除氧器液位控制策略技术研究

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1、第38卷第3期华电技术Vo1．38NO．32016年3月HuadianTechnologyMar．2016除氧器液位控制策略技术研究孥力(国核电力规划设计研究院，北京100095)摘要：针对除氧器液位控制系统中存在的延迟特性、除氧器进出口的流量干扰等因素，结合单冲量和三冲量控制模式的优点，提出了基于除氧器液位信号，并以除氧器的流入量信号和除氧器的流出量信号作为物质平衡基础的单冲量一三冲量复合控制策略，提出了基于不同负荷的控制模式切换方法和基于主凝结水流量的调节阀输出控制方法。该控制策略克服了系统中的延迟特性和干扰问题，对负荷发生变化后能以较短

2、的响应时间和较小的超调量使系统达到新的平衡，控制效果优于仅依靠液位信号进行控制的单冲量方法。关键词：除氧器液位；三冲量控制模式；模式切换；阀位输出控制中图分类号：TP273；TK223．5+22文献标志码：A文章编号：1674—1951(2016)O3—0010一o4水加热后进入除氧器对凝结水进行除气和除氧，然0引言后向给水泵提供符合化学特性要求的给水，通过高不论在常规火电厂还是在核电厂中，除氧器液压加热器对给水进行加热后进入蒸汽发生器，给水位都是机组运行的一个重要控制参数。但是由于除在蒸汽发生器中吸收来自核岛的能量后转变成蒸汽氧器液位控制系

3、统存在较大的延迟特性，除氧器进推动汽轮机发电，经过降熵后的蒸汽进入凝汽器冷口存在较多的进水流量来源以及除氧器出口给水流凝后转变成凝结水，这样就完成一次大循环。量随着功率的变化而变化等特性，单纯依靠除氧器液位信号对除氧器液位进行控制已不能满足系统对稳定性、快速性和准确性的要求，往往会引起系统的调节时间过长、超调量过大，甚至振荡。本文以非能动安全先进核电厂AP1000的除氧器液位控制系统¨为依托，在设计过程中根据机组不同的负荷采用不同的控制模式：单冲量控制模式和三冲量控制模式，并在控制模式切换过程中通过对凝结水主调节阀和凝结水副调节阀的输出进行控

4、制，从而避免除氧器液位出现剧烈波动，改善系统的动态性能。图1除氧器液位控制工艺流程示意1．2系统特性1除氧器液位控制工艺系统构成及其特性由于系统中给水、凝结水、疏水，特别是抽汽对1．1系统构成除氧器液位的影响存在一定的延时性，给系统引入除氧器液位控制工艺系统主要由凝结水泵、凝了较大的延迟特性，给控制带来了困难。结水主调节阀、凝结水副调节阀、低压加热器、除氧另外，除氧器进口的流量来源比较复杂，它由很器、给水泵、高压加热器、蒸汽发生器、汽轮机、凝汽多部分组成。最大的组成部分是主凝结水流量，其器、各水汽管道、流量仪表、液位仪表以及控制器等他部分还包

5、括高压缸抽气来、高压加热器(以下简构成，如图1所示。其中，凝结水由凝结水泵从凝汽称高加)疏水来、汽水分离再热器疏水来、蒸汽发生器中引出，凝结水主调节阀和凝结水副调节阀根据器排污冷凝来等，这些流量来源有的是间歇式去除除氧器液位信号、主凝结水流量信号和给水流量信氧器的，有的是随着负荷的变化而变化的，这些因素号给出合适的阀门开度让凝结水通过，从而维持除都给除氧器液位控制带来了干扰。氧器液位在设定值附近，在经过低压加热器对凝结在正常工况下，低压加热器的疏水汇集到凝结水管道，然后同凝结水一起进入除氧器。由于串级收稿Et期：2015—08—21；修回日期

6、：2016—01—28控制系统中副回路具有快速调节作用，能有效地克第3期李立：除氧器液位控制策略技术研究服发生于副回路的扰动影响，因此，将凝结水流定值。量仪表设置在除氧器的进口，使低压加热器的疏水单冲量调节器采用传统数字PID控制器5]，其包含在流量调节的副回路中。原理可以表述为：除氧器液位误差信号e()为PID由于给水流量较大，对除氧器液位的影响非常控制器的输入信号，“()为PID控制器的输出信大，因此，提出采用前馈控制方式来改善给水流量变号，则有化对除氧器液位的影响。1“()=[e()+e(i)T+‘1I2控制策略分析Dm]J：一Kp(＼

7、)／+T12．1三冗余算法k除氧器液位控制系统中的除氧器液位仪表、主K>e(i)+D[e()一e(一1)]，=0凝结水流量仪表以及给水流量仪表均采用三冗余仪表设置方案。若三冗余的每个仪表都处于有效信式中：T为采样周期；为比例系数；=为积1I号，则采用中值选择算法，每个仪表都将作为中值选7择算法的输入值，算法的输出为3个仪表中处于中分系数；K。=』为微分系数。间的信号值。若其中的一个仪表失效或其与中值选在三冲量控制模式下，除氧器液位控制是基于择算法的输出值偏差比较大时，需要把该测量通道除氧器液位信号，以除氧器的流入量信号和除氧器在控制系统中解列

8、出来，剩下2个仪表取平均后参的流出量信号作为物质平衡基础来实现的J。在与控制J。AP1000机组中，它们是：除氧器液位三冗余算法的2．2单冲量与三冲量控制模式及其切