火力發(fā)電機(jī)組調(diào)峰期間除氧器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)改善與應(yīng)用

張振東，張聰泰

（酒鋼集團(tuán)宏晟電熱公司鋁電分公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

前言

目前國(guó)內(nèi)火力發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)中一般設(shè)置并存的兩套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（見圖1）。一套是除氧器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過控制除氧器水位調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量從而控制除氧器水位在規(guī)定范圍內(nèi)；除氧器水位調(diào)節(jié)閥采用除氧器水位、鍋爐給水流量和凝結(jié)水流量三個(gè)沖量調(diào)節(jié)。另一套是凝結(jié)泵變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是以凝結(jié)水母管壓力為調(diào)節(jié)對(duì)象，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器頻率（或者說改變凝結(jié)泵電機(jī)轉(zhuǎn)速）來控制凝結(jié)水母管壓力在設(shè)定值。機(jī)組正常運(yùn)行過程中，兩套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)同時(shí)投入。電力緊缺時(shí)期，機(jī)組負(fù)荷率較高，出力一般都在額定負(fù)荷的90%以上甚至滿負(fù)荷運(yùn)行，此工況下凝結(jié)水流量較大，除氧器水位調(diào)節(jié)閥開度在90%以上，幾乎不存在節(jié)流損失，運(yùn)行方式比較經(jīng)濟(jì)。

圖1 現(xiàn)有除氧器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)流程圖

1 現(xiàn)狀分析

隨著近些年來我國(guó)火電機(jī)組總裝機(jī)容量的大幅攀升導(dǎo)致產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，機(jī)組負(fù)荷率大幅下降，大部分火力發(fā)電廠機(jī)組長(zhǎng)期低負(fù)荷工況運(yùn)行，部分電廠的機(jī)組平均不足50%額定負(fù)荷。同時(shí)，火電機(jī)組參與新能源消納而進(jìn)行深度調(diào)峰已是大勢(shì)所趨，深度調(diào)峰期間機(jī)組在30%～100%額定負(fù)荷區(qū)間變工況運(yùn)行，火電機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)凝結(jié)水系統(tǒng)凝結(jié)水流量變化幅度大，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷小于90%額定負(fù)荷甚至更低負(fù)荷參與調(diào)峰時(shí)，除氧器水位調(diào)節(jié)閥開度基本上在35%～90%之間，機(jī)組負(fù)荷越小，開度越小，節(jié)流損失越大。凝結(jié)泵變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)雖然也參與調(diào)節(jié)，但以凝結(jié)水母管壓力為調(diào)節(jié)對(duì)象的調(diào)節(jié)模式，不能解決除氧器水位調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失大的問題，凝結(jié)泵變頻調(diào)節(jié)節(jié)能的最大潛力沒有發(fā)揮出來。

2 改造方案及技術(shù)要素

為解決火力發(fā)電廠機(jī)組低負(fù)荷或深度調(diào)峰條件下凝結(jié)水系統(tǒng)除氧器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流損失的問題，理想的節(jié)能調(diào)節(jié)應(yīng)該是：機(jī)組低負(fù)荷或深度調(diào)峰時(shí)，也要盡量保持除氧器水位調(diào)節(jié)閥開度較大甚至全開，凝結(jié)泵變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)起主導(dǎo)調(diào)節(jié)作用，在滿足除氧器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)和凝結(jié)水用戶（除向除氧器補(bǔ)水外，另外還作為冷卻水、減溫水和密封水）壓力、流量要求的情況下，通過改變變頻器頻率輸出的大小，來達(dá)到節(jié)電的目的。

（1）在機(jī)組深度調(diào)峰條件下，將除氧器水位三沖量信號(hào)直接作用于凝結(jié)水泵變頻調(diào)節(jié)的頻率輸出信號(hào)，通過頻率變化達(dá)到改變凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)而改變凝結(jié)水進(jìn)水流量，實(shí)現(xiàn)除氧器水位調(diào)節(jié)的目的，同時(shí)解決凝泵壓力自動(dòng)及凝結(jié)水氣動(dòng)主調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)方式所帶來的節(jié)流損失問題。

