直流锅炉给水控制系统

1,第四章 直流锅炉给水控制系统,4.1 概 述 4.2 锅炉循环泵启动系统基本控制 4.3 锅炉给水控制系统实例分析,2,4-1 概 述,3,一、控制原理直流锅炉给水控制系统不同的设计，采用不同的控制策略。600MW机组苏尔寿锅炉采用给水量调节过热器中间点的温度。CE锅炉采用控制给水流量来响应锅炉负荷的变化，下图为CE直流锅炉给水控制系统原理图。,二、系统分析 1. 该给水控制系统的主控部分为给水流量与锅炉负荷指令之间偏差的 PID调节加上前馈控制，该前馈信号由三部分相加组成：锅炉负荷指令的比例微分（PD），给水泵再循环阀门位置信号的函数，给水旁路阀门位置信号的函数。,4,图. CE直流锅炉给水控制系统原理图,5,2. 由两台汽动给水泵的转速控制来实现给水流量的控制。在启、停和低负荷时，用给水旁路阀来控制给水流量，为给水流量和锅炉负荷指令之间偏差的PID调节加上锅炉负荷指令的前馈信号（PD)。当给水流量增加到一定值后，主给水阀开启，给水旁路阀关闭，系统切换到汽泵转速控制的正常运行方式。,6,(1) 给水泵转速控制在给水泵控制系统中，给水主控发出的给水需求指令，被送到给水泵转速控制器，通过改变给水泵转速来维持给水流量。(2) 给水调节门的控制给水调节门不直接调节给水流量，调节门仅控制给水母管压力。当给水母管压力发生偏差时，通过给水调节门的调节来维持给水母管压力，以保证对过热器的喷水压力。,7,(3) 给水泵最小流量控制系统电动给水泵和汽动给水泵都设计有最小流量控制系统，通过给水再循环，保证给水泵出口流量不低于最小流量设定值，以保证给水泵设备的安全。给水泵最小流量控制系统通常为单回路调节系统，流量测量一般采用二取一。给水泵最小流量控制系统仅工作在给水泵启动和低负荷阶段；锅炉给水流量只要大于最小流量定值，给水再循环调节阀门就关闭。最小流量给水再循环调节阀通常设计为反方向动作，即控制系统输出为0时，阀门全开；输出为100时，阀门全关。这样在失电或失去气源时，阀门全开，可保证设备的安全。,8,(4) 给水需求信号的产生超临界直流炉的给水控制与汽包炉不同，给水的需求信号主要根据总燃料量来决定。 以与锅炉给煤量及总燃料量为基础发出给水量需求信号。在这以后，再加上燃烧器摆角修正、分离器出口温度修正、分离器出口温度微分信号就产生了给水需求信号。在机组启动状态中，或UAM工作于AUTO方式，则给水需求信号由UAM发生，原理图如下图所示。,9,图. 给水需求信号原理,10,(5) 分离器出口温度修正分离器出口温度修正的作用是修正燃水比，有时又被称为中间点温度修正。其修正原理是：对给定的锅炉热负荷，其允许的喷水量应与分离器温度有一定的关系。或者这样说：当喷水量与给水量的比例增加时，说明煤与水的比例中煤多了一些，而煤量一多，反应最快的是分离器出口温度。正常的分离器出口温度是分离器压力的函数。而喷水量与给水量的比值又是锅炉热负荷的函数。分离器出口温度修正原理如下图所示。,11,图. 分离器出口温度修正原理,12,(6) 分离器水位控制 在机组启动阶段，分离器的疏水经AA、AN、ANB三只调节阀被排至大气扩容箱或除氧器。这三只疏水阀的动作与分离器水位的关系见下图。 需要说明的是，为保证除氧器的安全，当除氧器压力高于设定值时，ANB阀被强迫全关。,图. 疏水阀与分离器水位关系,13,4-2 锅炉循环泵启动系统基本控制,14,1、启动系统运行方式,左图：由锅炉给水自动控制分离器水位（1BS-LT-50lA502A，1BS-LT-50lB502B）， 负荷逐渐增加，一直到纯直流负荷方式后切换到温度自动控制方式。,15,(1) 机组启动从水位控制到温度控制的切换过程对于直流炉来讲，为了确保水冷壁在低负荷时有效的冷却，通过水冷壁的流量不能小于某个 值（30BMCR暂定），即最低直流负荷。