直流鍋爐給水控制、投運(yùn)與調(diào)試.ppt

直流鍋爐給水控制系統(tǒng) 用燃料量控制汽溫的遲延時(shí)間比用給水流量控制汽溫遲延時(shí)間大，因此超臨界機(jī)組通常采用調(diào)節(jié)給水流量來實(shí)現(xiàn)燃水比控制的控制方案。 為了穩(wěn)定汽溫，必須要有一個(gè)能快速反映燃水比失衡信號。,第一節(jié) 采用中間點(diǎn)溫度的給水控制,燃水比改變后，汽水流程中各點(diǎn)工質(zhì)焓值和溫度都隨著改變，可選擇鍋爐受熱面中間位置某點(diǎn)蒸汽溫度作為燃水比是否適當(dāng)?shù)姆答佇盘枴?中間點(diǎn)溫度不僅變化趨勢與過熱汽溫一致，而且滯后時(shí)間比過熱汽溫滯后時(shí)間要小得多。中間點(diǎn)溫度過熱度越小，滯后越小，也就是越靠近汽水行程的入口，溫度變化的慣性和滯后越小。超臨界機(jī)組一般取汽水分離器出口蒸汽溫度作為中間點(diǎn)溫度來反映燃水比。,燃水比例失調(diào)而引起汽溫的變化時(shí)，僅依靠調(diào)節(jié)減溫水流量來控制汽溫會使減溫水流量大范圍變化，一般最大噴水流量為鍋爐額定負(fù)荷下的給水流量10左右，會失去調(diào)節(jié)作用而影響鍋爐安全運(yùn)行。 為了避免因燃水比失衡而導(dǎo)致減溫水流量變化過大，超出可調(diào)范圍，因此可利用減溫水流量與鍋爐總給水流量的比值（噴水比）來對燃水比進(jìn)行校正。,噴水比校正燃水比原則：確定不同工況機(jī)組負(fù)荷下的噴水比，當(dāng)實(shí)際噴水比偏離給定值時(shí)，說明是由于燃水比例失調(diào)而使過熱汽溫過高或過低，因此這時(shí)不能僅依靠調(diào)節(jié)減溫水流量來控制汽溫，而是要利用噴水比偏差來修改鍋爐總給水流量，也就是進(jìn)行燃水比校正，進(jìn)而通過改變給水流量W來調(diào)節(jié)汽溫。,第二節(jié) 采用焓值信號的給水控制,當(dāng)給水量或燃料量擾動時(shí)，焓值變化方向與其變化方向一致，所以可采用焓值來反映燃水比變化。 采用分離器出口過熱蒸汽的焓值信號，其原因 （1）能快速反應(yīng)燃水比； （2）出口過熱蒸汽為微過熱蒸汽，微過熱蒸汽焓值比分離器出口微過熱蒸汽溫度在反應(yīng)燃水比的靈敏度和線性度方面具有明顯的優(yōu)勢。 機(jī)組負(fù)荷大范圍變化時(shí)，工質(zhì)壓力將在超臨界到亞臨界的廣泛范圍內(nèi)變化。由水和蒸汽的熱力特性可知，其焓值壓力溫度之間為非線性關(guān)系，蒸汽的過熱度越低，焓值壓力溫度之間關(guān)系的非線性度越強(qiáng)，特別是在亞臨界壓力下飽和區(qū)附近，這種非線性度更強(qiáng)。在過熱度低的區(qū)域，當(dāng)增加或減少同等量給水量時(shí)，焓值變化的正負(fù)向數(shù)值大體相等，但微過熱汽溫的正負(fù)向變化量則明顯不等。如果微過熱汽溫低到接近飽和區(qū)，則焓值/溫度斜率大，說明給水量擾動可引起焓值的顯著變化，但溫度變化卻很小。,第三節(jié) 采用焓增信號的給水控制,采用焓增信號的給水控制方案其原理是：在穩(wěn)定的直流工況下，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，由省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)（水）所吸收的熱量Q為：,H為省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的焓增；t為省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的技術(shù)功，其包括軸功、動能增量和位能增量。對于連續(xù)流動、未膨脹作功、落差有限的工質(zhì)，軸功、動能增量和位能增量這3項(xiàng)可近似為0。,h工質(zhì)焓增 ，W為給水流量 。 給水控制策略 :,也就是根據(jù)省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)所吸收的熱量（水吸收的熱量）和省煤器出口到低溫過熱器入口這段工質(zhì)的焓增（焓增）來調(diào)節(jié)給水量。