《主要輔助控制系統(tǒng)》PPT課件.ppt

1 6 1除氧器控制 6 2凝汽器控制 6 3空氣預(yù)熱器控制 6 4高壓加熱器控制 6 5低壓加熱器控制 第六章主要輔助控制系統(tǒng) 2 6 1除氧器控制 3 一 除氧器的主要用途用汽輪機(jī)的抽汽加熱給水使其達(dá)到該壓力下的飽和溫度 并除去溶于水中的氧 以及其它氣體 除氧器還作為汽輪機(jī)回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中的一級(jí)混合式加熱器 同時(shí)擔(dān)負(fù)匯集各種疏水 鍋爐補(bǔ)充水的任務(wù) 除氧器水箱須保證鍋爐所需給水的儲(chǔ)備量 鑒于除氧器的上述作用 其水箱水位和除氧器壓力應(yīng)進(jìn)行控制 4 二 除氧器的除氧原理鍋爐給水中若含氧量較大 就會(huì)使管道及鍋爐受熱面遭到深度針孔腐蝕 給水含有其它氣體也會(huì)妨礙熱交換而降低傳熱效果 因此要對鍋爐給水進(jìn)行除氧及去除其它氣體 由亨利定理知 在一定壓力下 水的溫度越高氣體的溶解度越小 反之 水的溫度越低則氣體的溶解度越高 此外 某種氣體的溶解度還與水面該氣體的分壓力有關(guān) 因此 當(dāng)鍋爐給水被加熱到沸點(diǎn)時(shí) 水面上的蒸汽壓力就接近全壓力 而其它氣體的分壓力則接近零 這樣 溶解于水中的氣體 包括氧氣 就被分解出來并及時(shí)地隨部分蒸汽排走 除氧器正是根據(jù)這一原理來工作的 5 三 除氧器壓力控制系統(tǒng)要使除氧器除氧效果好 就應(yīng)該將水加熱到沸點(diǎn)溫度 由于溫度測量存在較大的延遲 而飽和壓力和飽和溫度間有一一對應(yīng)關(guān)系 所以一般采用控制除氧器蒸汽空間的壓力來達(dá)到控制給水加熱至飽和溫度的目的 當(dāng)除氧器壓力超過原先的飽和壓力時(shí) 開始由于除氧器水箱的熱容量大 水的溫度不會(huì)上升 從而使水進(jìn)入未飽和狀態(tài) 水中的含氧量相應(yīng)地增加 隨后由于除氧器排汽口閥門開度是根據(jù)額定壓力調(diào)整試驗(yàn)確定的 運(yùn)行中不再調(diào)整 在壓力長時(shí)間高于額定壓力時(shí) 排汽量必然很大 這就造成額外的汽水損失和熱損失 如果除氧器壓力偏低 說明加熱蒸汽不足 故給水達(dá)不到飽和溫度而具有較高的含氧量 6 除氧器壓力對象可作為一階慣性環(huán)節(jié)來處理 在除氧器加熱蒸汽閥開度作階躍變化時(shí) 由于連接管路很短 所以除氧器內(nèi)部壓力立即隨之變化 只是除氧器體積較大 其壓力變化過程將是緩慢的 目前 除氧器系統(tǒng)有單臺(tái)運(yùn)行和多臺(tái)并列運(yùn)行兩種 對并列運(yùn)行的各臺(tái)除氧器 采用平衡管將蒸汽空間相連接 飽和水空間也由水平衡管連接 對于壓力控制則以平衡管壓力為被調(diào)量 設(shè)計(jì)與單臺(tái)除氧器獨(dú)立運(yùn)行一樣的單回路控制系統(tǒng) 7 左圖是單臺(tái)除氧器獨(dú)立運(yùn)行的壓力控制系統(tǒng)原理方框圖 除氧器的壓力信號(hào)p與其給定值R比較后 差值E經(jīng)比例積分調(diào)節(jié)器運(yùn)算 其結(jié)果作為控制信號(hào)通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變進(jìn)入除氧器的蒸汽量 以維持壓力滿足除氧器運(yùn)行要求 除氧器采用滑壓運(yùn)行方式 可減小定壓運(yùn)行時(shí)抽汽壓力的節(jié)流損失 尤其是在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí) 采用定壓運(yùn)行方式就要切換至高一級(jí)壓力的抽汽 從而導(dǎo)致更大的節(jié)流損失 8 滑壓運(yùn)行方式 就是將除氧器加熱蒸汽閥開足 除氧器壓力接近抽汽壓力 只差管路壓力損失 這樣除氧器壓力就隨汽輪機(jī)負(fù)荷變化而變化 采用滑壓運(yùn)行方式要解決以下兩個(gè)問題 1 在汽機(jī)升負(fù)荷過程中 除氧器內(nèi)水溫不能及時(shí)隨壓力升高而升高 就會(huì)造成給水含氧量增加 2 在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí) 壓力降的較快而有可能造成給水泵入口汽化 因此 設(shè)計(jì)滑壓運(yùn)行的除氧器系統(tǒng)時(shí) 應(yīng)考慮機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)能切換到定壓運(yùn)行 