戴錫輝+熊輝

摘 要：本文提出了一種基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制的節(jié)能優(yōu)化策略。凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥三沖量調(diào)節(jié)除氧器水位，凝結(jié)水泵變頻控制凝結(jié)水母管壓力，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥的閥位通過PID運算自動修正凝結(jié)水壓力目標(biāo)值，使凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥始終處于最佳開度，同時在中高負(fù)荷段通過全開除氧器副調(diào)節(jié)閥，盡量減小調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失和管道阻力，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：壓力自適應(yīng)；除氧器水位；節(jié)能

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

近年來隨著國家對節(jié)能環(huán)保越來越重視，各電廠都開始在節(jié)能降耗上下功夫。目前，凝結(jié)水泵已有不少機(jī)組改造為變頻泵，凝泵變頻在各新建電廠也成了主流配置。怎樣能夠控制除氧器水位在各種工況下的穩(wěn)定，同時盡量減小凝結(jié)水壓力和管道阻力，充分發(fā)揮變頻泵的節(jié)能效果，是近年來一直在研究的問題。本文提出的基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制的節(jié)能優(yōu)化策略，通過與常規(guī)的變頻控制方案對比，優(yōu)化了除氧器水位控制及凝泵變頻控制策略，進(jìn)一步降低了管道阻力，進(jìn)一步挖掘了凝泵變頻的優(yōu)勢，達(dá)到了最佳的節(jié)能效果。

1.常規(guī)的除氧器水位控制策略

600MW超臨界直流機(jī)組一般配有兩臺100%變頻泵，正常運行時一用一備。凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥設(shè)計有主副兩個調(diào)節(jié)閥，主閥100%流量調(diào)節(jié)，副閥30%流量調(diào)節(jié)。30%負(fù)荷以下時副調(diào)節(jié)閥單沖量調(diào)節(jié)除氧器水位，凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)凝結(jié)水母管壓力。30%負(fù)荷以上時切換至凝結(jié)水泵三沖量（除氧器水位、主給水流量、凝結(jié)水流量）調(diào)節(jié)除氧器水位，凝結(jié)水流量主調(diào)節(jié)閥通過PID閉環(huán)調(diào)節(jié)凝結(jié)水壓力，副調(diào)節(jié)閥慢慢關(guān)閉。上述控制方案可以滿足除氧器水位調(diào)節(jié)的要求，同時通過凝結(jié)水流量主調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用，可以有效地減小凝結(jié)水壓力，降低凝結(jié)水泵電流，達(dá)到一定的節(jié)能效果。其中存在的問題是，壓力設(shè)定值的整定一般是通過各個負(fù)荷段的試驗得出，并不是最佳值，當(dāng)凝結(jié)水用戶用水量發(fā)生變化時，調(diào)門開度也隨之變化。在實際運行過程中發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥開度通常在一定范圍內(nèi)（50%～100%）變化，仍然存在一定的節(jié)流損失，不能達(dá)到最佳的節(jié)能效果，存在優(yōu)化的空間。

2.基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制策略

2.1 凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥的控制

在低負(fù)荷段，仍然采用凝結(jié)水流量副調(diào)節(jié)閥單沖量調(diào)節(jié)除氧器水位，凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)凝結(jié)水母管壓力。升負(fù)荷到30%后，凝結(jié)水流量副調(diào)節(jié)閥慢慢關(guān)閉，凝結(jié)水流量主調(diào)節(jié)閥進(jìn)入串級三沖量調(diào)節(jié)。主調(diào)節(jié)器保證水位的無靜態(tài)偏差調(diào)節(jié)，主調(diào)節(jié)器的輸出和給水流量、凝結(jié)水流量共同作為副調(diào)節(jié)器的輸入，副調(diào)節(jié)器的作用主要是通過內(nèi)回路進(jìn)行給水流量和凝結(jié)水流量的比值調(diào)節(jié)，并快速消除來自給水側(cè)的擾動。在工藝上凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥比凝結(jié)水泵更靠近除氧器，因此用凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥控制除氧器水位能夠更加快速地對除氧器水位變化做出響應(yīng)，對除氧器水位控制的精度更高。