,SP3,PV3,汽水分離器 出口溫度,蒸汽焓表,汽水分離器出口焓值（KJ/Kg）,儲水箱壓力,PV1,PID1,一級減溫器 前后溫差,PID2,負(fù)荷指令,f1(x),PV2,SP2,2,過熱器入口焓值 給定值（KJ/Kg）,SP1,1,f2(x),焓值修正,鍋爐指令,f3(x),f4(x),kP1,Ti1,3,焓增修正,焓增,D,N,水吸收熱量,循環(huán)水流量,A,省煤器 最小流量,4,PID3,省煤器入口給水流量,以焓增為基礎(chǔ)的給水控制方案,給水流量控制指令,Kg/s,K,T/H,鍋爐負(fù)荷在35%100%MCR范圍內(nèi)，沒有循環(huán)水流量和省煤器入口最小流量限制時(shí)，省煤器入口給水流量（鍋爐給水流量）給定值SP3為,當(dāng)鍋爐低負(fù)荷時(shí)，即蒸汽流量低于爐膛所需的最小流量時(shí)，由于有循環(huán)水進(jìn)入省煤器，故給水流量給定值SP3為：,當(dāng)設(shè)計(jì)焓增邏輯信號為“0”時(shí)，設(shè)測量焓增經(jīng)切換器T2作為焓增信號。于是給水流量給定值SP3為： 由于直流鍋爐的非線性，故根據(jù)鍋爐負(fù)荷指令調(diào)節(jié)器PID1的比例增益kp1和積分時(shí)間Ti1。,第四節(jié) 其它有關(guān)給水控制問題,給水控制系統(tǒng)時(shí)，一般會有： （1）給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)：根據(jù)要求，調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速，改變給水流量； （2）給水泵最小流量控制系統(tǒng)：低負(fù)荷時(shí)，通過水泵再循環(huán)辦法來維持水泵流量不低于設(shè)計(jì)要求的最小流量值，以保證給水泵工作點(diǎn)不落在上限特性曲線的外邊； （3）流量增加閉鎖回路或給水泵出口壓力控制系統(tǒng)），保證給水泵工作點(diǎn)不落在最低壓力線下和下限工作特性曲線之外。,1、最小流量控制系統(tǒng),2、給水泵出口壓力控制,在給水泵的運(yùn)行過程中，可以通過調(diào)節(jié)旁路閥門的開度、提高管路阻力來提高給水泵出口壓力，來防止給水泵的工作點(diǎn)落在下限特性之外,這種措施也稱為最大流量保護(hù)。,3、循環(huán)流量與儲水箱水位控制,給水控制系統(tǒng)投運(yùn)和調(diào)試,第一節(jié) 投運(yùn)前的準(zhǔn)備工作及基本要求,投運(yùn)前的準(zhǔn)備工作和相應(yīng)的要求有以下幾點(diǎn) 檢測機(jī)構(gòu)性能檢查,（1）蒸汽流量、給水流量測量 ）從顯示屏查看給水流量三重冗余信號之間的偏差是否在允許范圍之內(nèi)。 ）從顯示屏查看蒸汽流量信號顯示是否正確。 ）判斷蒸汽流量、給水流量測量值是否匹配，二者偏差是否在允許范圍之內(nèi)。 （2）給水系統(tǒng)其他信號測量 主要有除氧器水位和壓力信號、凝汽器水位信號、給水泵狀態(tài)指示等給水系統(tǒng)中的DAS信號。上述各信號要求DCS顯示正常，數(shù)據(jù)正確合理。,執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能 （）給水調(diào)節(jié)閥 ）調(diào)節(jié)閥流量特性曲線的線性工作段應(yīng)該大于全行程的70%，回程誤差不大于調(diào)節(jié)間最大流量的%。 ）調(diào)節(jié)閥指令、位置反饋偏差不應(yīng)該過大，一般不應(yīng)該大于3%。 ）調(diào)節(jié)閥死行程應(yīng)小于全行程的5%。 ）調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)，漏流量應(yīng)小于調(diào)節(jié)閥最大流量的10%。,（）電動給水泵 ）液壓聯(lián)軸節(jié)的調(diào)速范圍應(yīng)到達(dá)25%100%。 ）液壓調(diào)速泵勺管位置開度和反饋電壓應(yīng)為線性關(guān)系，回程誤差應(yīng)不大于2%。 ）控制指令和勺管位置反饋偏差不應(yīng)該過大。 ）在調(diào)速范圍內(nèi)，泵出口給水壓力和給水流量特性應(yīng)符合制造廠的技術(shù)要求。