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除氧器水位控制的节能优化对策

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《节能与环保》2017年第7期

摘要:本文提出了一种基于压力自适应的除氧器水位控制的节能优化策略。凝结水流量调节阀三冲量调节除氧器水位,凝结水泵变频控制凝结水母管压力,凝结水流量调节阀的阀位通过PID运算自动修正凝结水压力目标值,使凝结水流量调节阀始终处于最佳开度,同时在中高负荷段通过全开除氧器副调节阀,尽量减小调节阀的节流损失和管道阻力,达到最佳的节能效果。

关键词:压力自适应;除氧器水位;节能

0.引言

近年来随着国家对节能环保越来越重视,各电厂都开始在节能降耗上下功夫。目前,凝结水泵已有不少机组改造为变频泵,凝泵变频在各新建电厂也成了主流配置。怎样能够控制除氧器水位在各种工况下的稳定,同时尽量减小凝结水压力和管道阻力,充分发挥变频泵的节能效果,是近年来一直在研究的问题。本文提出的基于压力自适应的除氧器水位控制的节能优化策略,通过与常规的变频控制方案对比,优化了除氧器水位控制及凝泵变频控制策略,进一步降低了管道阻力,进一步挖掘了凝泵变频的优势,达到了最佳的节能效果。

1.常规的除氧器水位控制策略

600MW超临界直流机组一般配有两台100%变频泵,正常运行时一用一备。凝结水流量调节阀设计有主副两个调节阀,主阀100%流量调节,副阀30%流量调节。30%负荷以下时副调节阀单冲量调节除氧器水位,凝结水泵变频调节凝结水母管压力。30%负荷以上时切换至凝结水泵三冲量(除氧器水位、主给水流量、凝结水流量)调节除氧器水位,凝结水流量主调节阀通过PID闭环调节凝结水压力,副调节阀慢慢关闭。上述控制方案可以满足除氧器水位调节的要求,同时通过凝结水流量主调节阀的调节作用,可以有效地减小凝结水压力,降低凝结水泵电流,达到一定的节能效果。其中存在的问题是,压力设定值的整定一般是通过各个负荷段的试验得出,并不是最佳值,当凝结水用户用水量发生变化时,调门开度也随之变化。在实际运行过程中发现,凝结水流量调节阀开度通常在一定范围内(50%~100%)变化,仍然存在一定的节流损失,不能达到最佳的节能效果,存在优化的空间。

2.基于压力自适应的除氧器水位控制策略

2.1凝结水流量调节阀的控制

在低负荷段,仍然采用凝结水流量副调节阀单冲量调节除氧器水位,凝结水泵变频调节凝结水母管压力。升负荷到30%后,凝结水流量副调节阀慢慢关闭,凝结水流量主调节阀进入串级三冲量调节。主调节器保证水位的无静态偏差调节,主调节器的输出和给水流量、凝结水流量共同作为副调节器的输入,副调节器的作用主要是通过内回路进行给水流量和凝结水流量的比值调节,并快速消除来自给水侧的扰动。在工艺上凝结水流量调节阀比凝结水泵更靠近除氧器,因此用凝结水流量调节阀控制除氧器水位能够更加快速地对除氧器水位变化做出响应,对除氧器水位控制的精度更高。

