对电厂机组除氧器水位控制的探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 对电厂机组除氧器水位控制的探讨 摘 要：无论常规火电厂还是核 电厂中，除氧器水位都是机组运行的一 个重要控制参数，因此除氧器水位保护 系统的安全性和可靠性就成为系统设计 的重要指标。本文结合作者工作实际来 探讨超临界直流锅炉，除氧器除了起到 给水除氧、加热和疏水汇流的作用外， 还要必须保证锅炉所需给水的储备量。 当机组负荷到一定时，除氧器水位对象 的动态特性近似为有延迟的一阶惯性环 节。通过分析某电厂超临界 600 MW 机组除氧器水位控制系统 SAMA 图， 从而得出具体的控制过程及控制特点。 中国论文网 /2/view-12911679.htm 关键词：发电厂；超临界机组； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 除氧器水位控制； 1 概 述 火力发电厂的三大主机是锅炉、 汽轮机和发电机。除氧器是汽轮机的辅 助设备之一, 是 1 种混合式加热器, 其 在回热系统中位置见图 1。它是利用汽 轮机的抽汽或其它汽源将送给锅炉的给 水, 加热到除氧器工作压力下的饱和温 度, 这时水中的溶解氧和其它气体被析 出, 防止或减缓氧气对锅炉、汽轮机及 其管道的腐蚀, 延长其使用寿命, 确保 电厂的安全经济运行。 电站热力系统中除氧器的主要用 途是除去溶于水中的氧以及其它气体。 除氧器还作为汽轮机回热系统中的一级 混合式加热器，同时担负着加热给水以 及汇集各种疏水、锅炉补水的任务。而 对于超临界直流锅炉来说，除氧器作为 其重要的给水储存容器，必须保证锅炉 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 所需给水的储备量。 在机组正常运行时，除氧器汽源 来自汽轮机抽汽阀门全开的 4 段抽汽， 除氧器汽源压力和流量随机组负荷变化 而变化，此时被除氧水的水温、汽水接 触面积与除氧器水位有直接的关系1。 除氧器水位过高，可能造成除氧水加热 不足，汽水接触面积减小和水中溶解氧 逸出困难而影响除氧效果；同时，除氧 器水位过高，还可能造成汽封进水，抽 汽管水淹等严重事故，威胁汽轮机的安 全运行。反之，若除氧器水位过低，除 了影响给水泵安全运行之外，还会威胁 锅炉上水是否连续，甚至造成断水事故。 因此，稳定除氧器水位，将其控制在最 佳的高度具有非常重要的意义。 2 除氧器水位控制任务及动态特 性 2.1 控制任务 除氧器的水箱是为保证锅炉有一 定的给水储备而设置的，超临界机组采 用直流锅炉，由于没有汽包，除氧器是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 其唯一的储水容器，要求其容量一般应 不小于锅炉额定负荷下连续运行 1520 min 所需的给水量。除氧器水位过低， 储水量不足有可能危及锅炉的安全运行， 此外还有可能造成给水泵入口汽化。除 氧器水位过高，则妨碍除氧器除氧。因 此，除氧器水位应维持在允许范围内。 由于热力循环中不断有工质损失，因此 要向热力系统不断补充水。补充水来自 化学水处理装置。补充水可直接进入除 氧器，也可经凝汽器进行真空除氧后再 送入除氧器。 2.2 除氧器水位对象动态特性 除氧器水箱容积较大，在补充水 调节阀开度作阶跃变化时，水箱水位则 不会立即变化，而表现一定的延迟和惯 性。对于化学水送凝汽器的热力系统， 其水位变化的延迟就更大。此外，由于 水箱容积大而进水管细，水位上升或下 降的速度就比较小,即被控对象的飞升速 度较小2；当负荷一定时除氧器水位对 象的动态特性近似为有延迟的一阶积分 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 环节当除氧器水位调节阀关小时，其水 位阶跃响应曲线如图 1 所示。 3 除氧器水位控制方案 (1) 关于补充水直接进除氧器的 热力系统，除氧器水位 H 为被调量，采 用单回路控制系统，控制补充水调节阀 开度，维持水位在允许范围内。 (2) 对于补充水进凝汽器后再入 除氧器的热力系统；若凝汽器为低水位 运行，可采用图 2 所示的三冲量控制系 统。