,（）汽動給水泵 ）控制指令調(diào)節(jié)范圍應(yīng)為汽輪機(jī)給水泵確定的調(diào)速范圍，設(shè)定為0100%。 ）汽輪機(jī)給水泵轉(zhuǎn)速自動控制系統(tǒng)品質(zhì)良好，轉(zhuǎn)速設(shè)定值和實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的滯后時(shí)間不能太大（該滯后時(shí)間一般不應(yīng)該超過8）。 ）給水流量和指令呈線性關(guān)系，回程誤差應(yīng)不大于2%。 ）控制指令和轉(zhuǎn)速反饋偏差一般不應(yīng)該過大。 ）在調(diào)速范圍內(nèi)，泵出口給水壓力和給水流量特性應(yīng)符合制造廠的技術(shù)要求。 ）汽輪機(jī)給水泵各種保護(hù)試驗(yàn)完畢，保護(hù)動作正確，保護(hù)功能投入。,（）給水泵最小流量再循環(huán)閥 ）再循環(huán)閥的調(diào)節(jié)流量應(yīng)該高于給水泵的最小設(shè)計(jì)流量。 ）再循環(huán)閥能夠瞬間提升30%閥門開度（可調(diào)）。 ）當(dāng)切除再循環(huán)流量時(shí)，再循環(huán)間能夠在瞬間關(guān)閉，隔絕10%的再循環(huán)流量。 4）控制指令和再循環(huán)閥位置反饋偏差不應(yīng)該過大。,. 手自動操作器 （）跟蹤信號正確。 （）沒有強(qiáng)制切手動信號。 （）設(shè)定值增減按鈕、指令增減按鈕均動作正確，增減幅值合理。 （）各種數(shù)據(jù)、圖形以及色彩等指示信號正確。,控制回路 （）所有相關(guān)的信號接線正確。 （）控制回路組態(tài)正確，控制器靜態(tài)試驗(yàn)動作方向正確。 （）控制器參數(shù)合理。 （）控制邏輯檢查正確，必要時(shí)做靜態(tài)測試。 （）鍋爐運(yùn)行正常，達(dá)到向汽輪機(jī)送汽條件。 （）主給水管路為正常運(yùn)行狀態(tài)。,第二節(jié) 調(diào)試步驟及注意事項(xiàng),給水控制系統(tǒng)的調(diào)試一般分為三大部分： 單體調(diào)試 整系統(tǒng)冷態(tài)調(diào)試 整系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)試,單體調(diào)試 (1) 就地檢測元件校驗(yàn) (2) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整 (3)DCS卡件以及其他部件性能測試 (4)就地和DCS之間信號連接檢查等。 調(diào)試工作由電建公司和DCS制造商分別完成，具體調(diào)試方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)都有明確的規(guī)定，如設(shè)備制造廠商提供的有關(guān)圖紙及說明書等技術(shù)資料、火電施工質(zhì)量檢驗(yàn)及評定標(biāo)準(zhǔn) 熱工儀表及控制裝置篇（年版）等有關(guān)規(guī)程等。,整個(gè)系統(tǒng)的冷、熱態(tài)調(diào)試 沒有明確的調(diào)試步驟，各調(diào)試人員、單位根據(jù)各自的經(jīng)驗(yàn)制訂不同的調(diào)試措施。 本節(jié)闡述整系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法以及有關(guān)注意事項(xiàng)。,一、調(diào)試范圍,給水控制系統(tǒng)的調(diào)試范圍 (1)給水旁路閥調(diào)節(jié)系統(tǒng) (2)電動給水泵調(diào)節(jié)系統(tǒng) (3)兩臺汽動給水泵調(diào)節(jié)系統(tǒng) (4)電動給水泵和兩臺汽動給水泵的最小流量控制系統(tǒng)。,二、系統(tǒng)整體調(diào)試基本條件,（）基建方面需滿足下列條件： ）DCS系統(tǒng)恢復(fù)完畢，工程師站、操作員站可用。 ）主控室、電子間及其他現(xiàn)場環(huán)境清潔，有充足的照明，溫度、濕度滿足設(shè)備的要求。 ）中間端子柜、輸出繼電器柜接線完畢。 ）所有設(shè)備應(yīng)就位，包括：各種變送器、熱電偶、熱電阻測量校驗(yàn)安裝完畢；各取樣管連接好；電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝、接線、單體調(diào)試完畢，具備隨時(shí)送電的能力；氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝、接線、單體調(diào)試完畢，具備隨時(shí)送氣的能力（要求空氣壓縮機(jī)正常工作，壓縮空氣滿足控制需要）。調(diào)試前控制設(shè)備都應(yīng)做完靜態(tài)恢復(fù)。,（）調(diào)試所需的資料齊備，包括接線圖、邏輯圖、控制系統(tǒng)及其有關(guān)的設(shè)備說明書。 （）調(diào)試使用的儀器、工具、備件、材料齊備。 （）DCS現(xiàn)場恢復(fù)完畢，包括硬件與軟件的恢復(fù)。,（）一次元件及取樣管路檢查完畢，符合要求。 ）對照設(shè)計(jì)圖紙檢查熱電偶、熱電阻及變送器的安裝符合設(shè)計(jì)要求，各取樣管的取樣點(diǎn)符合設(shè)計(jì)要求。 ）檢查電建公司對熱電偶、熱電阻及變送器的校驗(yàn)報(bào)告，查看零點(diǎn)及量程符合設(shè)計(jì)要求。,（）執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢查完畢，符合要求。 聯(lián)合電廠、電建公司和監(jiān)理等方面進(jìn)行檢查驗(yàn)收，執(zhí)行機(jī)構(gòu)滿足下列要求： ）手/自動切換應(yīng)動作靈活、正確。 ）動作方向應(yīng)正確。 ）機(jī)構(gòu)動作應(yīng)平穩(wěn)、靈活。 ）電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程時(shí)間的偏差應(yīng)小于士20%額定時(shí)間。 ）行程誤差應(yīng)小于或等于允許基本誤差。 ）電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)回程誤差應(yīng)小于或等于1/2允許基本誤差，汽動執(zhí)行機(jī)構(gòu)回程誤差應(yīng)小于或等于2/3允許基本誤差。 ）電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)應(yīng)小于或等于基本誤差。 ）氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)空載行程時(shí)間符合制造廠規(guī)定。 ）氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)三斷保護(hù)動作符合制造廠規(guī)定。,三、系統(tǒng)冷態(tài)調(diào)試,1、設(shè)計(jì)檢查 對系統(tǒng)原理圖、組態(tài)圖仔細(xì)研究，并確認(rèn)二者之間沒有不同，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，按照工作程序進(jìn)行邏輯修改，作好修改記錄。,（1）蒸汽流量和給水流量計(jì)算檢查 給水流量計(jì)算要根據(jù)測量裝置的具體形式，確定計(jì)算公式，檢查組態(tài)實(shí)現(xiàn)正確與否，根據(jù)制造廠家說明書確定并檢查給水溫度的校正函數(shù)。 蒸汽流量一般是根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算的，多數(shù)是根據(jù)汽輪機(jī)第一級蒸汽壓力與蒸汽流量的關(guān)系，并輔以蒸汽溫度來計(jì)算蒸汽流量，要根據(jù)汽輪機(jī)制造廠的資料確定并檢查組態(tài)，注意蒸汽溫度校正所用的單位。 蒸汽流量計(jì)算部分一般還包括機(jī)組運(yùn)行工況的判斷，用于其他控制系統(tǒng)，要注意檢查各個(gè)門檻值的組態(tài)設(shè)置正確與否。,（2）控制回路檢查。 檢查給水控制系統(tǒng)的所有閉環(huán)回路， 給水旁路閥調(diào)節(jié)回路 電動給水泵調(diào)節(jié)回路 兩臺汽動給水泵調(diào)節(jié)回路 電動給水泵和兩臺汽動給水泵的最小流量控制回路。 