楊偉俊

摘 要：在安全生產(chǎn)要求不斷提升的今天，針對揚州發(fā)電有限公司2×330MW機組凝泵變頻改造后，除氧器水位波動的典型案例，分析了除氧器水位波動的原因及解決方案，給出對今后類似情況處理的建議。

關(guān)鍵詞：330MW機組;除氧器;水位波動;自動控制;凝泵變頻

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.166

1 設(shè)備概況

江蘇華電揚州發(fā)電有限公司6、7號機組單機容量330MW。鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1036/18.2～Ⅱ4型，亞臨界壓力，一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，設(shè)計額定蒸發(fā)量1036t/h。汽機為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的N330-16.67/538/538，給水系統(tǒng)配置2×50%容量的汽動給水泵（以下簡稱汽泵）和1×50%容量電動給水泵（以下簡稱電泵）。凝結(jié)水系統(tǒng)配備2臺100%容量的凝結(jié)水泵（以下簡稱凝泵），額定流量864m3/h，揚程306mH2O，轉(zhuǎn)速1480r/min，配用1120kW的異步電動機，閥門調(diào)節(jié)，后增設(shè)ASD6000T高壓變頻器，實現(xiàn)20～50Hz無級調(diào)速，功耗隨機組負(fù)荷變化而變化。汽包容積52m3，正常水位0mm，低Ⅰ值-50mm，高Ⅰ值+50mm。除氧器容積150m3，正常水位2000mm～2200mm，低Ⅰ值1850mm，高Ⅰ值2350mm。凝汽器熱井容積50m3，正常水位480mm～520mm，低Ⅰ值450mm，高Ⅰ值550mm。

2 現(xiàn)象描述

某日晚21時20分左右，運行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)7號機2號汽泵前置泵軸承溫度持續(xù)上升，直逼保護動作值。于21時23分緊急啟電泵，調(diào)2號汽泵為電泵運行，其間汽包水位略有波動，除氧器水位基本平穩(wěn)。21時26分用于控制除氧器水位的凝泵變頻自動突然跳為手動，因當(dāng)時處理的焦點集中于汽包水位和調(diào)泵上，未能在第一時間發(fā)現(xiàn)，調(diào)泵結(jié)束且汽包水位平穩(wěn)后發(fā)現(xiàn)除氧器水位高，立即處理，于21時40分恢復(fù)正常，其間水位最高到達(dá)2350mm。

3 原因分析

機組自凝泵變頻投運后，正常情況下，凝泵變頻投自動，控制除氧器水位，除氧器上水調(diào)整門投手動，人工控制凝泵出口壓力在2.0MPa左右。

經(jīng)歷史曲線查詢，發(fā)現(xiàn)在除氧器水位基本平穩(wěn)的狀況下，凝泵變頻自動的指令有過2次大幅度晃動，最終導(dǎo)致凝泵變頻自動突然切出，除氧器水位失去自動控制。

下圖為歷史曲線，展示了從21時24分開始，3分鐘內(nèi)與之有關(guān)的參數(shù)變化。橫坐標(biāo)為時間，共6格，每格30秒，縱坐標(biāo)為各參數(shù)數(shù)值，共10格，每格1/10。各參數(shù)及含義如下表所示。

為了便于觀察和比較，歷史曲線分為上、中、下、底，4個部分。上部2條曲線為凝泵變頻指令和反饋，中部3條曲線為除氧器水位設(shè)定值、反饋值和除氧器上水門開度，下部4條曲線為總給水流量、除氧器上水流量、凝泵出口流量和凝泵出口壓力，底部1條曲線為凝泵再循環(huán)門開度。

（1）非決定因素。從21時24分開始，到凝泵自動突然切出的3分鐘內(nèi)，除氧器上水門，凝泵再循環(huán)門始終沒有動，可見這2個參數(shù)不是影響凝泵自動的主要原因。從21時24分0秒開始，到21時26分6秒凝泵自動跳為手動前，除氧器水位在2130mm左右，上下波動不超過25mm，在正常范圍之內(nèi)，所以除氧器水位也不是響凝泵自動的主要原因。

（2）凝泵變頻自動突然切出的原因。21時26分6秒凝泵變頻自動跳為手動，變化最大的2個參數(shù)是凝泵變頻指令和總給水流量。根據(jù)DCS習(xí)慣做法，當(dāng)指令與反饋偏差大時自動跳為手動，而此時指令為89%，反饋為71%，兩者相差18%，自動跳為手動。

（3）為什么凝泵變頻指令會如此大地變化？假設(shè)凝泵變頻自動和凝結(jié)水用戶有關(guān)，那么現(xiàn)象應(yīng)該是，當(dāng)凝結(jié)水用戶的流量突然增加時，凝泵出口流量增加，除氧器上水流量減少或者不變，兩者之差變大，凝泵出口壓力下降。而實際情況并不是如此，上圖中的黃線與綠線自始至終基本重合，說明凝結(jié)水用戶流量并未明顯變化。

仔細(xì)觀察圖形，發(fā)現(xiàn)凝泵變頻指令的變化趨勢和總給水量的變化趨勢有很大相似之處，除氧器上水流量明顯有緊跟總給水流量的意圖。由此可見，凝泵變頻指令也和總給水流量有關(guān)，即和除氧器出水流量有關(guān)，凝泵變頻對除氧器水位控制是二沖量的。

