王慶博

摘 要：大唐陽城發(fā)電有限責任公司2*600MW機組主凝結水系統(tǒng)包括兩臺100%容量立式筒形凝結水泵、凝結水精處理裝置、一臺軸封加熱器、四臺低壓加熱器、一臺凝結水補水箱和兩臺100%容量凝結水補水泵。凝結水系統(tǒng)管道及閥門設計通徑為DN400，但除氧器上水調閥設計通徑只有DN200，系統(tǒng)正常運行時，即使閥門處于全開位，節(jié)流損失依然較大，不僅增加了凝泵的消耗功率，影響機組經濟性，而且閥門在水流的沖擊作用下，振動較大，長期運行中容易引起閥桿金屬疲勞，導致閥桿斷裂，在斷裂事故發(fā)生時，又因為除氧器上水調閥旁路電動閘閥在正常運行時處于關閉狀態(tài)，在前后差壓較大的情況下，閥門不易打開，極易導致凝結水斷流跳機。為了降低節(jié)流損失并消除因閥桿斷裂而引起機組停運的隱患，計劃對除氧器上水調閥進行主動改造。

關鍵詞：雙路；調門；自動控制

中圖分類號：TM621.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0053-02

前言

大唐陽城發(fā)電有限責任公司2*600MW機組主凝結水系統(tǒng)包括兩臺100%容量立式筒形凝結水泵、凝結水精處理裝置、一臺軸封加熱器、四臺低壓加熱器、一臺凝結水補水箱和兩臺100%容量凝結水補水泵。主凝結水的流程為：高背壓凝汽器熱井→凝結水泵→凝結水精處理裝置→軸封加熱器→除氧器上水調閥→7A低壓加熱器、7B低壓加熱器→#6低壓加熱器→#5低壓加熱器→除氧器。凝結水系統(tǒng)管道及閥門設計通徑為DN400，但除氧器上水調閥設計通徑只有DN200，系統(tǒng)正常運行時，即使閥門處于全開位，節(jié)流損失依然較大，現(xiàn)除氧器上水調閥為美國C-V公司生產的籠式調閥。

1 改造前狀態(tài)

1.1 改造前除氧器上水調門布置

改造前，除氧器上水調門為單路設置，管道通徑DN400，調閥通徑DN200，同時設計有一路除氧器上水旁路關斷閥，這種布置方式存在以下一些問題，凝結水系統(tǒng)管道設計通徑為DN400，但除氧器上水調閥設計通徑只有DN200，系統(tǒng)正常運行時，即使閥門處于全開位，節(jié)流損失依然較大，不僅增加了凝泵的消耗功率，影響機組經濟性，而且閥門在水流的沖擊作用下，振動較大，長期運行中容易引起閥桿金屬疲勞，導致閥桿斷裂，在斷裂事故發(fā)生時，又因為除氧器上水調閥旁路電動閘閥在正常運行時處于關閉狀態(tài)，在前后差壓較大的情況下，閥門不易打開，極易導致凝結水斷流跳機。為了降低節(jié)流損失并消除因閥桿斷裂而引起機組停運的隱患，計劃對除氧器上水調閥進行主動改造。

1.2 改造前除氧器上水調門控制方式

本次技術改造前，我們已經對機組凝泵進行了變頻改造，機組在啟機過程中除氧器液位由除氧器上水調閥控制，機組正常運行后由凝泵變頻控制除氧器水位，除氧器上水調閥則主要用來控制凝結水母管壓力。具體控制方法如下：凝泵變頻在手動位時，運行人員可以手動調節(jié)凝泵轉速，通過除氧器上水調閥控制除氧器水位，投自動時，自動根據(jù)除氧器水位設定值調節(jié)凝泵轉速，維持除氧器水位，通過設定值塊設定凝結水母管的壓力，除氧器上水調閥根據(jù)凝結水母管壓力設定值和實際值的偏差調節(jié)凝結水母管壓力。凝泵在變頻方式運行，且無工頻運行泵時，凝結水母管壓力會隨著負荷的降低而降低。在協(xié)調方式下，機組的運行方式為定-滑-定，故凝結水母管壓力設定值在機組正常運行過程中為在負荷變動過程中除氧器壓力的基礎上疊加一個值，同時為保證低壓旁路減溫、汽機低壓缸噴水減溫等用水，通過試驗確定凝泵最低工作壓力，以保證除氧器的上水和其他輔助系統(tǒng)能夠正常工作。除氧器水位由凝泵變頻控制時，用除氧器上水調閥來控制凝結水母管壓力。這個回路的控制思想是PID接受凝結水母管壓力偏差及除氧器水位偏差的微分前饋信號，維持凝結水母管壓力相對穩(wěn)定，滿足除氧器上水能力，并保證凝泵在安全區(qū)內工作的最小給水壓力（下限特性）。變頻泵故障跳閘時，工頻備用泵統(tǒng)自動聯(lián)啟，自動轉換為除氧器上水調閥維持除氧器水位。