檢查內(nèi)容包括被控參數(shù)測點(diǎn)連接正確與否、控制指令輸出連接正確與否、回路內(nèi)的置反饋偏差大報(bào)警等邏輯）正確與否。,2、參數(shù)靜態(tài)設(shè)置,控制回路參數(shù)的靜態(tài)設(shè)置包括兩個(gè)方面： （1）標(biāo)么化設(shè)置 許多技術(shù)人員習(xí)慣把工程參數(shù)進(jìn)行標(biāo)么化處理. 例如，給水流量參數(shù)的工程量程為01200th，將該參數(shù)乘以0.083后，量程變?yōu)?100%。進(jìn)行標(biāo)名化處理很簡單，只要算出100%與最大工程量程的比例即可。 但是，標(biāo)么化處理不是非進(jìn)行不可，將有關(guān)參數(shù)合并到控制器參數(shù)中完全可以達(dá)到同樣目的。,（）控制器參數(shù)靜態(tài)設(shè)置。 工作主要依靠技術(shù)人員的工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，要在前面標(biāo)么化設(shè)置完畢的基礎(chǔ)上進(jìn)行。在此提供下述建議。 1） 如果實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，則掌握一個(gè)原則，即P、I、D參數(shù)設(shè)置一定要使對應(yīng)的控制作用比較弱，并且I作用可以初步設(shè)置得很小，給水控制器中一般不采用D作用，這樣設(shè)置參數(shù)能夠保證系統(tǒng)不會劇烈振蕩，提高安全性。,2）在PI參數(shù)的初步設(shè)置中，積分作用可以暫時(shí)取消，比例作用的設(shè)置要特別慎重，一旦比例作用過于強(qiáng)烈，則系統(tǒng)振蕩，甚至引起事故。,.執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性試驗(yàn)檢查 給水調(diào)節(jié)閥流量特性試驗(yàn)基本方法： (1)試驗(yàn)前檢查調(diào)節(jié)閥全開時(shí)給水壓力是否達(dá)到額定值，否則應(yīng)通過調(diào)整抬高給水壓力。 (2)試驗(yàn)時(shí)，置給水調(diào)節(jié)閥于手動控制方式；在機(jī)組運(yùn)行工況穩(wěn)定的情況下，手動單方向間斷地開大調(diào)節(jié)閥，每次以10%幅度為宜，直至調(diào)節(jié)閥全開。 (3)然后再以同樣方式關(guān)小調(diào)節(jié)閥，直至全關(guān)。 (4)每次減小或開大操作都必須待流量穩(wěn)定后進(jìn)行。,四、系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)試,熱態(tài)調(diào)試是在冷態(tài)調(diào)試確保系統(tǒng)回路、邏輯正確的基礎(chǔ)上，在機(jī)組運(yùn)行后將系統(tǒng)投入自動狀態(tài)，主要工作是對控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)包括少量必需的控制回路、邏輯的組態(tài)修改，內(nèi)容如下：,控制系統(tǒng)回路、邏輯確認(rèn) 對給水控制系統(tǒng)中的每一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，查看回路是否通暢，正反作用是否手/自動切換是否無擾，各連鎖功能是否能實(shí)現(xiàn)。,控制器參數(shù)設(shè)置 根據(jù)調(diào)試人員的經(jīng)驗(yàn)預(yù)置調(diào)節(jié)器參數(shù)，投入自動，視實(shí)際條件進(jìn)行必要試驗(yàn)，觀察過程變量的響應(yīng)曲線，再調(diào)整控制器參數(shù)，直到最理想結(jié)果。注意投自動前一定要求負(fù)荷穩(wěn)定，通知運(yùn)行人員注意監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)。,投自動前的準(zhǔn)備工作及投入條件