燃气联合循环机组汽包水位控制系统特点

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1、燃气联合循环机组汽包水位控制系统特点　　摘要：燃气联合循环机组的汽水系统复杂性导致了汽包水位控制成为整个机组控制模拟量控制的难点。文章通过对燃气联合循环机组汽包水位控制的分析，并结合机组运行过程中出现的问题，讨论了该类型机组汽包水位控制的特点，同时提出了有效的解决办法并取得了良好的控制效果。关键词：燃气联合循环；汽包水位；余热锅炉；控制系统中图分类号：TK316文献标识码：A文章编号：2095-1302（2013）07-0024-030引言某电厂燃气蒸汽联合循环机组的配置型式为：1台燃机+l台汽机+1台发电机+1台余热锅炉。余热锅炉为三压、再热、无补燃、卧式

2、、自然循环余热锅炉。凝结水在经过低压省煤器之后进入低压汽包，一部分炉水直接加热为低压过热蒸汽进入低压缸，另一部分炉水经过中压给水泵和高压给水泵分别进入中压和高压加热系统，加热为中压过热蒸汽和高压过热蒸汽。1汽包水位控制8图1为本文所研究机组的汽水流程图。汽包水位是机组运行参数中重要的一个监控对象。汽包水位过高，会影响汽水分离效果，使蒸汽带水；汽包水位过低，会影响汽水循环，甚至干锅。汽包水位控制系统的任务就是维持锅炉汽包水位为设定值，实现全程水位自动控制。某电厂给水系统有三个压力等级：高压给水泵采用液力耦合泵，并配置有旁路调节阀门，所以高压给水系统在机组启动过

3、程中采用主路电动门关闭、旁路调节阀门开启的方法来控制高压汽包水位。当高压蒸汽流量超过40t/h时，旁路调节门全开，主路电动门全开，高压汽包水位通过勺管开度来实现调节。中压和低压给水泵都采用定速泵，直接用节流阀门来控制汽包水位。三个压力等级的水位控制都采用单/三冲量控制方法，利用各压力等级的蒸汽流量的大小作为单/三冲量控制的切换条件[2-5]。图1机组汽水流程图2燃气联合循环机组的汽包水位控制燃气联合循环机组的热力系统特点决定了该类型机组汽包水位的控制也有其自身的独特之处。2.1汽包启动水位的确定8汽包水位作为电厂自动化控制的一个重要控制目标，汽包水位控制的效

4、果也是实现整个电厂的自启停功能能否实现的一个关键。既然要实现电厂的自启停，汽包水位就要实现从启机前的准备到满负荷的全程自动控制，而汽包启动水位的确定便成为一项重要工作。联合循环机组的升负荷比较快，导致余热锅炉的压力、温度提升速度很快。由于压力和温度的变化，会引起汽包虚假水位，因此在机组启动阶段，汽包的虚假水位非常严重。如果按照正常运行值调节水位，水位会无法控制，经常的结果会引起机组跳闸。所以在启动阶段，水位的定值应比正常运行值低50～1008mm。在膨胀结束之后，锅炉受热面继续受热就会产生蒸汽，如果这时不给锅炉补水，就会使得汽包水位降低，也就是说汽包膨胀后的

5、水位才是汽包水位控制的一个基本起始点。如果启动水位确定不当，就会使汽包水位波动加大，水位控制难度增加，从而影响汽包水位控制的效果，影响整个机组的平稳启动。为了能确定汽包的膨胀程度，我们专门为三个汽包做了汽包膨胀试验。过程如下：启机之前，先将汽包水位控制在一定数值，然后将汽包水位调节阀门关闭，将所有影响汽包水位的放水阀关闭。在机组点火之后，汽包水位会不断升高直到一个最高点，观察汽包水位变化实时曲线，记录汽包水位最高点，然后根据汽包水位最高值及汽包水位起始数值计算出汽包水位的膨胀数值。在得到汽包水位膨胀数值之后，就可以用零水位减去汽包水位膨胀数值得到汽包的启动水

6、位，将汽包启动水位作为汽包水位控制的初始设定值，在机组点火之后再将汽包水位设定值按照一定速率慢慢增加至零水位。这就会使整个过程汽包水位的控制变得更加平稳，不会因为汽包水位的膨胀而使水位波动加剧，从而有利于整个电厂的全自动启动。其汽包水位设定曲线如图2所示。图2余热锅炉汽包水位设定值曲线2.2热态启机时的高压汽包水位控制本类型机组具有启动速度快的优点，所以，在整个电网中，担任调峰任务的机组基本上每天都要进行启停操作。当天的启停通常会使机组在热态或者极热态状况下启动，机组在热态或极热态情况下启机，高压系统压力很高，汽包压力大于6MPa，高压主蒸汽压力大于6MPa

7、，高压旁路阀很早就进入最小压力控制模式，高压旁路阀快速地打开和关闭，使得高压汽包水位波动很大。另外，高压旁路阀的开关引起高压蒸汽流量的变化，使得高压给水主旁路来回切换，高压水位的调节在单冲量和三冲量之间来回切换。这种情况下，由于汽包水位的急剧变化，忽高忽低，已经失控，只能通过运行人员手动干预，如果措施不急时，很容易造成跳机。综合分析热态启动时的情况，其原因主要有以下两点：一是高压汽包压力高，高压旁路阀的快速动作对高压汽包的水位影响很大。在热态启动时，由于机组停机时间8短，汽机和锅炉仍然保持着很高的温度，高压汽包压力依然保持得很高，高压主蒸汽如此高的压力使得高

8、压旁路阀很快进入最小压力控制模式。为维持高压主汽门前