
3.2水位調節模式切換條件優化
3.2.1優化旋膜式除氧器上水調節門開度條件
將“旋膜式除氧器上水調節門開度大于95%”修改為“旋膜式除氧器上水調節門開度大于25%且死區為3%”,配合旋膜式除氧器上水調節門快速自增邏輯，能實現旋膜式除氧器上水調節門在凝結水泵變頻切換為水位控制后快速由25%開至遙遙,增加3%死區防止其頻繁切換。
3.2.2優化機組負荷條件
將“機組負荷大于460MV”修改為“機組負荷大于300MV且死區為10MV”,擴大水位控制模式的負荷適應范圍，但此時如果旋膜式除氧器的上水流量，凝結水泵變頻器的輸出也相應降低，會造成凝結水母管壓力下降至1.8MPa以下，引起凝結水泵水位調節模式切除，轉為壓力調節模式，這時凝結水泵變頻將不再減少，旋膜式除氧器上水調節門將開始減小。因此在低負荷條件下，為了遙遙凝結水泵水位控制模式，需對凝結水母管壓力值進行優化。
3.2.3優化凝結水母管壓力值
凝結水泵出口母管壓力應滿足凝結水泵的安全運行和凝結水用戶需要，凝結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，所以只需考慮凝結水壓力滿足凝結水泵的安全運行和給水泵密封冷卻水即可。若凝結水母管壓力過低，在剛并網的低負荷階段，機組用水量小，凝結水泵的轉速會過低，從而導致凝結水流量低于其允許的低流量，凝結水泵將發生汽蝕，對泵體產生損害。
為了遙遙凝結水泵的安全運行，對凝結水母管的低壓力值進行試驗確定。凝結水泵允許的低流量為330th,在試驗中當旋膜式除氧器上水調節門全關、凝結水泵再循環調節閥全開、凝結水母管壓力穩定在0.8MPa時，凝結水流量為520th,大于凝結水泵低運行流量，因此在邏輯優化中將凝結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“凝結水泵出口母管壓力大于1.8MPa”修改為“凝結水泵出口母管壓力大于1.2MPa且死區為0.05MPa”,壓力模式調節邏輯中壓力下限改為1.2MPa。
3.3水位調節模式控制策略
旋膜式除氧器在水位調節模式下，采用三沖量串遙遙調節控制，即給水流量、旋膜式除氧器水位、旋膜式除氧器入口凝結水流量控制。主調節器調節旋膜式除氧器水位，副調節器調節旋膜式除氧器入口凝結水流量，給水流量作為前饋輸入副調節器(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提前的粗調控制，再通過反饋細調，從而避遙遙旋膜式除氧器水位波動較大。
3.4壓力調節模式控制策略
3.4.1旋膜式除氧器上水調節門控制
旋膜式除氧器上水調節門分為主調和副調。當負荷小于300MW,副調才開始參與旋膜式除氧器水位調節，控制方式為單沖量的閉環反饋控制。主調全程參與旋膜式除氧器的水位控制，當負荷小于300MW時，考慮凝結水流量和給水流量較小，旋膜式除氧器的水位波動較小，主調采用旋膜式除氧器水位單沖量閉環反饋控制。當負荷大于300MW時，凝結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切換，負荷條件設置50MW的死區。
3.4.2凝結水泵變頻控制
當負荷低于300MW時，旋膜式除氧器水位的控制模式為壓力調節模式，此時凝結水泵變頻控制凝結水壓力在1.2MPa以上，旋膜式除氧器上水主調控制旋膜式除氧器水位，如圖5所示。
壓力調節模式下的凝結水壓力設定值為旋膜式除氧器壓力、凝結水壓力的偏置設定值、整定參數三項之和，在此處設定了壓力低限1.2MPa,優化前此定值為2MPa。上面的試驗已經得出1.2MPa能夠遙遙凝結水各用戶的安全運行。
4、優化前后的經濟遙遙對比
旋膜式除氧器水位控制邏輯優化后，上水調節門在更多工況下都能達到遙遙,凝結水泵電流相比優化前有了遙遙的下降，將優化前后各個負荷段的數據對比見表4。從表4可以看出負荷在500MW以上時，凝結水泵電流在優化前后相差很小；負荷在500MW以下時，遙遙負荷段凝結水泵電流相較優化前有了遙遙的下降。通過計算可得出各個負荷段節約的電能，見表5。
根據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過優化，能全程控制旋膜式除氧器水位，控制靈敏，精度高。在低負荷運行狀態下，旋膜式除氧器上水調節門全開，減少了節流損失，降低了凝結水泵耗能，取得了較的經濟遙遙。

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