1、給水系統(tǒng)構(gòu)成
余熱鍋爐給水系統(tǒng)包括旁路除氧器相關(guān)系統(tǒng)及給水泵有關(guān)系統(tǒng)。
1.1旁路除氧器相關(guān)系統(tǒng)
該系統(tǒng)在40%—100%運(yùn)行負(fù)荷時(shí)．經(jīng)凝汽器真空除氧的凝結(jié)水含氧量不大于7xl0-9．凝結(jié)水預(yù)加熱器出口凝結(jié)水直接接至給水泵及低壓汽包。40%負(fù)荷以下時(shí)，凝結(jié)水通過(guò)凝結(jié)水預(yù)加熱器后進(jìn)入旁路除氧器進(jìn)行加熱除氧，除氧后的凝結(jié)水通過(guò)除氧泵升壓后與通過(guò)旁路的剩余的凝結(jié)水一同進(jìn)入給水泵和低壓汽包。
1.2給水泵相關(guān)系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用2xl00%容量的帶液力耦合器調(diào)速高、中壓合泵電動(dòng)給水泵，給水泵均為l運(yùn)l備。每臺(tái)給水泵進(jìn)口設(shè)有濾網(wǎng)和電動(dòng)閘閥出口分高壓出口及中、低壓抽頭出口。由給水泵高壓出口來(lái)的給水，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入高壓省煤器，進(jìn)入高壓汽包。由給水泵中壓抽頭來(lái)的給水，進(jìn)人中壓省煤器后再經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入中壓汽包。由給水泵低壓抽頭來(lái)的給水．經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入凝結(jié)水預(yù)加熱器進(jìn)口，與進(jìn)口的低溫凝結(jié)水混合后提高凝結(jié)水的溫度以滿(mǎn)足防止低溫腐蝕的要求。3個(gè)汽包的水位由各自對(duì)應(yīng)的給水調(diào)節(jié)門(mén)進(jìn)行控制，高壓給水調(diào)節(jié)由旁路調(diào)節(jié)閥和主調(diào)節(jié)閥組成，旁路調(diào)節(jié)閥用于低負(fù)荷下的給水控制，在正常負(fù)荷下則由主調(diào)節(jié)門(mén)控制，，高壓汽包中的飽和蒸汽經(jīng)過(guò)高壓過(guò)熱器后進(jìn)入汽機(jī)高壓缸，中壓過(guò)熱蒸汽與高壓缸排汽匯合經(jīng)再熱器后進(jìn)入汽機(jī)中壓缸．低壓汽包的飽和蒸汽經(jīng)過(guò)低壓過(guò)熱器后直接進(jìn)入低壓缸做功。
2、給水系統(tǒng)閉環(huán)控制
2.1汽包水位控制
高、中壓給水之間存在較強(qiáng)的耦合性．比如當(dāng)高壓汽包水位突升時(shí)．由于調(diào)節(jié)的作用高壓給水調(diào)符閥將關(guān)小，由于給水泵液偶控制差壓，調(diào)節(jié)閥的關(guān)小必然導(dǎo)致液偶的關(guān)小，液偶開(kāi)度的變化會(huì)將擾動(dòng)傳遞至中壓汽包．由于差壓調(diào)節(jié)足快速回路．會(huì)使得中壓給水流量瞬間減少。同樣，高壓主汽壓力的變化也會(huì)將擾動(dòng)傳遞至中壓汽包．在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中干擾還有很多種．情況是復(fù)雜的．反過(guò)來(lái)中壓的擾動(dòng)也會(huì)傳向高壓，只是作用要弱一些。