2.2 凝結(jié)水泵的壓力自適應(yīng)控制

凝結(jié)水泵閉環(huán)調(diào)節(jié)凝結(jié)水母管壓力，其中凝結(jié)水流量主副調(diào)節(jié)閥開度的函數(shù)作為凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速的前饋信號，加快凝泵的響應(yīng)速度。凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值為負(fù)荷對應(yīng)的函數(shù)，該函數(shù)可通過試驗或查詢歷史曲線得出。在壓力設(shè)定值回路中加入了一路壓力修正回路，壓力修正回路通過一個閉環(huán)的PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)。通過凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥的閥位與設(shè)定的最佳閥位比較，自動計算出壓力修正值，使凝結(jié)水母管壓力自動適應(yīng)工況的變化，最終控制凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥的開度穩(wěn)定在最佳開度附近。經(jīng)試驗，汕尾電廠2號機(jī)組凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥最佳開度約為88%。即當(dāng)凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開度小于88%時，壓力修正值減小，凝結(jié)水母管壓力降低，為了維持除氧器水位，凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開大；當(dāng)凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開度大于88%時，壓力修正值增大，凝結(jié)水母管壓力升高，為了維持除氧器水位，凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥減小。調(diào)節(jié)閥的閥位始終控制在目標(biāo)值88%附近。由于凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥開度、凝結(jié)水母管壓力、除氧器水位相互影響，為了防止調(diào)節(jié)作用相互耦合發(fā)生振蕩，壓力修正回路的PID調(diào)節(jié)作用要盡量減弱。由于壓力設(shè)定值可以根據(jù)調(diào)節(jié)閥開度自動修正，因此壓力設(shè)定值函數(shù)不需要整定得太精確，減小了函數(shù)整定的難度。此外，在壓力修正值回路中引入了凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開度的函數(shù)作為前饋信號，當(dāng)凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥開度大于95%時迅速提高凝結(jié)水母管壓力，彌補(bǔ)凝結(jié)水主調(diào)節(jié)閥接近全開時調(diào)節(jié)裕量不足的缺陷。當(dāng)高加退出、凝結(jié)水用量突然增大等異常工況時，該前饋信號可以迅速提高凝結(jié)水母管壓力，維持除氧器水位不發(fā)生大的波動。

3.除氧器副調(diào)節(jié)閥的有效利用

在原控制策略中，30%負(fù)荷以上時，除氧器副調(diào)節(jié)閥全關(guān)，完全由除氧器主調(diào)門調(diào)整除氧器水位。經(jīng)過試驗調(diào)整發(fā)現(xiàn)在機(jī)組高負(fù)荷運行時，開大除氧器副調(diào)閥能有效降低除氧器調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失，降低管道阻力，從而降低凝泵電耗。根據(jù)試驗情況，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷450MW以上時，同樣的一臺凝泵，電流能降低10A以上，節(jié)能效果非常明顯。在保證機(jī)組安全穩(wěn)定運行的前提下，初步設(shè)定機(jī)組大于60%負(fù)荷時，開啟除氧器副調(diào)節(jié)閥，具體邏輯條件如下：

（1）各機(jī)組凝泵變頻投入運行，機(jī)組負(fù)荷大于450MW、除氧器主調(diào)門開度大于80%且凝泵出口壓力大于1.6MPa時，除氧器副調(diào)閥自動緩慢開啟至全開。

（2）凝泵工頻運行時該項節(jié)能措施不起作用，所以有任一凝結(jié)水泵工頻運行、凝泵工頻試運、凝泵定期切換時需要自動關(guān)閉除氧器副調(diào)閥。

（3）機(jī)組負(fù)荷小于400MW、除氧器主調(diào)門開度小于60%或凝泵出口壓力低于1.6MPa時，除氧器副調(diào)閥自動緩慢關(guān)閉。

（4）除氧器副調(diào)閥開關(guān)速率根據(jù)運行人員要求，可由熱控人員設(shè)定調(diào)節(jié)速率。

（5）優(yōu)化后除氧器副調(diào)閥不影響除氧器主調(diào)和變頻自動控制，不影響機(jī)組低負(fù)荷時（約120MW）除氧器主副調(diào)控制自動切換。

4.實際應(yīng)用效果

上述控制策略在汕尾電廠1、2號機(jī)組進(jìn)行了實際應(yīng)用。在升負(fù)荷過程中，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥迅速全開，凝結(jié)水母管壓力在負(fù)荷函數(shù)及調(diào)節(jié)閥函數(shù)的雙重作用下快速增大，整個過程中除氧器水位波動不超過20mm。變負(fù)荷結(jié)束后，在凝結(jié)水壓力設(shè)定值修正回路PID的調(diào)節(jié)作用下，經(jīng)過一段時間調(diào)整，凝結(jié)水母管壓力自動調(diào)整到最佳的目標(biāo)值，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥逐漸穩(wěn)定在設(shè)定值88%附近。

與常規(guī)控制策略相比，該方案既能滿足機(jī)組在各種工況下除氧器水位、凝結(jié)水母管壓力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，同時由于凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥始終處于最佳開度，凝結(jié)水母管壓力在各個負(fù)荷段可降低0.2MPa～0.5MPa，單臺凝結(jié)水泵電流降低20A～40A，進(jìn)一步挖掘了凝泵變頻的節(jié)能效果。

結(jié)語

本文提出了一種基于壓力自適應(yīng)的除氧器水位控制節(jié)能優(yōu)化策略，當(dāng)負(fù)荷大于30%時，凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)閥的串級三沖量調(diào)節(jié)保證了除氧器水位控制的穩(wěn)定，凝結(jié)水壓力的自適應(yīng)控制使調(diào)節(jié)閥處于最佳開度，實現(xiàn)了最佳的節(jié)能效果，同時調(diào)節(jié)閥對壓力設(shè)定值的前饋作用滿足了在高加退出、凝結(jié)水用量突然增大等異常工況下的控制要求。并且，在60%負(fù)荷以上時，通過全開除氧器副調(diào)節(jié)閥，有效降低管道阻力，進(jìn)一步降低凝泵電流10A左右。綜上所述，采用該技術(shù)實現(xiàn)了除氧器水位的穩(wěn)定調(diào)節(jié)和凝結(jié)水泵最佳的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

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