当机组启动和停炉时，启动系统投入使用，由于启动 系统要经历不同的运行状态（湿态和干态），故须采用不同的控制方式（湿态和干态）且能平稳 自动地切换。,16,在I阶段以前，按照冷态、温态及热态（含极热态）启动方式，顺序启动锅炉及相关的锅炉辅机，循环泵启动系统投运；分离器水位(1BSLT-501A/502A, 1BS-LT-501B/502B)由控制锅炉母管给水流量（1BS-FT090ABC）来实现。I阶段：省煤器入口的给水流量（1BSFT-090A/BC）保持在某个最小常数值（30BMCR暂定）；当燃料量逐渐增加时，随之产生的蒸汽量也增加，从分离器下降管返回的水量逐渐减小，锅炉给水流量（1BS-FT-090ABC）逐渐增加，以保证省煤器入口的给水流量（ 1BSFT090ABC ）保持在某个最小常数值，分离器入口湿蒸汽的焓值增加。,17,点：分离器入口蒸汽干度达到I，饱和蒸汽流入分离器，此时没有水可分离，锅炉给水流量等于省煤器入口的给水流量，但仍保持在某个最小常数值（30BMCR暂定）。II阶段：给水流量仍不变，燃烧率继续增加，在分离器中的蒸汽慢慢地过热。分离器出口实际温度（ 1BSTE-601ABCD）仍低于设定值，温度控制还未起作用。所以此时增加的燃烧率不是用来产生新的蒸汽，而是用来提高直流锅炉运行方式所需的蒸汽蓄热。,18,点：分离器出口的蒸汽温度达到设定值，进一步增加燃烧率，使温度超过设定值。III阶段：进一步增加燃烧率，给水量也相应增加，锅炉开始由定压运行转入滑压运行。汽温信号通过选大器，温度控制系统投入运行，分离器出口的蒸汽温度由“煤水比”控制。当锅炉主蒸汽流量增加至40BMCR（暂定），锅炉正式转入干态运行。在干态自动方式时，循环泵自动停，循环泵停运后，电动阀（V503）自动关闭。随即暖管系统投入运行，电动阀（VSISV52） 开启，水位（IBSLT503N503B）由调节阀（V522）自动控制在设定值附近。,19,(2) 停炉温度控制到水位控制的切换图612表明，负荷降低，从纯直流锅炉方式后切换到启动运行方式，由温度控制切换到水位控制的过程。I阶段：锅炉负荷指令同时减少燃烧率和给水流量，汽温控制系统白动；当锅炉主蒸汽流量降至40BMCR（暂定）以下，干态信号消失，湿态信号还没有满足（注：满足条件为炉膛有火且给水母管给水量小于30BMCR暂定）。点：给水流量达到最低直流负荷流量（30BMCR暂定）。,20,II阶段：给水流量仍不变，燃烧率继续减小，在分离器中的蒸汽过热度降低，开始有水分离出。点：蒸汽过热度完全消失，流入分离器的蒸汽呈饱和状态。,21,III阶段：进一步减小燃烧率，给水流量不变，分离器入口蒸汽湿度增加，分离器中开始积水，当分离器水位上升到一定高度，循环泵启动条件满足，手动或顺控启动循环泵。当给水母管流量小于30BMCR（暂定）时，能自动切换为湿态运行，则电动阀（V503）会自动开启；当V504V508在全开位且分离器水位大于二米，循环泵自动启动，水位控制开始动作，水位由锅炉给水自动调节。III阶段以后，随着负荷的降低，蒸汽量减少，母管给水量也减少，当母管给水量减少到5BMCR时，保持该值不变。,22,随着蒸汽量减少，分离器水位会上升，当分离器水位上升到一定高度，调节阀（HWL-1HWL-2）会自动调节分离器水位在设定值以内；注意当分离器水位上升到MFT设定值，锅炉跳闸。 2. 