因此水位控制需要綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)，從多方面人手，提高給水的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)。另外，中低壓系統(tǒng)參數(shù)相對(duì)較低，當(dāng)燃機(jī)處于ICV溫控區(qū)域之外時(shí)，進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣溫度隨負(fù)荷波動(dòng)而變化的幅度較大，對(duì)于在低參數(shù)下運(yùn)行的中、低壓汽包而言，煙氣溫度的變化對(duì)其產(chǎn)生的相對(duì)影響較大．導(dǎo)致虛假水位現(xiàn)象異常嚴(yán)重，且中、低壓系統(tǒng)的固有特性決定其系統(tǒng)慣性大。以上因素增加了汽包水位調(diào)節(jié)的難度，尤其在啟動(dòng)階段及低負(fù)荷階段。汽包水位調(diào)節(jié)品質(zhì)的好壞直接影響到機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性．設(shè)計(jì)一套合理高效的控制策略顯得尤為必要．
三門(mén)峽富通新能源銷(xiāo)售的生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料如下所示：
2.1.1高壓汽包水位控制
高壓汽包水位調(diào)節(jié)從機(jī)組啟動(dòng)至帶滿(mǎn)負(fù)荷將經(jīng)歷旁路閥流量控制、旁路閥單沖量液位控制、旁路閥三沖量液位控制、主調(diào)節(jié)閥三沖量液位控制4種模式。程序?qū)⒆詣?dòng)判斷過(guò)程參數(shù)．當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。流量控制用于啟動(dòng)初期的鍋爐注水，此時(shí)旁路閥的被凋量為高壓給水流量，設(shè)定值為常數(shù)Fs．鍋爐將按照預(yù)定速率進(jìn)行上水．直至汽包見(jiàn)水，即高壓汽包水位大于-350 mm，控制模式切換為單沖量液位控制．單沖量模式負(fù)責(zé)機(jī)組點(diǎn)火前及蒸發(fā)量小于20%時(shí)的給水控制，這個(gè)階段由于蒸發(fā)量偏小，流量測(cè)量欠準(zhǔn)確．無(wú)法計(jì)人控制回路。當(dāng)蒸發(fā)量大于20%后，三沖量同路開(kāi)始接管水位控制，切換過(guò)程由閉環(huán)回路自動(dòng)完成。該系統(tǒng)采用單級(jí)回路控制，三沖量回路由1-PT合成，與三沖量作用因子乘積后加入控制偏差，可視為等效串級(jí)回路。
2.1.2中、低壓汽包水位控制
中壓汽包水位控制策略與高壓汽包基本相同，不同之處是中壓系統(tǒng)參數(shù)低．系統(tǒng)的擾動(dòng)對(duì)其影響大．且因給水泵液偶調(diào)節(jié)高壓給水調(diào)節(jié)閥前后差壓．在高壓系統(tǒng)有擾動(dòng)時(shí)．會(huì)將擾動(dòng)通過(guò)給水泵傳遞至中壓系統(tǒng)，在拉制同路中要重點(diǎn)解決上述問(wèn)題。引起中壓汽包的虛假水位現(xiàn)象的主要原因是燃機(jī)排煙溫度及蒸汽壓力的變化．蒸汽壓力因素可以通過(guò)在控制回路中引入壓力微分解決．還可以通過(guò)提高中壓；旁路的調(diào)節(jié)品質(zhì)來(lái)減小壓力的波動(dòng)。在燃機(jī)ICV溫控區(qū)域內(nèi)．IGV會(huì)凋節(jié)排煙溫度，排煙溫度是穩(wěn)定的，但是在溫控區(qū)域之外．尤其是聯(lián)合循環(huán)負(fù)荷在245 MW附近時(shí)，由于IGV煙溫控制模式的切換．