而且機(jī)組啟動(dòng)時(shí) 除氧器有減溫減壓器供汽 以保證除氧效果 9 在除氧器壓力控制系統(tǒng)中 機(jī)組啟動(dòng)期間打開廠用蒸汽調(diào)節(jié)閥 維持除氧器壓力在預(yù)先的設(shè)定值 汽機(jī)跳閘時(shí)產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間函數(shù)衰減的較高設(shè)定值 以防止啟動(dòng)給水泵時(shí)由于除氧器閃蒸引起的汽蝕 在正常運(yùn)行工況 設(shè)定值跟蹤除氧器壓力 在除氧器壓力控制系統(tǒng)中 除氧器壓力測量值與給定值一起送入PID中進(jìn)行運(yùn)算 運(yùn)算結(jié)果用來調(diào)整鼓泡除氧器壓力調(diào)節(jié)閥 維持鼓泡除氧器壓力在預(yù)先設(shè)定值 除氧器壓力控制系統(tǒng)如下圖所示 10 1 除氧器壓力調(diào)節(jié)器設(shè)定值在正常時(shí)由人工設(shè)置 調(diào)節(jié)器維持除氧器壓力在設(shè)定值以上 汽機(jī)跳閘時(shí) 引入一較高的設(shè)定值 此值隨時(shí)間下降 以防止除氧器蒸發(fā)引起升壓泵及給水泵的汽蝕 正常運(yùn)行時(shí) 設(shè)定值跟蹤除氧器壓力 2 調(diào)節(jié)器PV與SP偏差 調(diào)節(jié)閥位置偏差都將使調(diào)節(jié)器M A站切手動(dòng) 11 除氧器壓力控制 12 除氧器壓力控制邏輯 13 四 除氧器水位控制系統(tǒng)1 控制任務(wù)除氧器的水箱是為保證鍋爐有一定的給水儲(chǔ)備而設(shè)置的 其容量一般應(yīng)不小于鍋爐額定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行15 20min所需的給水量 除氧器水位過低 儲(chǔ)水量不足有可能危及鍋爐的安全運(yùn)行 此外還有可能造成給水泵入口汽化 除氧器水位過高 則妨礙除氧器除氧 因此 除氧器水位應(yīng)維持在允許范圍內(nèi) 由于熱力循環(huán)中不斷有工質(zhì)損失 因此要向熱力系統(tǒng)不斷補(bǔ)充水 補(bǔ)充水來自化學(xué)水處理裝置 補(bǔ)充水可直接進(jìn)入除氧器 也可送凝汽器進(jìn)行真空除氧后再送除氧器 14 2 除氧器水位特性除氧器水箱的容積較大 在補(bǔ)充水調(diào)節(jié)閥開度作階躍變化時(shí) 水箱水位不會(huì)立即變化 而表現(xiàn)一定的延遲 對于化學(xué)水送凝汽器的熱力系統(tǒng) 其水位變化的延遲就更大 此外 由于水箱容積大而進(jìn)水管細(xì) 因此水位上升或下降的速度就較小 對象的飛升速度小 在負(fù)荷一定時(shí) 除氧器水位對象的動(dòng)態(tài)特性近似為有延遲的一階積分環(huán)節(jié) 15 3 除氧器水位控制方案 1 對于補(bǔ)充水直接進(jìn)除氧器的熱力系統(tǒng) 除氧器水位H為被調(diào)量 采用單回路控制系統(tǒng) 控制補(bǔ)充水調(diào)節(jié)閥開度 維持水位在允許范圍內(nèi) 2 對于補(bǔ)充水進(jìn)凝汽器后再入除氧器的熱力系統(tǒng) 16 1 若凝汽器為低水位運(yùn)行 可采用左圖所示的三沖量控制系統(tǒng) 化學(xué)水進(jìn)入凝汽器 凝結(jié)水流量中實(shí)際包括了補(bǔ)充水 而鍋爐給水流量和凝結(jié)水流量的差值 反映了熱力循環(huán)中的汽水損失 因此可組成除氧器水位H 凝結(jié)水量WL 給水量WG三沖量控制系統(tǒng) 17 2 若凝汽器為高水位運(yùn)行 可除氧器水位應(yīng)與凝汽器水位控制一起考慮 例如 如凝汽器為高水位運(yùn)行 所以控制方案是 采用改變凝結(jié)水流量來控制除氧器水位 采用改變化學(xué)補(bǔ)充水量來控制凝汽器水位 18 4 除氧器水位控制系統(tǒng)除氧器水位控制由調(diào)整除氧器水位調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn) 與汽包水位控制系統(tǒng)相類似 在除氧器水位控制系統(tǒng)中 啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行期間除氧器水位由單沖量控制系統(tǒng)來控制 正常負(fù)荷時(shí)除氧器水位由三沖量控制系統(tǒng)來控制 