热电厂母管制给水系统锅炉汽包水位控制策略优化

【前言】热电厂母管制给水系统锅炉汽包水位控制策略优化由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2、存在问题 2.1观察阀门开度反馈与阀门控制指令的曲线发现，DCS调节指令变化超过1.3%,就地执行机构才会有1％的变化,调节指令变化幅度在1.3%内,就地电动执行机构基本不动；跟气动执行机构相比，电动执行机构在调节速度上要慢得多。 2.2 #4、#5炉两套100%三冲量给水自...

[摘 要] 分析热电厂母管制给水系统汽包水位自动投入的几个难点，对现场及DCS逻辑进行优化，成功地解决了这一难题。

[关键词] 汽包水位 自动 优化

1、概述

某热电厂#4、#5炉共用一套母管制给水系统，2台锅炉共用一个高压除氧器，三台带液偶调节变速给水泵，采用两用一备，一台给水泵即可满足一台220T锅炉满负荷给水需求。主给水管道有两路，一路装有30%盘路调节阀，另一路装有100%负荷主路调节阀。不同的负荷区域给水调节系统有不同的调节方式。0~30%负荷区域采用30%旁路调节阀单冲量控制，30%~100%负荷采用主路调节阀三冲量控制。

从调试过程中发现，单冲量调节有较好的调节品质，但是负荷上升后，切换成调节阀三冲量后，调节品质却得不到保证。为此，必须对整个调节回路和控制策略进行优化改造。

2、存在问题

2.1观察阀门开度反馈与阀门控制指令的曲线发现，DCS调节指令变化超过1.3%,就地执行机构才会有1％的变化,调节指令变化幅度在1.3%内,就地电动执行机构基本不动；跟气动执行机构相比，电动执行机构在调节速度上要慢得多。

2.2 #4、#5炉两套100%三冲量给水自动调节系统以汽包水位为主调对象，用副调修正主给水流量与主蒸汽流量的偏差，以保证汽包水位维持在一定范围内。我们在试投水位自动过程中，发现三冲量水位控制应用于此母管制给水系统锅炉水位控制时，存在被控对象惯性大，负荷响应速度慢的缺点，经常出现汽包水位未达到设定值，但是主给水流量已大于主蒸汽流量的时候，调节阀还是不停地开，于是出现过调现象，造成实际值偏离设定值很多。

2.3当2台炉都处于高负荷阶段，2套自动之间存在耦合、相互干扰抢水现象，造成他给泵出口的压力波动很大，出口压力的波动随即又影响着给水流量的波动。而给水泵出口压力及调节阀前后差压则是通过手动改变给水泵转速实现，机组升负荷过程中，随着#4、#5炉各调节阀开度、汽包压力的不断的变化，所以必须随时调整给水泵出口压力，使给给泵出口压力及水调节阀前后差压恢复到正常值。然而调节量是根据经验估计的，显然不够准且，也不及时。

3、解决措施

3.1就地执行机构参数设置

检查就地电动执行机构发现，原死区设置为1.4%，现将死区重新设置，将死区改为0.7%，这样提高了阀门的控制精度，使得阀门可以快速响应指令的变化。

3.2 优化三冲量给水控制策略

3.2.1 优化PID控制参数

根据被控对象惯性大，滞后时间长、响应慢的特点，所以在串级PID的主调节器的参数设置当中，尽量考虑加大比例作用，依靠比例快速响应水位变化带来的作用，同时增大积分时间，弱化积分作用，以免在积分作用下偏差随着时间累计而增强，造成副调节器中的给水流量与蒸汽流量的偏差无法得到修正。在副调节器中，由于主要起修正流量偏差带来的影响，因此比例系数设置相对主调节器要小一些，选择适当的积分时间常数，积分作用不宜太强。

3.2.2增加主给水调节阀 增闭锁、减闭锁环节

通过观察试投自动期间的历史曲线发现，被控水位低于设定值，但是此时的给水流量已大蒸汽流量，此时，PID还在不停运算，主给水调节阀开度还在不断变大，因此常出现较大的超调量。反向的过程也存在着同样的问题。因此在控制逻辑中增加了调节阀的闭锁增、闭锁减功能。即在给水流量与主蒸汽流量的差值大于15t/h时，调节阀闭锁增；当主蒸汽流量与给水流量差值大于15t/h时，调节阀闭锁减，这样达到减小超调量的效果。但是，在实际的试投过程中发现，阀门闭锁以后，副调节器的输出量还是在不停地运算，因此，流量偏差减小，自动退出闭锁的情况下，调门经常由于指令与反馈间偏差过大撤出自动。于是在增闭锁与减闭锁的同时以调门的实际开度对副调节器的输出进行限幅。

3.3增加给水泵出口压力控制回路

3.3.1为了稳定给水泵出口压力及调节阀前后差压，在原有的给水控制系统中增加给水泵出口压力控制系统，如图1所示：

1）将汽包压力、介质静压与调节阀的前后差压作为压力控制系统总给水泵出口压力的设定值，2）增加给水泵压力大小最大、最小值的限制器，以提高给水泵的运行安全。

3.3.2 #4、#5炉给水泵压力设定值采用均值选择逻辑输入到PID计算块，同时增加速率限制块主要用来避免勺管频繁动作导致执行机构失灵。如图2：

注：SP 选择后的压力设定值；PV给水泵出口母管压力

4、优化前后汽包包水位控制效果的对比

4.1 优化前试投自动时的控制曲线如下图：

1为汽包水位；2为调门控制信号；

3为调门开度反馈；4主蒸汽流量;5主给水流量；

从实验前的曲线分析可以看出，改造前给水调门开度变化在从最小40%变化到60%，汽包水位波动从最低-70mm~80mm，由于调门开度变化过大，给水流量也在96t/h~160t/h范围内波动，汽包水位、给水流量如此大幅度的状态波动根本无法满足机组的正常稳定运行，且严重影响了机组的安全。

从曲线还可以看出，水位惯性非常大，而调门的大幅动作造成给水流量的波动，影响给水泵母管压力及调门前后侧差压的波动，造成两个炉子的给水量的波动，从而影响了水位自动的正常投入。

4.2优化后再次试投自投时的控制曲线如图4

从控制系统改造后的控制曲线可以看出，当有外界扰动存在时，汽包水位从40mm降至20mm，调门自动响应开起，调门开度从44%开至48%，汽包水位最高到44mm，逐渐回到40mm的设定值，且达到稳态的过程在在6分钟左右，达到了预期的控制效果。此次控制系统的改造得到了成功。

5、总结及评语

母管制给水自动调节系统经过上述改进之后，不仅很好地实现了汽包水位三冲量自动控制，而且提高了对外界扰动的适应能力，同时稳定了给水泵出口母管的压力，提高了调节品质，增强了机组运行的安全稳定性。实践此次技术改造是成功的，同时为今后处理同类型的热工技术问题提供了解决思路的借鉴。

图4

1汽包水位；2调门控制信号；3调门开度反馈；

4主蒸汽流量；5主给水流量；

作者简介：

王孟 （1985-）男，浙江人，助理工程师，主要从事电厂调试工作。