（2）由圖2可以看出，除氧器水位信號(hào)和設(shè)定值比較產(chǎn)生偏差信號(hào)，在三沖量模式下，根據(jù)偏差調(diào)節(jié)輸出加上鍋爐給水流量前饋信號(hào)作為主凝結(jié)水流量的設(shè)定值，此設(shè)定與實(shí)際主凝結(jié)水流量的偏差經(jīng)PID調(diào)節(jié)輸出，控制凝結(jié)水泵變頻指令，同時(shí)由于凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速與流量非線性關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)量引入F(x)函數(shù)，針對(duì)不同調(diào)節(jié)指令對(duì)應(yīng)的頻率變化，采用不同的分段函數(shù)進(jìn)行計(jì)算后，輸出至凝結(jié)水泵邏輯控制器，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)。

圖2 改造后除氧器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)流程圖

（3）當(dāng)2臺(tái)凝結(jié)水泵之一處于變頻狀態(tài)時(shí)，切除除氧器水位主調(diào)節(jié)閥控制回路，同時(shí)將除氧器水位主調(diào)節(jié)閥置為全開，最大限度降低節(jié)流損失。

（4）增加判定邏輯，當(dāng)2臺(tái)凝結(jié)水泵任一臺(tái)處于變頻狀態(tài)時(shí)，切除除氧器水位主調(diào)節(jié)閥控制回路，同時(shí)將除氧器水位主調(diào)節(jié)閥置為全開，徹底解決傳統(tǒng)的除氧器水位調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失大問題。

（5）增加判定邏輯，凝結(jié)泵變頻裝置故障，工頻運(yùn)行方式下，當(dāng)2臺(tái)凝結(jié)水泵均處于工頻狀態(tài)時(shí)，切除除氧器水位變頻調(diào)節(jié)控制回路，將除氧器水位控制回路為除氧器水位主調(diào)節(jié)閥控制回路，保證除氧器水位調(diào)節(jié)功能在不同工況下的完整性。

（6）增加凝結(jié)泵出口壓力低至1.5 MPa 閉鎖減凝結(jié)泵電機(jī)頻率的限制，當(dāng)2 臺(tái)凝結(jié)水泵任一臺(tái)處于變頻狀態(tài)時(shí)，除氧器水位調(diào)節(jié)為變頻調(diào)節(jié)功能時(shí)，若凝結(jié)水泵出口壓力小于1.5 MPa，限制除氧器水位變頻調(diào)節(jié)頻率進(jìn)一步降低功能，同時(shí)將凝結(jié)水泵變頻控制器由自動(dòng)狀態(tài)切為手動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，并保持除氧器水位主調(diào)節(jié)閥當(dāng)前閥位不變，防止凝結(jié)泵出口壓力過低不滿足凝雜水用戶需求。

（7）凝結(jié)泵出口壓力低聯(lián)鎖啟動(dòng)備用泵的定值由1.8 MPa修改為1.3 MPa。機(jī)組低負(fù)荷或深度調(diào)峰時(shí)，為盡可能地降低頻率達(dá)到變頻調(diào)節(jié)節(jié)能而非節(jié)流調(diào)節(jié)的目的，經(jīng)理論分析計(jì)算和實(shí)際驗(yàn)證，凝結(jié)泵出口母管壓力1.3 MPa 以上即可滿足除氧器水位調(diào)節(jié)和凝雜水用戶需求，原調(diào)節(jié)方式下備用泵聯(lián)動(dòng)值1.8 MPa過高，不利于低負(fù)荷下進(jìn)一步降低頻率。

3 實(shí)施效果

對(duì)現(xiàn)有的控制策略進(jìn)行了修改，并進(jìn)行了全調(diào)峰階段（30%～100%額定負(fù)荷）試驗(yàn)驗(yàn)證，除氧器水位三沖量變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)特性曲線收斂無振蕩，調(diào)節(jié)品質(zhì)良好，滿足調(diào)節(jié)需求，徹底解決了調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失大的問題,見圖3。

圖3 改造后除氧器水位變化趨勢(shì)

同時(shí)由于除氧器水位主調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，凝結(jié)泵變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)起主導(dǎo)調(diào)節(jié)作用，凝結(jié)泵變頻頻率有明顯增加，達(dá)到了節(jié)電的目的。見圖4。

圖4 改造后凝結(jié)泵變頻頻率統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語

該技術(shù)的探索與應(yīng)用，解決除氧器水位調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失，降低變頻器頻率來達(dá)到節(jié)電的目的，符合當(dāng)前國(guó)家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策，為企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為后期技術(shù)人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化，帶來了一定的思路，值得推廣和使用。