單沖量控制系統(tǒng)和三沖量控制系統(tǒng)之間可手動(dòng)和自動(dòng)無擾切換 在水位達(dá)到高值時(shí) 除氧器水位控制閥關(guān)閉 凝結(jié)水再循環(huán)閥打開 直至除氧器水位低于高值 當(dāng)汽機(jī)停運(yùn)時(shí) 除氧器水位控制由除氧器補(bǔ)給水閥來實(shí)現(xiàn) 19 在單沖量控制方式下 根據(jù)除氧器水位設(shè)定值與除氧器實(shí)際水位的偏差調(diào)節(jié)輸出控制除氧器水位調(diào)節(jié)閥開度 在三沖量控制方式下 根據(jù)除氧器水位設(shè)定值與除氧器實(shí)際水位的偏差調(diào)節(jié)輸出加上鍋爐給水流量的前饋信號(hào)作為主凝結(jié)水流量的設(shè)定值 此設(shè)定值與實(shí)際主凝結(jié)水流量偏差調(diào)節(jié)輸出 控制除氧器水位調(diào)節(jié)閥開度 20 1 除氧器水位調(diào)節(jié)在啟動(dòng)和低負(fù)荷階段采用單沖量控制 正常負(fù)荷采用三沖量控制 2 給水流量作為除氧器水位三沖量調(diào)節(jié)的前饋信號(hào) 凝結(jié)水流量作為三沖量副調(diào)節(jié)器的過程量 3 除氧器水位高時(shí)將引起除氧器輔助上水閥強(qiáng)關(guān) 當(dāng)凝汽器水位高或低時(shí)將發(fā)出打開或關(guān)閉凝汽器再循環(huán)門的信號(hào) 21 除氧器水位控制 22 除氧器水位控制邏輯 23 6 2凝汽器控制 24 一 以凝汽器熱井水位控制 1 凝汽器熱井水位通過補(bǔ)水閥進(jìn)行調(diào)節(jié) 2 調(diào)節(jié)器PV與SP偏差 調(diào)節(jié)閥位置偏差都將使調(diào)節(jié)器M A站切手動(dòng) 25 凝汽器熱井水位調(diào)節(jié) 26 凝汽器熱井水位調(diào)節(jié)邏輯 27 二 凝結(jié)水最小流量控制在凝結(jié)水最小流量控制系統(tǒng)中 凝結(jié)水再循環(huán)流量測量值與凝結(jié)水泵最小流量設(shè)定值進(jìn)行PID運(yùn)算 運(yùn)算結(jié)果控制凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥 使凝結(jié)水再循環(huán)流量滿足運(yùn)行要求 單回路調(diào)節(jié) 切手動(dòng)條件 l凝結(jié)水再循環(huán)流量信號(hào)無效l設(shè)定值與測量值偏差大l調(diào)節(jié)閥指令與位置反饋偏差大l調(diào)節(jié)閥位置反饋品質(zhì)壞 28 凝結(jié)水最小流量控制 29 凝結(jié)水最小流量控制邏輯 30 6 3空氣預(yù)熱器冷端溫度控制 31 一 空氣預(yù)熱器的作用空氣預(yù)熱器是利用煙氣余熱 加熱燃料燃燒所需空氣的設(shè)備 采用空氣預(yù)熱器使鍋爐排煙溫度降低 鍋爐熱效率升高 由于采用高溫空氣燃燒 改善燃燒條件 使燃料的不完全燃燒損失下降 從而可進(jìn)一步提高鍋爐熱效率 另外 采用熱空氣燃燒后 爐內(nèi)溫度升高 輻射傳熱加強(qiáng) 可節(jié)省蒸發(fā)受熱面 這相當(dāng)于利用廉價(jià)的空氣預(yù)熱器受熱面 取代部分價(jià)格較高的蒸發(fā)受熱面 這在經(jīng)濟(jì)上是很合算的 32 二 空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕煤燃燒產(chǎn)生SO2和SO3等物質(zhì) 特別是含硫量較高的煤 當(dāng)空氣預(yù)熱器溫度較低時(shí)SO3 水蒸汽形成硫酸蒸氣 在空氣預(yù)熱器金屬表面上產(chǎn)生硫酸酸露 這就是空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕 發(fā)生低溫腐蝕后 使受熱面腐蝕穿孔而漏 由于腐蝕表面潮濕粗糙 使積灰 堵灰加劇 結(jié)果會(huì)使排煙溫度升高 鍋爐熱效率下降 由于漏風(fēng)及通風(fēng)阻力增大 使廠用電增加 嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響鍋爐出力 被腐蝕的管子和管箱需要定期更換 增大檢修維護(hù)費(fèi)用 總之 低溫腐蝕對鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 安全性均帶來不利影響 33 