汽泵再循環閥控制邏輯和運行操作優化

楊　寧

(金灣發電有限公司，廣東 珠海　519060)

?

汽泵再循環閥控制邏輯和運行操作優化

楊寧

(金灣發電有限公司，廣東 珠海519060)

講述了600 MW燃煤機組的汽泵再循環閥在運行過程中內漏嚴重，影響給水系統運行安全以及造成汽泵能耗損失；對再循環閥進行解體檢查分析，確定汽泵運行再循環閥的頻繁開啟造成再循環閥吹損嚴重。通過對汽泵再循環閥的控制邏輯進行優化以及對應的運行操作優化，很好地解決了汽泵再循環閥吹損嚴重這個問題，保證了設備安全。

汽泵再循環閥；控制邏輯優化；運行操作優化

1　設備概況與機組控制方式

金灣電廠兩臺機組鍋爐均采用上海鍋爐股份有限公司制造的超臨界鍋爐，鍋爐最大連續出力為1 913 t/h，鍋爐允許最低穩燃負荷(不投油)30%BMCR，最低直流負荷為35%BMCR。汽輪機為上海汽輪機廠制造的汽輪機。每臺機組分別配置 3套給水泵組，其中汽動給水泵組2套，電動給水泵組1套。汽動給水泵組為上海汽輪機廠生產，給水泵小汽輪機正常低壓汽源采用四段抽汽，高壓汽源采用二段抽汽，啟動用汽源采用輔助蒸汽。汽泵連續運行自動調速范圍：2 800～6 000 r/min，汽泵額定轉速為5 280 r/min，額定最小流量為220 t/h。

在機組正常運行工況下，兩臺50%容量汽動調速給水泵并列調速運行時，能滿足汽機低負荷至最大負荷給水參數的要求。在單臺汽動給水泵事故狀態下，電動給水泵能方便地實現與運行汽泵的并泵運行。在機組啟動狀態下，電動給水泵組調速運行時，能滿足啟動狀態下機組給水參數的要求。

2　汽動給水泵再循環閥控制邏輯和運行操作優化

2.1汽泵再循環閥內漏分析

近年來電廠4臺汽泵再循環閥在運行中均出現內漏情況，汽泵再循環閥內漏既降低了汽泵能耗，同時高負荷工況下導致汽泵轉速較高以及相應提高了汽泵前置泵電流，危及機組運行安全。對再循環閥解體檢查發現預啟閥閥芯、閥座及主閥閥芯、閥座密封面吹損嚴重，分析原因為：在機組低負荷工況下，再循環閥需開啟運行，且開度較少造成再循環閥在這種高壓和低流量沖刷惡劣工況下運行，長期運行無法避免的出現吹損；只能將閥芯送廠外補焊車削，并更換新的閥座。但維持這樣狀態運行，再循環閥仍會出現再度被吹損的問題。

所以，要更好的解決這個問題，只能改善汽泵再循環閥運行工況，減少汽泵再循環閥的開啟。

對電廠的汽泵再循環控制邏輯進行分析：汽泵降負荷時汽泵流量低于500 t/h時開啟，至300 t/h全開；汽泵升負荷時泵流量大于350 t/h開始關閉，至550 t/h全關，如圖1所示。在這種控制邏輯下，在機組低負荷工況(低于300 MW時)，汽泵再循環閥需開啟運行，如圖2所示，待負荷加至泵流量高于550 t/h方可關閉。電廠為調峰機組，負荷長期在250～600 MW運行，這種控制邏輯下汽泵再循環閥必然頻繁開啟。所以要減少汽泵再循環閥的開啟，除了讓機組長期運行在高負荷工況下，只能對汽泵再循環閥的控制邏輯進行優化，避免機組在低負荷工況下汽泵再循環閥開啟。

圖1　汽泵再循環閥開度、汽泵流量曲線

圖2　機組300 MW時給水系統工況

再進一步分析，根據該汽泵運行技術規范《各種轉速下的最小允許流量曲線(入口流量VS揚程)》以及該汽泵最小流量要求，如圖3、圖4所示。可以看出低負荷時汽泵流量低于500 t/h時即開啟，汽泵實際流量遠高于其最小流量要求。根據汽泵投、退等低流量運行經驗，汽泵在實際流量大于最小要求流量下運行時，可安全長期運行。因此，可以降低汽泵再循環打開時的入口流量設定值，該設定值必須在保證汽泵安全基礎上，盡量實現在機組全調峰過程，也可保證汽泵再循環閥關閉運行；根據運行數據統計分析，可對汽泵再循環控制邏輯進行優化：汽泵降負荷時汽泵流量低于270 t/h時開啟，至170 t/h全開；汽泵升負荷時泵流量大于250 t/h開始關閉，至350 t/h全關，如圖5所示。

圖3　各種轉速下的最小允許流量曲線(入口流量VS揚程)

圖4　汽泵最小流量要求

圖5　汽泵再循環閥開度、汽泵流量曲線

為保證汽泵的運行安全，按汽泵轉速與最小流量對應表數值乘以系數1.2，設定給水泵最小流量保護值。最小流量保護動作，超馳強制開汽泵再循環閥(120 s脈沖信號)，延時20 s觸發保護汽泵跳閘。

