給水流量的形成過程與問題

集控丁值運行分析PAGEPAGE1由給水流量的形成過程與問題給水流量在濕態(tài)時以控制分離器水箱水位為主，其原理與汽包爐類似，本文主要介紹干態(tài)運行時給水流量的形成過程，因其過于復(fù)雜，只對正常工況時流量的形成過程進(jìn)行介紹，不包括水冷壁管出口溫度越限等異常工況。一、焓值控制原理直流爐在干態(tài)運行時，其數(shù)學(xué)計算依據(jù)是把水冷壁的吸熱量作為基礎(chǔ)，選擇分離器出口作為反映燃水比的中間點，可以把水冷壁入口（省煤器出口）到分離器出口（一過進(jìn)口）這個開口系統(tǒng)看作是一個穩(wěn)定流動系統(tǒng)，根據(jù)穩(wěn)定流動能量方程，Q——工質(zhì)流經(jīng)開口系統(tǒng)與外界交換的熱量；△H——工質(zhì)入口到出口總焓增；m工質(zhì)質(zhì)量；hout、hin一出口、入口工質(zhì)的比焓；表明了系統(tǒng)從外界吸收的熱量用來增加工質(zhì)的焓。如果考慮時間△t的能量轉(zhuǎn)換，該方程可以簡化為：W為流過水冷壁的給水流量，△h為比焓增。上式的含義：單位時間工質(zhì)的吸熱量(kJ／s)=給水流量(kg／s)×工質(zhì)比焓增(kJ／kg)=單位時間工質(zhì)總焓增(kJ／s)。這樣就導(dǎo)出了給水流量、焓增和工質(zhì)吸熱量的關(guān)系，依據(jù)這個公式即可計算給水流量。二、給水流量的計算直流處于干態(tài)運行時及核心邏輯為：總?cè)剂狭浚ㄘ?fù)荷指令）通過相應(yīng)的函數(shù)F（x）計算出理想的給水流量要求值（燃水比值約為1：8），同時考慮到水冷壁進(jìn)口給水的焓值偏差對過熱蒸汽焓值的影響，對給水流量給定值進(jìn)行省煤器進(jìn)口給水與分離器出口的焓差修正，進(jìn)行動態(tài)補償，形成給水流量基本指令，而后再疊加焓值控制器輸出，再經(jīng)過煤、水交叉限制，最終生成給水流量指令，送至兩臺給水泵流量控制子回路。教材給出邏輯圖如下可以看出該圖是對焓值控制原理的具體實現(xiàn)，但過程有些復(fù)雜，下面分別介紹。主要涉及分離器焓值計算、實際焓增與理論焓增計算、工質(zhì)吸熱量計算與給水流量的最終形成。分離器出口焓設(shè)定值的計算根據(jù)分離器出口壓力計算出對應(yīng)的焓設(shè)定值Hsp，用過熱器減溫水流量來修正焓設(shè)計值，得出修正后的分離器出口焓設(shè)定值Hsp_corr。用過熱器減溫水流量修正焓設(shè)定值的原因：在直流鍋爐中，主蒸汽流量等于給水量和過熱器減溫水之和，當(dāng)噴水量增加后，流入蒸發(fā)器的給水量會相應(yīng)地減少，反而擴(kuò)大了燃水比的失調(diào)程度。因此，用過熱器減溫水流量調(diào)節(jié)器PID1的輸出來修正焓設(shè)計值。保證在穩(wěn)態(tài)時，過熱器的實際減溫水流量等于相應(yīng)負(fù)荷下的減溫水的設(shè)計值。見原理如圖1。2、實際焓增的計算把水冷壁看作是一個穩(wěn)定流動系統(tǒng)，計算其對應(yīng)焓的變化量。原理如圖2所示。實際焓增△Hact=校正后的分離器出口焓值Hsp_corr減去省煤器出口焓值H1act,同時把分離器出口焓控制回路調(diào)節(jié)器PID2的輸出疊加到實際焓增上，就形成修正后的實際焓增△Hact_corr,穩(wěn)態(tài)時分離器出口焓值H2act就等于校正后的分離器出口焓設(shè)計值Hsp_corr.焓值控制器PID2的參數(shù)設(shè)定是負(fù)荷的函數(shù)，不同的負(fù)荷，對應(yīng)不同比例、積分時間和微分時間常數(shù)。分離器出口焓的變化是燃水比失調(diào)的快速反映，因此本系統(tǒng)將焓調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過動態(tài)微分環(huán)節(jié)引入到燃料主控系統(tǒng)，進(jìn)行動態(tài)解耦。3、工質(zhì)吸熱量的計算工質(zhì)理論吸熱量=理論給水流量×工質(zhì)理論焓增一金屬蓄熱量的變化。理論給水量Wtheory=水煤比函數(shù)算出的FWsp-實際減溫水流量Wθ_act工質(zhì)理論焓值增加量△Htheory=分離器出口焓值Hsp_corr-省煤器出口焓H2sp由于理論給水和理論焓增都是通過負(fù)荷指令函數(shù)，負(fù)荷變化時，爐膛的熱負(fù)荷的變化相對給水流量的變化慣性和遲延大，所以負(fù)荷指令經(jīng)過一個二階慣性環(huán)節(jié)后轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的理論焓值與理論給水量。