所以，凝泵變頻指令如此大地變化是因為總給水流量變化引起的。

（4）凝泵對除氧器水位自動控制到底是怎樣的？在本次除氧器水位波動事件中，可以明顯觀察到，凝泵變頻自動與除氧器水位和除氧器出水流量有關(guān)。那么是否僅和這兩個量有關(guān)呢？答案是否定的。

凝泵變頻自動對除氧器水位的自動控制不僅與除氧器水位和除氧器出水流量有關(guān)，還與除氧器進(jìn)水流量有關(guān)，這是一個三沖量的水位自動控制。何以證明？

某日17時16分至17時27分的一次除氧器水位波動可以很好證明這點。當(dāng)時因凝泵出口壓力低至1.76MPa，運行人員手動關(guān)小除氧器上水調(diào)整門，除氧器上水流量突減120t/h，凝泵經(jīng)自動調(diào)節(jié)后反饋增加11%，凝泵出口壓力上升至2.49MPa，除氧器上水流量回升100t/h。1分30秒后，因凝泵出口壓力達(dá)2.51MPa，運行人員再次手動開大除氧器上水調(diào)整門，除氧器上水流量突增190t/h，凝泵變頻指令減小19%，自動跳為手動，凝泵出口壓力下降1.0MPa，除氧器上水流量下降290t/h，除氧器水位開始下降，最低達(dá)1745mm。其間，除氧器出水流量平穩(wěn)，波動不超過40t/h。

下圖歷史曲線展示了從17時15分開始，5分鐘內(nèi)與之有關(guān)的參數(shù)變化。橫坐標(biāo)為時間，共5格，每格1分鐘，縱坐標(biāo)為各參數(shù)數(shù)值，共10格，每格1/10。各參數(shù)及含義如下表所示。

仔細(xì)觀察圖形，發(fā)現(xiàn)除氧器上水流量有緊跟總給水流量的意圖，由此可見凝泵變頻指令還與除氧器上水流量有關(guān)。

自此可以明確，凝泵變頻對除氧器水位的控制是三沖量，分別和除氧器水位、除氧器上水流量、除氧器出水流量有關(guān)。因3號高壓加熱器正常疏水無流量測點，所以與高加到除氧器的疏水無關(guān)。

4 解決方案及對今后類似情況處理建議

除氧器水箱位于凝汽器和汽包之間，容積最大，在汽輪機水循環(huán)中起到承上啟下的作用。當(dāng)除氧器的水位波動時，能影響凝汽器水位和汽包水位，同時除氧器水位過高后如果不能及時制止水位上漲，將直接威脅汽輪機安全，所以除氧器水位控制是一個不容忽視的問題。

（1）解決方案。因凝泵變頻反饋速率不是很快，應(yīng)在計算機程序中限定指令變化速率，防止指令與反饋偏差大而自動切出。

除氧器水箱容積150m3，可調(diào)容積約50m3。凝汽器熱井容積50m3，可調(diào)容積約20m3。汽包容積52m3，可調(diào)容積約9m3?？梢姵跗骺烧{(diào)容積是汽包的5.5倍，是凝汽器的2.5倍，所以，當(dāng)除氧器水位在2000mm至2200mm之間，凝泵變頻可在計算機內(nèi)部自動切換為單沖量控制，超出正常水位后再切回三沖量控制。

如凝泵變頻是單級三沖量控制，應(yīng)改為串級三沖量控制。如是串級三沖量控制，應(yīng)該減小給水流量調(diào)節(jié)器所占的比重，加大水位調(diào)節(jié)器所占的比重。

（2）對今后類似情況處理建議。正常運行時，如需要用除氧器上水門調(diào)節(jié)凝泵出口壓力，每次調(diào)整幅度不可過大，待凝泵出口壓力晃動平穩(wěn)后方可繼續(xù)調(diào)整。緊急情況下需要快速調(diào)整凝泵出口壓力，可先解除凝泵變頻自動，除氧器上水門調(diào)整壓力，再調(diào)整凝泵變頻，恢復(fù)除氧器上水流量到先前大小，穩(wěn)定后變頻投自動。

在處理除氧器水位波動時，不僅要看除氧器水位，還要看除氧器上水流量，要保證除氧器上水流量與先前基本持平。處理過程中，只要能保證除氧器上水流量，短時間內(nèi)可以暫不理會凝泵出口壓力波動，水位平穩(wěn)后及時調(diào)整凝泵出口壓力。除氧器水位調(diào)整門開度在60%以下時調(diào)節(jié)速度快且截流效果明顯，如開度超過60%，應(yīng)使用凝泵變頻調(diào)節(jié)流量。

5 結(jié)語

當(dāng)前揚州發(fā)電有限公司2×330MW機組，凝泵變頻對除氧器水位的自動控制采用三沖量控制法，凝泵變頻指令與反饋偏差大于18%后，變頻自動跳為手動。在處理汽包水位波動及能影響給水流量大幅變化的事件時，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)視凝泵變頻，防止引發(fā)派生事故。

參考文獻(xiàn)：

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