此時(shí)排煙溫度變化相對(duì)較大．排煙溫度對(duì)中壓汽包造成的虛假水位幅度和速度都很大。當(dāng)虛假水位現(xiàn)象發(fā)生一段時(shí)間后．由于蒸發(fā)鼉的變化，水位義會(huì)向反方向變化，因此在虛假水位發(fā)生時(shí)，給水不能大幅度動(dòng)作，否則待水位回調(diào)后．將造成反方向過(guò)調(diào)。由于虛假水位現(xiàn)象難以避免以及調(diào)節(jié)手段缺乏，在參數(shù)整定時(shí)，需要將三沖量作用放強(qiáng)，水位偏差作用放弱．把虛假水位和隨后的回調(diào)在幅度上對(duì)稱(chēng)布置。經(jīng)過(guò)機(jī)組整套啟動(dòng)和168h試運(yùn)的考驗(yàn)，證明這是有效的途徑。此外，在低負(fù)荷時(shí)盡量不要把負(fù)荷升降速率放得過(guò)快也是輔助的措施。當(dāng)高壓汽包水位發(fā)生擾動(dòng)時(shí)．高壓給水調(diào)門(mén)會(huì)立即動(dòng)作以維持水位．這時(shí)高壓給水母管壓力因?yàn)榱髁康淖兓兓o水泵液偶勺管動(dòng)作后將影響到中壓給水母管壓力的變化，最終把擾動(dòng)傳遞至中壓給水。由于三沖量回路的存在，當(dāng)中壓給水流鼉發(fā)生變化時(shí)．控制回路會(huì)立即打開(kāi)調(diào)節(jié)閥．將給水流量拉回至擾動(dòng)發(fā)生前的流量值。
低壓汽包水位控制受高壓系統(tǒng)的影響較�。瞧鋮�(shù)更低，慣性更大．虛假水位現(xiàn)象越加明顯，對(duì)燃機(jī)排煙溫度及汽包壓力都較為敏感．因此在控制回路中增加了燃機(jī)排煙溫度的超前環(huán)節(jié)．并且增強(qiáng)壓力環(huán)符的作用。
2.2給水泵液偶勺管控制
繪水泵液偶用來(lái)調(diào)節(jié)高壓給水母管與高壓汽包的差壓．確保高壓給水調(diào)門(mén)工作在線性Ⅸ域．以及保證過(guò)熱器減溫噴水和高壓旁路噴水有足夠的壓頭。為了平衡給水泵的軸向推力，防止大流量低壓頭現(xiàn)象的發(fā)生．以避免推力盤(pán)損壞，控制回路中增加了給水泵最小壓力限制功能．安全壓力值足泵轉(zhuǎn)速的甬?dāng)?shù)。
正常運(yùn)行時(shí)備用泵液偶勺管跟蹤運(yùn)行泵．當(dāng)運(yùn)行泵發(fā)生跳閘時(shí)，備用泵能快速啟動(dòng)并參與給水．以防止高中壓系統(tǒng)斷水引起的汽包水。位下降而發(fā)生余熱鍋爐跳閘。備用泵啟動(dòng)后，跟蹤立即釋放，閉環(huán)回路開(kāi)始工作．因?yàn)樯坠芪恢门c之前運(yùn)行的泵相同，因此給水流量的擾動(dòng)小。
3．系統(tǒng)優(yōu)化建議
目前．該系統(tǒng)的運(yùn)行控制方式簡(jiǎn)單易行，控制效果好，但為了保證調(diào)門(mén)在線性區(qū)域工作且保證減溫噴水的壓頭，閥門(mén)前后一般要維持3MPa左右的差壓。當(dāng)前，在節(jié)約減排的大背景下，減少能量損失，提高利用效率是一項(xiàng)非常具有意義的工作�；谶@樣的考慮，在該T程的給水控制中．可以考慮使給水調(diào)門(mén)全開(kāi)．用電泵液偶控制水位從而減少因節(jié)流作用造成的能鬣損失。按照年5000h發(fā)電小時(shí)計(jì)算，預(yù)計(jì)每年至少可以節(jié)約天然氣20萬(wàn)m3．經(jīng)濟(jì)效益明顯。如采用優(yōu)化的控制策略，必須重點(diǎn)解決給水泵安全壓力控制，液偶對(duì)高中壓汽包水位同時(shí)影響，保證減溫噴水及中壓給水壓力等問(wèn)題。