另外，當(dāng)分離器壓力變化時，還應(yīng)考慮蒸發(fā)器金屬的蓄熱的變化，要把這部分熱量剔除，最后計算出工質(zhì)焓變化時應(yīng)該吸收的熱量。直流鍋爐的蓄熱很小，大約為同容量汽包爐蓄熱的1／4左右，壓力變化引起金屬蓄熱的變化比較金屬蓄熱模型小。4、給水流量指令的計算干態(tài)給水流量給定值Wdry=工質(zhì)吸熱量Q/修正后的實際焓增△Hact_corr濕態(tài)模式通常是機組啟動或低負(fù)荷階段，這時的給水流量就是鍋爐最小給水流量Wmin流量指令原理如圖4所示。三、關(guān)于焓值偏置與減溫修正的區(qū)別在直流鍋爐中，主蒸汽流量等于給水量和過熱器減溫水之和，當(dāng)噴水量增加后，流入蒸發(fā)器的給水量會相應(yīng)地減少，反而擴(kuò)大了燃水比的失調(diào)程度.減溫修正手操器是控制減溫水參與給水調(diào)節(jié)的模塊，用來改變給水流量與減溫水流量的分配關(guān)系。如該手操器不投入自動，則無法對根據(jù)分離器出口壓力計算出對應(yīng)的焓設(shè)定值進(jìn)行自動修正，往往造成減溫水偏低或者偏高，出現(xiàn)煤水比例失調(diào)。焓值偏置是在已經(jīng)計算出來的分離器出口設(shè)定焓值基礎(chǔ)上，通過人為操作直接加減焓值，方便運行人員干預(yù)給水調(diào)解。二者都是對分離器出口焓值設(shè)定值進(jìn)行修正，通過邏輯可以看出二者均是通過加減法運算對自動計算的設(shè)定焓值進(jìn)行調(diào)節(jié)，只是作用的位置由前后區(qū)別，產(chǎn)生的效果是一樣的。在減溫修正不投入自動的情況下，操作這兩個手操器都夠該變分離器出口焓值設(shè)定。四、關(guān)于實際焓值計算時取點6月14日6號爐因吹灰導(dǎo)致一過入口偏差大于40度，引起實際焓值跳變。下圖是6、7號機組所用邏輯的sama圖（已簡化），可以看出在實際焓值計算時用一過進(jìn)口集箱溫度取代了分離器出口溫度。實際運行中二者溫度十分接近，只是分離器出口溫度測點比遠(yuǎn)比一過進(jìn)口集箱要多。在該溫度參與計算前要對信號進(jìn)行處理，如無壞點且偏差小于40°C（現(xiàn)已改為60）的情況下，取平均值參與計算。實際焓值計算時用一過進(jìn)口集箱溫度取代分離器出口溫度的原因可能是考慮對溫度信號處理時因測點過多引起邏輯回路過于復(fù)雜？給水焓值控制圖1焓值跳變時數(shù)據(jù)項目儲水箱壓力一過進(jìn)口溫度1一過進(jìn)口溫度2一過進(jìn)口溫度3一過進(jìn)口溫度4實際焓值跳變前13.702359.37352.44374.79397.502997.6跳變后13.694358.67352.53375.61400.022819.2五、關(guān)于信號的處理 因涉及信號太多以一過進(jìn)口溫度信號處理為例進(jìn)行說明，一過進(jìn)口溫度由4個測點組成，其處理過程見下圖。 圖中SEL模塊在實際運算中為冗余信號選擇，當(dāng)其自動選擇時:兩個信號都正常時，取平均；任一個信號有故障時選擇另一個信號（6月14發(fā)生焓值跳變原因）；任一個信號偏離誤差限時，用輸出代替；兩個信號都有問題時，輸出保持。SEL因具體參數(shù)設(shè)置不同而有不同功能，上述作用不代表其它回路。圖中T模塊表示真實值選擇模塊，當(dāng)不存在壞點時，輸出為1即由SEL運算得出的一個數(shù)值；當(dāng)該模塊所屬測點均變壞點時，輸出為2即圖中所賦值。所以可以得出整個過程為：當(dāng)全部測點為正常時，一過進(jìn)口溫度為左右測點平均后再取平均值；當(dāng)只有一個測點故障時也是故障側(cè)輸出正常測點值與另一側(cè)平均值再平均；當(dāng)一側(cè)測點全部故障時取對側(cè)的平均值；當(dāng)只有一個測點正常時取該測點當(dāng)前值。全部測點故障時，發(fā)出信號23即一過進(jìn)口溫度壞點報警，其實際輸出值為0.五、結(jié)論 直流鍋爐干態(tài)運行時給水焓值控制是整個給水控制的核心，涉及測點較多，邏輯運算比較復(fù)雜，需要我們用心掌握。熟悉給水指令的形成過程及各計算模塊的作用對調(diào)節(jié)給水系