高压给水加热器水位控制与保护系统的改进与优化

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1、高压给水加热器水位控制与保护系统的改进与优化摘要高压给水加热器（简称高加）是火力发电厂回热系统中的重要设备以及节能设备之一，运行高加可提高锅炉给水温度以及汽轮机组的热效率，降低机组能耗以及燃料消耗，以达到节能的目的，高加的水位控制和保护系统对整个系统的安全运行有着重要的影响。本文分析了高加结构及控制高加水位的目的，并对高加水位的控制和保护系统现状的分析和改进与优化措施的制定，进一步保证机组安全经济运行，供同行参考与探讨，在设计相应系统时做出更好的选择。【关键词】高压加热器水位控制系统保护1高压给水加热器结构高压给水加热器（

2、简称高加）是火力发电厂回热系统中的重要设备以及节能设备之一，运行高加可提高锅炉给水温度，降低机组能耗，以达到节能的目的。它的作用是利用汽轮机的抽汽来加热锅炉给水，使其迗到所要求的给水温度，从而提高电厂的热效率并保证机组出力，还能确保锅炉的安全可靠运行。为了提高效率，高加内一般采用对加热器水位控制要求比较严格、且水位控制好坏直接影响高压加热器的主要性能以及正常运行和使用寿命的三段布置方式。三段式鬲压加热器分为过热蒸汽冷却段、蒸汽凝结段和疏水冷却段。高压加热器的结构分为壳侧和管侧。在管侧，给水是由给水进口管进入水室的，接着变通

3、过管侧的U形管下端进入传热区段，传热区段分为疏水冷却段，入蒸汽凝结段和过热蒸汽冷却段，给水依次进入这三段组成的传热区段以后便进入水室上部，最后完成该级的加热工作。在壳侧，蒸汽首先进入过热蒸汽冷却段，在过热蒸汽冷却段将一部分过热度传给水，之后进入蒸汽凝结段。蒸汽凝结段是高压加热器的主要传热段，在这里蒸汽的潜热传给给水后冷凝成为凝结水并进入疏水冷却段，通过疏水冷却段使疏水具有一定的过冷度。2高压加热器水位控制及其保护系统水位控制策略：目前，国内机组广泛采用DCS控制高加的水位和疏水调节阀的开度，每台高加一般布置3套双室平衡容器

4、水位测量装置，经过3取中及坏质量判断等处理后，用于水位显示、调节以及联锁保护信号，在控制策略上一般采用常规的PID控制，其控制策略图如图1所示。#1高加水位调节系统是一个带有主蒸汽流量前馈的单回路调节系统。高加水位给定值和实际测量值得到的水位偏差进行PID运算，输出4〜20mA信号，经过电一气转换器的转换，将电信号转换成气压信号，控制疏水门开度，实现水位的自动调节，调节品质力求平稳和准确。主蒸汽流量前馈信号是为了在机组负荷变化时，能更快克服扰动。#2、#3高加水位调节系统是一个单回路调节系统，高加水位给定值与实际测量值得到

5、的偏差进行PID运算，PID输出控制疏水门开度。作为大容量火电机组的一项重要保护装置，高压加热器的水位保护具有非常重要的意义。水位保护程序中疏水阀打开的条件非别为：(1)本高压加热器水位达高二值。(2)下级高压加热器水位迗高三值。(3)正常疏水阀关闭。高压加热器的水位高三值信号由水位开关进行检测，当高压加热器的水位达到高三值并延时15s，水位开关将会关闭本高加抽汽逆止阀和抽汽关断阀；高压加热器的水位达高三值同时延时50s，水位开关将会使3台高加给水走大旁路，3台高加均解列。3控制方案的优化(1)缩短高加水位高三值的保护延时

6、时间，即当高压加热器的水位到达高三值2s的时候，水位开关便会关闭本高加抽汽逆止阀并且关断抽汽阀，当延时达到8s时高压加热器水位开关会切换至走旁路。这样分段的缩短延时时间可以迗到有效地防止因高加泄漏的作用，并且预防所汽轮机进水。同时，也可以预防高压加热器对虚假水位进行保护误动作。(1)调节参数的设定由据正常疏水门和危急疏水阀的不同动态特性决定。正常疏水水位控制器调节品质力求平稳和准确。危急疏水水位控制器调节特性和整定为快速响应。当水位高于报警值高一值时，可增加10s脉冲的开门前馈，过后切手动，并且机组监视光子牌报警，通知运行

7、及时手动干预。(2)因高加是一高温高压、参数变化快的对象，故单纯采用差压测量，必然存在着较大偏差，故将3路差压式变送器信号经温度、压力修正后的高加水位比较接近高加实际水位，然后分别经高低限报警器处理后得到高(低)一值、高(低)二值、高三值开关量信号，用以实现高加水位报警和高加紧急放水电动、气动门的联锁开、关动作。4结论本文通过对高压加热器的水位自动控制系统和保护控制逻辑进行改进，大大地提升了汽轮机运行的可靠性与安全性。火力发电厂的不断发展使得我们应对其原有的调节和保护系统定期进行评估和完善工作，不断提高机组的安全性、准确性

8、、经济性。参考文献[1]蔡锡琮.高压给水加热器[M].北京：水利电力出版社，1995.[2]苗俊明，宋晓童，徐钢.高加解列对300MW循环流化床机组的影响分析[J].电力科学与工程，2014,30(6)：1-5.[3]杨涛，胥建群，周克毅，马琳，石永锋.电站给水加热器水位的优化运行[J].东南大学学报：