另外 硫燃燒以后 生成SO2及少量的SO3 在高溫或有原子氧的情況下 SO2也可氧化產(chǎn)生一部分SO3 即SO2 O SO3 SO3與煙氣中水蒸汽形成酸霧 即硫酸蒸汽 酸霧凝結(jié)時(shí)的溫度 稱為煙氣露點(diǎn) 煙氣露點(diǎn)遠(yuǎn)高于煙氣中水蒸汽的露點(diǎn) 且煙氣露點(diǎn)隨燃料含硫量的增加 而升高 當(dāng)煙氣中飛灰多時(shí) 由于灰粒的活性作用能吸收一部分SO3 故能使煙氣的露點(diǎn)有所降低 34 三 防止和減輕低溫腐蝕的方法造成低溫腐蝕的根本原因是 燃料中含硫的多少 燃燒過程中SO3的生成量 以及管壁溫度低等 因此防止和減輕低溫腐蝕的方法有如下幾種 燃料脫硫 采用耐腐蝕材料 提高低溫空氣預(yù)熱器的壁溫 使其高于煙氣露點(diǎn)溫度等 35 這幾種方法都是有效的 但由于第一種方法成本太高 第二種方法的材料易破碎 目前廣泛使用的是第三種方法 采用加裝暖風(fēng)器在空氣預(yù)熱器的入口 提高低溫側(cè)壁溫 采用暖風(fēng)器 會(huì)使空氣預(yù)器的傳熱溫差減小 結(jié)果使排煙溫度升高 鍋爐熱效率下降 但暖風(fēng)器是以汽輪機(jī)低壓抽汽為加熱源 低壓抽汽量的增加 會(huì)使汽輪機(jī)循環(huán)效率有所提高 鍋爐熱效率下降 汽輪機(jī)效率升高 兩者能否相互抵償 要看空氣加熱溫度的高低以及采用抽汽壓力的高低而不同 一般汽輪機(jī)效率的升高抵消不了鍋爐熱效率的降低 結(jié)果 全廠效率會(huì)有所下降 為此 只有在冬天才投入暖風(fēng)器 夏天應(yīng)切除 36 四 采用暖風(fēng)器的空氣預(yù)熱器冷端溫度控制系統(tǒng)1 暖風(fēng)器蒸汽量調(diào)節(jié)技術(shù)采用暖風(fēng)器的空氣預(yù)熱器冷端溫度控制系統(tǒng) 這種控制方案是通過調(diào)節(jié)進(jìn)入暖風(fēng)器的加熱蒸汽量來完成的 機(jī)組配有兩臺(tái)由三分倉式空氣預(yù)熱器和兩臺(tái)盤管式蒸汽暖風(fēng)器分別加熱對應(yīng)兩側(cè)的二次風(fēng) 在每側(cè)暖風(fēng)器加熱蒸汽的入口各設(shè)置有一個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 由調(diào)節(jié)回路對加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行控制 37 一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫控制 38 1 一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫控制單回路調(diào)節(jié) 通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)暖風(fēng)蒸汽閥門的開度控制空預(yù)器一次風(fēng)冷端平均溫度 防止空預(yù)器低溫腐蝕 1 被調(diào)量如果兩臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行 則取 1和 2一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫均值 如只有一臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行 則取運(yùn)行的那臺(tái)空預(yù)器對應(yīng)的一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫做為被調(diào)量 39 2 回路切手動(dòng)條件lA空預(yù)器運(yùn)行且A側(cè)一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫?zé)o效lB空預(yù)器運(yùn)行且B側(cè)一次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫?zé)o效l設(shè)定值與測量值偏差大l執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令與反饋偏差大l執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置反饋品質(zhì)壞 40 二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫控制 