化学水进入凝汽器，凝结水流量中 实际包括了补充水，而锅炉给水流量和 凝结水流量的差值，反映了热力循环中 的汽水损失，因此可组成除氧器水位 H、凝结水流量 WL、给水流量 WG 三 冲量控制系统。 若凝汽器为高水位运行，则除氧 器水位控制应与凝汽器水位控制一起考 虑。控制方案是:采用改变凝结水流量的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 方式来控制除氧器水位，采用改变化学 补充水量来控制凝汽器水位。 4 除氧器水位故障原因与处理 4. 1 除氧器水位升高的原因 补给水阀开度过大; 凝汽器管子 泄漏; 给水泵故障跳闸或锅炉给水系统 阀门误关; 水位自动调节阀失灵; 机组 负荷突然降低等都有可能使水位升高。 4. 2 处理措施 首先, 应校对各水位计, 确认水 位是否真实升高, 如果发现水位高出正 常规定范围时, 应将水位调节阀手动关 小, 并停止其它补水 ; 如调节阀失灵, 应 隔绝调节阀, 开启旁路阀进行调节 ; 如 因给水泵跳闸, 锅炉给水系统阀门误关 引起水位升高, 应将水位调节阀改为手 动调节, 并查明原因 , 采取相应措施 ;如 水位升高超过溢流水位而溢流阀未动作, 则应改用手动, 必要时, 开启除氧器至 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 凝汽器放水阀或至疏水箱放水阀放水, 并密切注意除氧器水位; 如水位仍然继 续升高, 则应关闭抽汽逆止阀和抽汽电 动隔离阀, 并检查连锁动作是否良好。 4. 3 除氧器水位降低原因 水位自动调节阀失灵; 补水量太 少; 除氧器底部放水阀、除氧器至凝汽 器放水阀或机组事故放水阀误开或不严; 给水系统阀门误开或给水系统、锅炉省 煤器等管子泄漏; 机组负荷突然增加 ; 凝结水泵故障; 凝结水系统阀门误关或 阀芯脱落; 锅炉给水流量突然增大等都 有可能使水位降低。 4. 4 处理措施 首先校对各水位计, 确认水位真 实降低; 发现水位低于正常规定范围时, 应将水位调节阀手动打开,手控无效时可 开启调节阀的旁路阀; 若给水系统阀门 误开或管子泄漏时, 应立即纠正或采取 相应措施; 如因凝结水系统故障, 应根 据实际情况, 迅速恢复通水, 如短时无 法恢复, 则应采取停机措施。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 除氧器发生故障时, 应根据表针 指示和故障现象, 分析故障原因, 迅速 采取正确措施。 5 超临界机组除氧器水位控制特 性及控制过程分析 以下（图 3）是某电厂超临界 600 MW 机组除氧器水位控制系统的 SAMA 图，由图可知： 除氧器水位调节在启动及低负 荷阶段采用单冲量控制，正常负荷采用 三冲量控制； 除氧器水位自动调节系统为三 冲量调节系统结构形式，即主调节器作 为除氧器水位调节的校正器，副调节器 在接受水位校正信号的同时，还接受给 水流量及凝结水流量测量信号，用来实 现给水流量和凝结水流量之间的平衡， 以此提高整个系统的变负荷适应能力。 给水流量作为除氧器水位三冲量调节的 前馈信号。凝结水流量作为三冲量副调 节器的过程量。其控制方案类似于串级 三冲量汽包水位控制。单冲量和三冲量 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 控制系统之间可手动和自动无扰切换。 (3) 除氧器水位高时将引起除氧 器辅助上水阀强制关闭。当凝汽器水位 高或低时将发出打开或关闭凝汽器再循 环门调节阀的信号。 6 结 论 (1) 超临界机组由于采用直流锅 炉，所以不存在给水存储量极大的汽包， 高负荷时汽水分离器处于纯直流干态运 行，也不能够储存给水，那么除氧器就 成为唯一给水储存容器，对于锅炉安全 运行起着很重要作用。 (2) 当除氧器补水调门阶跃变化 时，除氧器水位会表现一定的延迟和惯 性。且被控对象的飞升速度较小，除氧 器水位对象的动态特性近似为有延迟的 一阶惯性环节。 (3) 对于补充水直接进除氧器的 热力系统，可以采用单回路控制系统来 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 维持其水位。而对于补充水进凝汽器后 再入除氧器的热力系统；若凝汽器为低 水位运行，采用三冲量控制系统实现水 位控制。若凝汽器为高水位运行，则除 氧器水位控