汽輪機除氧器水位控制邏輯優化

李樹宇

摘 要：隨著當今社會的迅速發展，人們對電力能源的需求不論在工作方面還是生活方面都是不可或缺的。而在我國電力能源的主要產出方式還是以火力發電為主，在火電廠的發電過程中，除氧器是其重要的輔機設備，其工作狀態以及水位是否在其正常的工作范圍，將直接決定火力電廠發電機組的運行是否安全和穩定。因此，對汽輪機除氧器水位控制邏輯的優化是保證電廠發電機組合理運行的必要手段。

關鍵詞：除氧器 水位控制 邏輯優化

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-02

前言

電廠發電機組的安全穩定性的要求決定汽輪機除氧器水位的控制在一定合理的范圍內，除氧器能夠對鍋爐的給水進行合理有效地除氧和去不凝結氣體處理，從而提高了鍋爐給水的品質，保證給水中沒有氧氣，避免含氧對所接觸的金屬設備造成腐蝕影響，從而對設備性能產生影響。所以，本文主要針對汽輪機除氧器水位控制邏輯優化進行分析，從而推動發電機組的穩定發電。

一、汽輪機除氧器水位控制的現狀

1.汽輪機除氧器水位調節閥控制

汽輪機除氧器水位控制主要有其相關調節閥進行水位的正常控制，調節閥采用一主一輔的方式進行控制，當汽輪機除氧器的水位發生較大變化時，調節閥就會根據變化的程度是增高還是降低的一定范圍，進行合理的調節作用。在啟停機的過程中，需要根據發電機組具體的參數變化和工況進行汽輪機除氧器水位的合理控制，當發電機組啟機時間，先啟動輔助調節閥進行調節，并網運行后再選擇主調節閥進行調節。往往在汽輪機除氧器調節閥控制中有手動調節和自動調節兩種方式，在運行調節過程中，要保證手動調節和自動調節互不干擾影響，而在其自動調節的自動化水平還有待提高，所以手動調節的運用比較頻繁。

2.汽輪機除氧器具有復雜性

在火力發電機組中，對汽輪機除氧器水位的控制是重要任務。除氧器具有很強的復雜性，它的狀態會隨著運行時間的變化而變化，而且沒有一定的規律，多種變量也對其存在影響，因此傳統的控制方法對它來說存在一定的局限性，所系需要引進先進的控制理念和技術優化。在火電廠發電中，就有用到除氧器水位多變量模糊PID控制和除氧器水位多變量神經元PID控制，就很有效地解決了傳統除氧器PID控制的弊端和存在的不足，因此可以看出這兩種先進控制技術具有很好的前景和潛力[1]。

二、汽輪機除氧器水位控制意義

除氧器在發電機組中不僅可以起到給水中的除氧和除不凝結氣體、加熱等作用，還對鍋爐的給水量具有一定的儲備作用。除氧器水位過低會影響鍋爐的正常運行，嚴重時候可能發生鍋爐干鍋現象，從而對鍋爐的使用壽命產生影響，另外還會使給水泵的工作環境惡化，從而不能正常工作；除氧器水位過高則會使除氧器內的水從內溢出，從而造成熱量的嚴重流失，另一方面，水位過高還會造成除氧器內的壓力不穩定，從而使除氧效果大大降低，嚴重則會對相關設備的安全運行造成影響。因此，汽輪機除氧器的水位控制一定要保持在合理的范圍內，是對發電機組有效工作和正常運行的保障。

三、汽輪機除氧器水位控制原邏輯分析

在發電機組的運行中，汽輪機除氧器水位必須保持在一定的允許范圍內，才能保證機組的正常運行，在發電機組不同的工況下，通過調節閥的調節作用，對除氧器水位的補充或是降低都是整個機組正常運行的保障。

如下圖所示，即為汽輪機除氧器的水位控制。由除氧器調節閥入口調節閥進行除氧器水位的正常調節，從而保證除氧器的水位在一個允許的范圍。當除氧器內的實際水位升高或者降低的時候，除氧器入口調節閥就會發生相應的動作，調節除氧器的水位從而達到設定值的要求。但是當嚴重的情況發生時，比如汽輪機除氧器的水位迅速上升，入口調節閥動作程度滿足不了設定的要求或者入口調節閥故障從而導致不動作的現象發生，這個時候除氧器水位迅速上升到高高值時，就會發生除氧器水位過高跳閘，除氧器逆止閥關閉、高加至除氧器疏水閥關閉、低加至除氧器疏水閥關閉[2]。

四、汽輪機除氧器水位控制邏輯優化分析

在原來發電機組的汽輪機除氧器水位控制邏輯中，除氧器水位控制方式太過單一，所以需要對除氧器水位控制邏輯進行合理有效地優化措施，來保證除氧器水位在發電機組不同工況下都能夠及時進行水位控制。