對汽泵再循環閥控制邏輯實施上述優化，除在汽泵啟停、并退泵過程，在機組正常調峰范圍，汽泵再循環閥均可保持全關狀態(見圖6)；同時在各階段低負荷工況下，兩機四臺汽泵運行參數均平穩正常。這樣既解決了汽泵再循環閥頻繁開啟造成吹損嚴重這個問題，同時低負荷工況下汽泵再循環閥保持關閉，給水無需回流除氧器，降低汽泵能耗損失。

圖6　機組250 MW時給水系統工況

2.2汽泵再循環閥的控制邏輯優化后的問題及分析應對

在對汽泵再循環控制邏輯進行優化后，汽泵再循環保持關閉的低負荷工況下汽泵均運行正常，但在2015年7月9日的一次退泵操作中，給水出現了較大的波動，重復當時的情況，如圖7所示。4B汽泵再循環閥在自動投入狀態，當4B汽泵轉速手動由4 213下降至4 193 pm時，再循環閥緩慢打開(3.4%至7.8%)，但4B汽泵的入口流量反而下降(263 t/h至210 t/h)，直到觸發最小流量保護動作(約209 t/h),導致再循環閥超馳全開，4B汽泵人口流量回升至352 t/h。120 s過后，超馳信號消失，再循環閥按F(x)指令要求再次關閉，5 s過后再次觸發最小流量保護動作,導致再循環閥超馳全開。此后120 s，又一次發生了同樣的現象。

圖7　汽泵退泵工況過程分析

通過分析，這次退泵操作出現這樣的給水大幅波動，有如下原因：

(1)汽泵再循環閥控制函數發生了改變，原來全開至全關跨度200 t/h，現在只有100 t/h，即控制線變得陡峭。

(2) 汽泵流量等于泵出口流量和再循環閥通過的流量之和，退泵過程中，出口流量隨轉速降低而降低，同時再循環閥開啟，但此過程再循環開度偏小只有7.8%，再循環閥通過的流量偏小。

(3)汽泵再循環閥的非線性，即中間開度的改變流量明顯，兩頭開度的改變對流量影響不大，疊加控制函數陡峭的影響，倍數放大了閥門對流量控制的非線性。

從上述分析看出，這次退泵操作中最小流量保護動作正常，確保了汽泵的運行安全；因此，在保證汽泵運行安全以及為了避免低負荷工況下汽泵再循環閥開啟，導致給水波動和閥門磨損，且汽泵再循環閥日常處于自動狀態，唯一辦法只有降低閥門初始打開對應的流量定值，這是經濟性和安全性的重疊區域。所以，保持之前對汽泵再循環控制的優化以及最小流量保護設定值，同時為了避免在汽泵并泵、退泵過程再度發生給水大幅波動，對運行操作進行如下優化：

(1)汽泵在啟動和停運過程中，為了避免汽泵再循環閥的超馳動作，將控制切至手動。

(2)并泵過程，先將待并泵轉速拉高，并緩慢超越在運泵。當待并泵的出水流量與在運泵相等時，投入自動控制。然后，緩慢手動關閉再循環閥，維持兩臺汽泵給水流量相等，直到再循環閥至全關位置，投入再循環閥自動狀態。

(3)退泵過程，先將待退泵的再循環閥且至手動，并緩慢開至全開，期間維持兩臺汽泵給水流量相等。然后，將待停泵切手動緩慢降低轉速，直到完全退出運行。

(4)正常運行中，保持兩臺汽泵再循環閥在自動狀態。

2.3汽泵再循環閥的控制邏輯優化和運行優化操作后的并泵實例

圖8　汽泵并泵工況過程分析

在對運行操作進行優化后，2015年10月5日的一次并泵操作(如圖8所示)：4B汽泵沖轉后待并入給水，4B汽泵再循環閥F(x)指令全開，同時再循環閥保持手動全開，緩慢提高4B汽泵轉速，待4A、4B兩泵流量相等時，將4B汽泵投入自動控制。然后，緩慢手動關閉再循環閥，轉速同時自動調節維持兩泵流量相等，直到再循環閥至全關位置，投入再循環閥自動狀態。

在這次并泵操作中，采用運行優化操作后，整個并泵過程給水流量平穩；同時實施汽泵再循環閥控制邏輯優化后汽泵的穩定運行，很好的驗證了汽泵再循環控制邏輯優化和運行應對措施的有效性。

3　結語

從上述可看出，對汽泵再循環閥控制邏輯進行優化，很好的解決了汽泵吹損造成內漏嚴重這個問題，也降低了汽泵能耗；同時通過對汽泵退、并泵過程進行運行操作優化，也彌補了控制邏輯發生更改后退并泵過程出現的給水波動的影響，保證機組運行安全。

(本文編輯：嚴加)

Optimization of Control Logic and Operation of the Steam Pump Recirculation Valve

YANG Ning

(Jinwan Power Generation Co., Ltd., Zhuhai 519060, China)

The recirculating valve of steam pump of the 600MW coal-fired units has serious inner leakage in the operating system which will cause high energy consumption and endanger the feed water system. After the disintegration check, we discovered that the recirculating valve was badly damaged by frequently opens and closes. Through optimizing the control logic of the recirculating valve and the corresponding operation, it is good to resolve the problem and ensure the equipment safety.

steam pump recirculation valve; control logic optimization; operation optimization

10.11973/dlyny201604019

TH38

B

2095-1256(2016)04-0492-04

2016-05-23