循环泵的启动条件（1）循环泵的启动条件如下： 冷却水流量满足（IBSFSH510） V504开 V508开 省煤器进日给水流量大于循环泵启动设定值或分离器水位大于设定值且电动阀（V503)己开无停循环泵指令,23,当上述循环泵的启动条件全部满足后，则发指令要求循环泵出日的调节阀（V507的开度满足循环泵最小流量；当循环泵出日的调节阀（V507）的开度已满足循环泵最小流量要求，则如下任一指令可开启循环泵： 机组顺控要求启动循环泵 自动湿态方式启动循环泵 运行人员启动循环泵,24,(2) 循环泵的跳闸条件（跳闸设定值见循环泵启停导则）: 循环泵已启但差压 （IBPDT504ABC）小于设定值 电机腔温度大于设定值（IBSTE512513） 电动阀 V504关 电动阀V508关,25,当循环泵启动后，如下任一指令自动停运循环泵： 机组顺控要求停运循环泵自动干态方式停运循环泵运行人员停运循环泵电气故障停运循环泵循环泵己启但省煤器进口给水流量（1BS-FT-091ABC）小于循环泵要求的最小设定值停运循环泵.,26,3 . 分离器下降管电动阀V503的控制满足如下任一条件且没有关指令时开V503电动阀1）当自动湿态方式2）手动按钮3）机组顺控要求满足如下任一条件关l）自动干态方式且循环泵已停2）手动按钮且循环泵已停,27,4. 循环泵进口电动阀V504的控制满足如下任一条件且没有关指令时开启电动阀1）MFT2）手动按钮3）机组顺控要求满足如下任一条件时关闭电动阀1）循环泵跳闸2）手动按钮且循环泵已停,28,5. 循环泵出口电动阀V508的控制满足如下任一条件且没有关指令时开启电动阀：l）MFT2）手动按钮3）机组顺控要求满足如下任一条件关：l）循环泵跳闸2）按手动按钮且循环泵已停,29,6电动隔离阀V512V515的控制满足如下任一条件且没有关指令时开启电动阀：l）MFT2）手动按钮3）自动湿态方式4）主蒸汽流量小于40BMCR5）分离器水位大于1米满足如下任一条件关：l）主蒸汽流量大于46BMCR2）按手动按钮且主蒸汽流量大于44BMCR3）按手动按钮且给水泵全停且循环泵停且火检无火,30,7暖管出口电动阀V521的控制满足如下任一条件且没有关指令时开启电动阀：1）自动干态方式2）手动按钮且干态方式满足如下任一条件关：l）MFT2）自动湿态方式3）按手动按钮且湿态方式,31,8暖管进口电动阀 V518的控制满足如下任一条件且没有关指令时开启电动阀：l）自动干态方式且分离器水位小于xx米2）手动按钮且干态方式满足如下任一条件关：l）MFT2）分离器水位大于1米且循环泵已启3）按手动按钮且湿态方式,32,9循环泵系统的其它电动阀的控制 （V578V526V528V533V524V53）满足如下所有条件且没有关指令时开启电动阀：l）火检无火2）手动按钮3）分离器出口压力为0 MPa满足如下任一条件关：1）任意火检有火2）按手动按钮,33,4-3 锅炉给水控制系统实例分析,34,一、锅炉给水流量控制1. 下列情况下锅炉给水泵控制强制手动：锅炉汽水分离器压力信号故障、机组目标负荷信号故障、锅炉主汽一级减温水流量信号故障、锅炉主汽二级减温水流量信号故障、锅炉给水流量信号故障、锅炉汽水分离器入口温度信号故障；如全部给水泵转速控制在手动，则锅炉给水流量控制强制手动。 2. 锅炉汽水分离器入口温度设定值，由不同负荷下设计锅炉汽水分离器入口过热度加上机组减温水量比例和在工程师站设置的偏置的修正组成。锅炉过热器减温水流量过大会减少锅炉汽水分离器入口温度设定值。由于锅炉燃烧原因，锅炉汽水分离器入口温度在设计值内，但锅炉过热器达不到设计值时，可以在DCS系统工程师站人为设置偏置，反之依然。,35,3. 锅炉主控输出决定的给水流量，并由锅炉汽水分离器入口温度微分修正作为前馈，加上锅炉汽水分离器入口温度设定值与锅炉汽水分离器实际入口温度偏差的调节输出作为锅炉给水流量的修正。 4. 锅炉给水流量的设定值和锅炉省煤器入口流量的偏差的调节输出作为给水泵公共指令。