41 2 二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫控制單回路調(diào)節(jié) 通過調(diào)節(jié)二次風(fēng)暖風(fēng)蒸汽閥門的開度控制空預(yù)器二次風(fēng)冷端平均溫度 防止空預(yù)器低溫腐蝕 1 被調(diào)量如果兩臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行 則取 1和 2二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫均值 如只有一臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行 則取運(yùn)行的那臺(tái)空預(yù)器對應(yīng)的二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫做為被調(diào)量 42 2 回路切手動(dòng)條件lA空預(yù)器運(yùn)行且A側(cè)二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫?zé)o效lB空預(yù)器運(yùn)行且B側(cè)二次風(fēng)暖風(fēng)器出口風(fēng)溫?zé)o效l設(shè)定值與測量值偏差大l執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令與反饋偏差大l位置反饋品質(zhì)壞 43 2 暖風(fēng)器疏水側(cè)調(diào)節(jié)技術(shù)二次風(fēng)暖風(fēng)器控制控制空預(yù)器二次風(fēng)進(jìn)口平均溫度 防止空預(yù)器低溫腐蝕 本控制方案采用暖風(fēng)器疏水側(cè)調(diào)節(jié)技術(shù) 不僅能調(diào)節(jié)流量 而且能調(diào)節(jié)暖風(fēng)器的換熱能力 解決水擊問題的同時(shí) 有良好的節(jié)能效果 44 1 自動(dòng)控制系統(tǒng)圖 45 2 I O測點(diǎn) 46 3 工作原理 47 4 計(jì)算公式 48 49 溫度設(shè)定值的形成根據(jù)煙氣成分計(jì)算得到空預(yù)器二次風(fēng)進(jìn)出口平均溫度定值 煙氣成分包括燃料含碳量Cy 燃料含氫量Hy 燃料含氧量Oy 燃料含氮量Ny 燃料含硫量Sy 燃料含灰量Ay 過?？諝庀禂?shù)Alf等 50 5 程序框圖 51 二次暖風(fēng)器控制 2 6 二次暖風(fēng)器控制系統(tǒng) 52 溫度控制計(jì)算出的空預(yù)器二次風(fēng)進(jìn)出口平均溫度給定值周期性地 5分鐘循環(huán)一次 與兩側(cè)實(shí)際測量值進(jìn)行比較 當(dāng)設(shè)定值比實(shí)測值高過一正向定值時(shí) 對應(yīng)側(cè)暖風(fēng)器疏水調(diào)節(jié)門開大一定開度 當(dāng)設(shè)定值比實(shí)測值偏差低于一負(fù)向定值時(shí) 對應(yīng)側(cè)暖風(fēng)器疏水調(diào)節(jié)門關(guān)小一定開度 以上運(yùn)算 5分鐘計(jì)算一次 每次兩側(cè)均計(jì)算一遍 53 6 4高加水位控制 54 高加水位控制 55 高加水位控制邏輯 56 高加水位控制正常時(shí)通過調(diào)節(jié) 1高加水位調(diào)節(jié)閥的開度 調(diào)節(jié) 1高加疏水流入 2高加疏水井的流量 控制 1高加的水位 當(dāng) 1高加水位過高時(shí) 同時(shí)通過調(diào)節(jié) 1高加緊急疏水閥的開度 調(diào)節(jié) 1高加疏水流入疏水?dāng)U容器的流量 控制 1高加水位 控制回路手動(dòng)時(shí) 水位設(shè)定值跟蹤實(shí)際水位 投入自動(dòng)后 可由運(yùn)行人員設(shè)定 1高加緊急疏水閥調(diào)節(jié)器的設(shè)定值比正常水位設(shè)定值高出一正向偏置 57 1 設(shè)定值由人工設(shè)定 2 正常時(shí)通過調(diào)節(jié)高加水位調(diào)節(jié)閥的開度控制高加的水位 當(dāng)高加水位過高時(shí) 同時(shí)通過調(diào)節(jié)高加緊急疏水閥的開度控制高加水位 控制回路手動(dòng)時(shí) 水位設(shè)定值跟蹤實(shí)際水位 投入自動(dòng)后 可由運(yùn)行