300 MW機組高壓加熱器水位控制系統(tǒng)改造與優(yōu)化

張曉軍,馮 康

(華能上安電廠，石家莊 050310)

1 系統(tǒng)概述

華能上安電廠二期工程每臺機組配備3臺U形管表面立式高壓加熱器，按常規(guī)抽汽、給水回路設計，高壓加熱器疏水采用逐級自流方式。

每臺高壓加熱器采用3套差壓水位測量變送器測量，水位采用三取中方式用于顯示、調(diào)節(jié)以及聯(lián)鎖保護控制信號。高壓加熱器水位正常時，正常疏水閥接受熱工控制信號；高壓加熱器水位高二值時控制高壓加熱器危急疏水閥的液位開關開啟，參與水位調(diào)節(jié)；水位恢復正常后危急疏水閥關閉。高壓加熱器水位高三值時，使3臺高壓加熱器給水進入大旁路，3臺高壓加熱器解列。

2 存在問題

華能上安電廠二單元高壓加熱器運行試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 華能上安電廠二單元 高壓加熱器運行試驗數(shù)據(jù)mm

從表1數(shù)據(jù)看，3號、4號機8號高壓加熱器目前水位設定均在最低運行水位以上，基本滿足運行需要。而3號機組6號、7號高壓加熱器，4號機組6號、7號高壓加熱器目前水位設定接近或低于極限低水位，需提高水位設定值，以保證高壓加熱器安全。

從經(jīng)濟性考慮，應盡可能使加熱器維持在最佳正常運行水位，減小加熱器疏水端差，進而提高鍋爐效率。由于水位波動等問題，運行水位設定值可低于最佳正常運行水位設定，但不能低于最低允許水位，否則將威脅加熱器的安全運行。疏水端差急劇上升，疏冷段換熱管束被嚴重沖蝕，縮短加熱器的使用壽命，甚至造成管束泄漏等嚴重故障。

處于低水位是由于華能上安電廠二單元的高壓加熱器水位設定值長期不能達到規(guī)程所要求的數(shù)值，3號機組的高壓加熱器水位在工況變動時，會出現(xiàn)大幅度波動，最大波動接近200 mm，如果高壓加熱器水位設定值設置為正常值時，一旦發(fā)生波動，高壓加熱器水位極易導致端差大，高壓加熱器水位波動數(shù)值已經(jīng)非常接近高壓加熱器水位保護動作值，在以往運行的過程中也發(fā)生過高壓加熱器水位波動大，導致高壓加熱器解列的情況，所以為了保證高壓加熱器系統(tǒng)的正常投入，高壓加熱器水位設定值長期設置較低，達不到高壓加熱器水位標準數(shù)值，降低了機組的經(jīng)濟性。

3 改造方案

針對上述問題，3號機組高壓加熱器系統(tǒng)進行了以下幾個方面改造。

3.1 正常疏水門升級

將6號高壓加熱器正常疏水調(diào)門閥門進行了更換，由于原設計6號高壓加熱器逐級疏水到除氧器管段較長，而且彎頭較多，原閥門在調(diào)節(jié)液位時，正常疏水管經(jīng)常晃動。閥門定位不好，經(jīng)常擺動也是造成高壓加熱器水位不易調(diào)節(jié)的原因。改造后，定位器升級為控制穩(wěn)定的智能定位器，管道振動明顯改善。

3.2 優(yōu)化高壓加熱器疏水控制邏輯

改造前，7號、6號、8號高壓加熱器事故疏水門只能實現(xiàn)高壓加熱器水位高二值動作，電磁閥動作開事故疏水門。改造之后，事故疏水由電磁閥開關門更改為由定位器和電磁閥共同控制的調(diào)門，更改后的調(diào)門仍保留有快開功能。在投入自動方式時可以實現(xiàn)給一個水位設定點，高于設定點時，閥門逐漸開啟，低于設定點時閥門關閉，維持設定點保持平衡。運行過程中當高壓加熱器水位高于電磁閥動作定值(高壓加熱器水位HH)時，電磁閥實現(xiàn)事故疏水門快開，更加有利于高壓加熱器的水位控制。

3.3 疏水門調(diào)節(jié)參數(shù)整定

根據(jù)正常疏水門和危急疏水閥的不同動態(tài)特性，整定各自的調(diào)節(jié)參數(shù)。正常疏水水位控制器的水位給定值為正常水位， 調(diào)節(jié)品質(zhì)力求平穩(wěn)和準確。危急疏水水位控制器的水位給定值為水位高一值，調(diào)節(jié)特性設計和整定為快速響應。可以增加超大的比例增益環(huán)節(jié)。如圖1所示，當水位高于報警值(550 mm)時，增加10 s脈沖的開門前饋，10 s過后切手動，并且機組監(jiān)視光子牌報警，通知運行及時手動干預。

3.4 更改調(diào)節(jié)變量

圖1 增加前饋控制邏輯

虛假水位引起高壓加熱器水位控制出現(xiàn)突升、突降，曲線反映出來是“毛刺狀”，為了防止高壓加熱器由于短時間的虛假高水位致使高壓加熱器保護誤動作，可將高壓加熱器水位高三值跳高壓加熱器，加延時2～3 s，高三值報警不延時，如圖2所示。將高壓加熱器水位調(diào)節(jié)過程變量加一個滯后塊F(t)(可以起到濾波的作用)，也能有效的過濾短時間急劇變化的“毛刺” 。

圖2 增加保護延時

4 改造效果

此次高壓加熱器改造之后，高壓加熱器水位由原來的高壓加熱器正常疏水控制(事故疏水只起危急開門作用)改為由高壓加熱器正常疏水和事故疏水兩道調(diào)門同時參與控制，組態(tài)控制方面也在改造之后得到進一步優(yōu)化。從表2數(shù)據(jù)看，3號機高壓加熱器水位設定點較之前得到提高，并能實現(xiàn)水位穩(wěn)定控制，穩(wěn)定性增強，并提高了機組的安全性及經(jīng)濟性。

表2 高壓加熱器改造前后水位運行數(shù)據(jù) mm

5 結束語

高壓加熱器水位控制系統(tǒng)改造投運之后，運行效果良好，高壓加熱器端差控制在設計范圍內(nèi)，可節(jié)省標煤2 g/kWh，具有良好的經(jīng)濟效益。電廠對控制和保護系統(tǒng)進行定期評估，對不適應運行工藝要求的硬件設備和軟件組態(tài)進行更新和改造，可以有效提高機組的安全、經(jīng)濟運行水平，實現(xiàn)機組節(jié)能減排目標。