5. 给水泵公共指令加上平均偏置、人为设置的偏置作为给水泵的控制指令。 6. 当给水泵入口流量大于设定值时，禁止增加给水泵流量，防止给水泵过负荷。,36,7. 1A汽动给水泵自动投入方法： 在画面选择 “1A”，选中标签1MAFWTM/A4970 （描述：STM PUP A STL STATION汽动给水泵A控制站） 操作面板，检查无 “强制手动信号”，在操作键盘按“AUTO”，自动即可投入。 当两台以上给水泵在自动运行状态，自动按设定比例平衡给水泵转速。在操作键盘按“SET”，即可或直接输入设定给水泵转速偏置，根据需要改变给水泵转速的偏差。其它给水泵相同。8. 在A汽泵的操作面板上PV位置显示锅炉汽水分离器入口温度的偏差；在B汽泵的操作面板上PV位置显示给水泵公共控制指令；在电泵的操作面板上PV位置锅炉给水流量设定值。,37,锅炉给水主控,38,二、锅炉给水旁路调节阀控制1、下列情况下锅炉给水旁路调节阀控制强制手动：任一运行给水泵的入口流量或出口压力信号故障。 2、锅炉给水旁路调节阀控制：根据运行给水泵的安全裕量控制给水旁路调节阀的开度，使所有给水泵运行在允许的工作范围内。3、锅炉给水旁路调节阀自动投入方法：在画面选择 “1A”，选中标签1MAFWTM/A6480 （描述：FEED WTR RGL V STL STATION锅炉给水旁路调节阀控制站) 操作面板，检查无 “强制手动信号”，在操作键盘按“AUTO”，自动即可投入。,39,给水流量调节阀控制,40,三、锅炉汽水分离器贮水罐水位控制1. 下列情况锅炉汽水分离器贮水罐水位控制强制手动：贮水罐水位控制阀交流电源失去，贮水罐水位控制阀直流电源失去，控制指令信号故障，分离器贮水罐压力信号故障，分离器贮水罐水位信号故障。2. 根据锅炉汽水分离器贮水罐水位按比例控制锅炉汽水分离器贮水罐水位调节阀开度。贮水罐水位11.3米以下贮水罐水位调节阀全关，贮水罐水位达到15.4米以上贮水罐水位调节阀全开。,41,3.锅炉汽水分离器贮水罐水位控制自动投入方法：在SHC1画面选择 “3A”，选中标签1MAFWTM/A6350 （描述：361V A CTL STA 361V A控制站） 操作面板，检查无 “强制手动信号”，在操作键盘按“AUTO”，自动即可投入。在SHC1画面选择 “6A”，选中标签1MAFWTM/A6370（描述：361V B CTL STA 361V B控制站） 操作面板，检查无 “强制手动信号”，在操作键盘按“AUTO”，自动即可投入。,42,汽水分离器疏水箱水位控制,43,四、锅炉汽动给水泵最小流量控制1.下列情况下锅炉汽动给水泵最小流量控制强制手动：汽泵入口流量信号故障，汽泵转速信号故障。2.根据汽动给水泵转速对应的最小给水流量设定值与汽泵入口实际流量的偏差调节输出控制控制锅炉汽动给水泵再循环阀的开度。3. 在FWC2画面选择 “4A”，选中标签1MBFPRM/A5370 (描述：STM P A RECIR FLOW CTL STA汽动给水泵再循环阀控制站) 操作面板，检查无 “强制手动信号”，在操作键盘按“AUTO”，自动即可投入。,44,给水泵再循环控制,45,五、锅炉电动给水泵最小流量控制1. 下列情况下锅炉电动给水泵最小流量控制强制手动：电泵入口流量信号故障，电泵转速信号故障。2. 根据电动给水泵转速对应的最小给水流量设定值与电泵入口实际流量的偏差调节输出控制控制锅炉电动给水泵再循环阀的开度。3. 在FWC2画面选择 “1A”，选中标签1MBFPRM/A6170 (描述：MDFP RECIR FLOW CTL STA电动给水泵再循环阀控制站) 操作面板，检查无 “强制手动信号”，在操作键盘按“AUTO”，自动即可投入。,