2.2凝结水泵的压力自适应控制

凝结水泵闭环调节凝结水母管压力,其中凝结水流量主副调节阀开度的函数作为凝结水泵转速的前馈信号,加快凝泵的响应速度。凝结水母管压力设定值为负荷对应的函数,该函数可通过试验或查询历史曲线得出。在压力设定值回路中加入了一路压力修正回路,压力修正回路通过一个闭环的PID调节器实现。通过凝结水主调节阀的阀位与设定的最佳阀位比较,自动计算出压力修正值,使凝结水母管压力自动适应工况的变化,最终控制凝结水主调节阀的开度稳定在最佳开度附近。经试验,汕尾电厂2号机组凝结水主调节阀最佳开度约为88%。即当凝结水主调节阀开度小于88%时,压力修正值减小,凝结水母管压力降低,为了维持除氧器水位,凝结水主调节阀开大;当凝结水主调节阀开度大于88%时,压力修正值增大,凝结水母管压力升高,为了维持除氧器水位,凝结水主调节阀减小。调节阀的阀位始终控制在目标值88%附近。由于凝结水流量调节阀开度、凝结水母管压力、除氧器水位相互影响,为了防止调节作用相互耦合发生振荡,压力修正回路的PID调节作用要尽量减弱。由于压力设定值可以根据调节阀开度自动修正,因此压力设定值函数不需要整定得太精确,减小了函数整定的难度。此外,在压力修正值回路中引入了凝结水主调节阀开度的函数作为前馈信号,当凝结水主调节阀开度大于95%时迅速提高凝结水母管压力,弥补凝结水主调节阀接近全开时调节裕量不足的缺陷。当高加退出、凝结水用量突然增大等异常工况时,该前馈信号可以迅速提高凝结水母管压力,维持除氧器水位不发生大的波动。

3.除氧器副调节阀的有效利用

在原控制策略中,30%负荷以上时,除氧器副调节阀全关,完全由除氧器主调门调整除氧器水位。经过试验调整发现在机组高负荷运行时,开大除氧器副调阀能有效降低除氧器调节阀节流损失,降低管道阻力,从而降低凝泵电耗。根据试验情况,当机组负荷450MW以上时,同样的一台凝泵,电流能降低10A以上,节能效果非常明显。在保证机组安全稳定运行的前提下,初步设定机组大于60%负荷时,开启除氧器副调节阀,具体逻辑条件如下:(1)各机组凝泵变频投入运行,机组负荷大于450MW、除氧器主调门开度大于80%且凝泵出口压力大于1.6MPa时,除氧器副调阀自动缓慢开启至全开。(2)凝泵工频运行时该项节能措施不起作用,所以有任一凝结水泵工频运行、凝泵工频试运、凝泵定期切换时需要自动关闭除氧器副调阀。(3)机组负荷小于400MW、除氧器主调门开度小于60%或凝泵出口压力低于1.6MPa时,除氧器副调阀自动缓慢关闭。(4)除氧器副调阀开关速率根据运行人员要求,可由热控人员设定调节速率。(5)优化后除氧器副调阀不影响除氧器主调和变频自动控制,不影响机组低负荷时(约120MW)除氧器主副调控制自动切换。

4.实际应用效果上述控制策略

在汕尾电厂1、2号机组进行了实际应用。在升负荷过程中,凝结水流量调节阀迅速全开,凝结水母管压力在负荷函数及调节阀函数的双重作用下快速增大,整个过程中除氧器水位波动不超过20mm。变负荷结束后,在凝结水压力设定值修正回路PID的调节作用下,经过一段时间调整,凝结水母管压力自动调整到最佳的目标值,凝结水流量调节阀逐渐稳定在设定值88%附近。与常规控制策略相比,该方案既能满足机组在各种工况下除氧器水位、凝结水母管压力的稳定调节,同时由于凝结水流量调节阀始终处于最佳开度,凝结水母管压力在各个负荷段可降低0.2MPa~0.5MPa,单台凝结水泵电流降低20A~40A,进一步挖掘了凝泵变频的节能效果。结语本文提出了一种基于压力自适应的除氧器水位控制节能优化策略,当负荷大于30%时,凝结水流量调节阀的串级三冲量调节保证了除氧器水位控制的稳定,凝结水压力的自适应控制使调节阀处于最佳开度,实现了最佳的节能效果,同时调节阀对压力设定值的前馈作用满足了在高加退出、凝结水用量突然增大等异常工况下的控制要求。并且,在60%负荷以上时,通过全开除氧器副调节阀,有效降低管道阻力,进一步降低凝泵电流10A左右。综上所述,采用该技术实现了除氧器水位的稳定调节和凝结水泵最佳的节能效果。

参考文献

[1]陈世和,朱亚清,张曦.基于压力自适应能力的凝结水节能控制技术研究与应用[J].中国电力,2011,44(11):43-45.

作者:戴锡辉;熊辉 单位:广东红海湾发电有限公司

节能与环保杂志责任编辑:张雨    阅读:人次