1.對凝結水泵變頻控制邏輯的優化

對于原除氧器水位控制邏輯，主要針對調節閥和凝結水泵變頻器控制的組態來進行水位和壓力控制，因此控制形式單一，對除氧器水位的控制作用有限，因此在進行除氧器水位控制邏輯的優化中，在針對調節閥和變頻器的控制中，其控制邏輯不變化，但是可以增加凝結水泵的操作控制，將變頻控制有效地使用到凝結水泵的其它應用中，因此，就可以豐富除氧器水位控制邏輯，具備除氧器水位的更好調節。

在凝結水泵上使用變頻操作，根據凝結水泵實際使用情況，將控制對象進行合理改動，將作用對象改成除氧器水位，因此，就具有除氧器水位的兩種控制模式，然后根據發電的實際情況，進行兩種模式間的合理切換[3]。

2.對除氧器水位調節閥控制邏輯的優化

除氧器水位調節閥可以分為自動調節和手動調節兩種方式，但是手動調節和自動調節的模式轉換中存在一定的干擾現象，因此需要對兩種調節方式間的干擾問題進行控制邏輯優化。為保證手動調節和自動調節之間的順利有效地切換，可以將變頻器轉動速度的信號作為調節的參數信息，調節器根據變頻器轉速的變化作出相應反應。

在除氧器原水位控制邏輯中，存在兩個高高開關的控制，但是只要其中一個高高開關動作，就會造成除氧器水位的高跳閘現象發生，因此，這樣會產生除氧器水位誤跳閘現象，為了避免這種現象的發生，對發電機組正常發電造成影響，可以增加一項除氧器水位高的控制，當除氧器水位高和除氧器水位高高值都動作時，從而除氧器進行水位高跳閘現象。

五、汽輪機除氧器水位控制邏輯優化后的節能分析

隨著國民意識水平的日益提高，其對發電行業的節能降耗效果越來越重視，在火力電廠發電的過程中，如何進行節能降耗工作是發電行業迫切需要解決的問題。在火力發電機組中，發電設備的耗能問題是電力行業需要重視的方面，而凝結水泵在火力發電機組中的耗能量是很大的，因此合理有效地降低凝結水泵的高耗能問題，是降低火電廠電力設備總耗能量的重要一個部分。

在原汽輪機的除氧器水位控制邏輯中，除氧器水位的控制主要受除氧器入水調節閥和凝結水泵變頻壓力調節的影響，采用這種控制方式對控制邏輯的單一調節功能，造成凝結水泵變頻耗能現象的發生。因為，通過凝結水泵出口壓力參數為依照物，進行凝結水泵的變頻操作，但是，在發電機組不同工況時對凝結水的要求，還要在不同工況下對除氧器水位調節閥的開度進行一定控制，因此需要凝結水泵長時間的保持足夠的動力來提高凝結水泵出口的壓力。由于凝結水泵長時間的高速運轉，必然造成耗能情況的嚴重程度加深，因此，對火力發電廠的綜合耗電量的造成壞的影響。同時，因為凝結水泵出口高壓力，久而久之就會對相應的管道和閥門產生不利的影響，造成設備的故障，從而加大了火電廠設備的耗材。另外，在除氧器調節閥門的使用上，由于在不同工況下都處于開啟狀態，因此，在火電廠實際的機組發電過程中，必然會存在一定的壓力降低，即節流損失現象[4]。

上圖為負荷凝泵的電流對比曲線，通過圖片的不同負荷可以發現，在汽輪機除氧器水位控制邏輯進行優化后，兩種控制模式對凝結水泵電機的電流存在一定的影響。

另外，除氧器水位控制邏輯的優化會使除氧器水位的波動降低，從而增加了除氧器水位的穩定性，在發電機組低負荷運行時，除氧器調節閥會產生動作，從而降低調節閥前后的壓力差，大大減少了節流損失，從而降低發電機組的總體耗能量，對管道和設備的高壓沖擊，也起到了一定的減弱效果，從而降低設備故障和材料的消耗。

結語

綜上所述，汽輪機除氧器水位控制邏輯的優化可以更好地完成除氧器水位的控制，避免了傳統除氧器水位調節控制的諸多弊端，同時利用其控制優化方案的可行性和經濟性，從而很大程度地降低了電廠發電機組的高耗能程度。同時，汽輪機除氧器水位控制邏輯的優化的實踐性還有待提高，其存在較好的發展空間和發展前景，需要進一步地應用到發電機組的實際運行中來，來提高發電機組的經濟性和發電效率。

參考文獻

[1]舒曉明.汽輪機除氧器水位控制邏輯優化[J]. 科技與企業， 2013（13）：333-333.

[2]周海雁.某1000 MW機組除氧器水位控制優化及節能分析[J].安徽電氣工程職業技術學院學報， 2017， 22（1）：79-84.

[3]潘友國，程辰晨， 黃旭峰，等. 660 MW機組除氧器水位控制方式邏輯優化[J].上海電力學院學報， 2016， 32（s1）.

[4]王繼鵬.700MW汽輪機組除氧器水位控制異常原因分析及處理[J].華電技術，2014（11）：60-61.