2 除氧器上水調閥技改方案

本次技術改造的目的是將原來的單路調門方式改造為雙路調門，首先把除氧器上水主路調門由DN200的小容量調門改造為DN300的大容量調門，然后把DN200的調門作為除氧器上水旁路調門并在門前增加一個手動閘閥。改造后的系統(tǒng)見圖1：

控制方案：改造前有兩種方案除氧器上水調門的控制方案作為備選，下面分別對其作出介紹。凝泵變頻的控制方式保持不變，大小除氧器上水調閥聯(lián)合調節(jié)，調節(jié)對象保持不變。大小調門使用同一個PID控制器，該控制器根據(jù)設定值和當前值的偏差，輸出總的閥門指令，該指令輸出在0%-60%的范圍內，大調閥動作范圍為0%-100%，總指令輸出在60%-100%的范圍內，小調閥開始由0%-100%動作。該方案能最大限度的減弱閥門的節(jié)流，放大凝泵變頻的節(jié)能作用，同時對于事故情況的反應也很迅速，但是調節(jié)過程相對復雜，需要注意大小閥投退自動時的指令跟蹤問題，避免造成閥門誤動，導致除氧器液位或者凝結水壓力異常變化的情況發(fā)生。

改造后邏輯如下：（1）除氧器可以分別依靠大容量調閥和小容量調閥控制除氧器水位。正常運行中，大、小容量調閥及調閥控制器都投入自動，任一調閥故障跳出自動后，調閥控制器可以控制另一個調閥調節(jié)除氧器水位或凝結水壓力。（2）啟動及運行中，大、小容量調閥都投入自動，使用調閥控制器可以操作兩個調閥。隨著控制器指令逐漸增加，大容量調閥首先開啟，當總指令到達60%即大容量調閥開至100%時，小容量調閥開啟；控制器指令減小時先關閉小容量調閥，小容量調閥關至0%時，大容量調閥開始關閉。（3）運行中如果除氧器上水調閥切手動后重新投入自動，需要重新將凝結水壓力設定值改為1.4。（4）機組運行中，大、小容量調閥檢修后如果投入自動應盡量選擇大容量調閥開度100%，小容量調閥全關的狀態(tài)投入調閥自動。投自動前由儀控人員確認調閥開度與控制器輸出匹配。

3 方案優(yōu)化endprint

通過對試運過程中產生問題的分析，發(fā)現(xiàn)小調閥的動作時間過長、過慢，而其在大、小開度的情況下對凝結水流量以及壓力的調節(jié)能力又較弱，因此需要將小調閥的動作過程縮短，讓大調閥更早的參與到除氧器液位或者凝結水壓力的調節(jié)過程中來。針對這種情況，作出了初步修改，將原來大小調門的在PID主控制器輸出的連接點由60%調整到70%，同時限制主控制器輸出在90%，這樣小調閥的開度就被限制在在66.7%，即控制器輸出0%-70%時，大調閥由全關到全開，主控制器輸出70%-90%時小調閥由全關開至66.67%，同時考慮到大門的總行程過程變長，行程斜率變小，所以將PID控制器的積分作用和比例作用適當加強，從而保證基本不改變調門的調節(jié)性能。從圖中可以看出，小調閥動作過程縮短，動作速度加快，大調閥在有效調節(jié)區(qū)間內性能基本保持不變，希望通過這樣的調整能縮短小調閥的無效調節(jié)過程的動作時間。經過優(yōu)化后的控制邏輯經過一段時間的試運觀察，發(fā)現(xiàn)其對于除氧器液位和凝結水壓力的調節(jié)還是比較穩(wěn)定的，同時也很好的起到了降低凝泵電流的作用，但是仍然覺得小調閥在小開度的動作過程有點長，如果在事故情況下會影響到系統(tǒng)的自動調節(jié)性能，經過討論后，對其進行了進一步的優(yōu)化，這次優(yōu)化的方法是給大小閥設置一定的重疊度，即在主控制器輸出0%-75%，大閥從全關到全開，同時，在控制器輸出65%-87%，小調閥從全關到60%，即隨著控制器指令逐漸增加，大容量調閥首先開啟，大容量調閥開至86%時，小容量調閥開啟；控制器指令減小時先關閉小容量調閥，小容量調閥關至28%時，大容量調閥開始關閉，由于小容量調閥開度超過60%后沒有節(jié)流特性，所以將小容量調閥最大開度限定為60%。這樣可以縮短調閥的關閉時間。

4 改造效果

除氧器雙路上水調閥技改完成后，我們對其進行了長時間的觀察，首先該套系統(tǒng)對于除氧器液位和凝結水壓力的控制能夠做到快速、平穩(wěn)、準確，其次，因為加大了通流直徑，降低了節(jié)流損失，凝泵電流也有了一定程度的降低，進一步發(fā)揮了凝泵變頻節(jié)能降耗的功效，最后，因為旁路系統(tǒng)長時間處在熱備用的狀態(tài)，不論是主路調門還是旁路調門在故障的情況下，另外一路都可以迅速起到通流的作用，消除了因為除氧器上水調門故障造成斷流跳機的隱患。

參考文獻：

[1]朱北恒.火電廠熱工自動化系統(tǒng)試驗[Z].

[2]翁思義，楊平.自動控制原理[Z].endprint