300 MW机组高压加热器水位控制系统改造与优化

2011-11-15张晓军

河北电力技术 2011年5期

张晓军,冯康

(华能上安电厂，石家庄 050310)

1 系统概述

华能上安电厂二期工程每台机组配备3台U形管表面立式高压加热器，按常规抽汽、给水回路设计，高压加热器疏水采用逐级自流方式。

每台高压加热器采用3套差压水位测量变送器测量，水位采用三取中方式用于显示、调节以及联锁保护控制信号。高压加热器水位正常时，正常疏水阀接受热工控制信号；高压加热器水位高二值时控制高压加热器危急疏水阀的液位开关开启，参与水位调节；水位恢复正常后危急疏水阀关闭。高压加热器水位高三值时，使3台高压加热器给水进入大旁路，3台高压加热器解列。

2 存在问题

华能上安电厂二单元高压加热器运行试验数据见表1。

表1 华能上安电厂二单元高压加热器运行试验数据mm

从表1数据看，3号、4号机8号高压加热器目前水位设定均在最低运行水位以上，基本满足运行需要。而3号机组6号、7号高压加热器，4号机组6号、7号高压加热器目前水位设定接近或低于极限低水位，需提高水位设定值，以保证高压加热器安全。

从经济性考虑，应尽可能使加热器维持在最佳正常运行水位，减小加热器疏水端差，进而提高锅炉效率。由于水位波动等问题，运行水位设定值可低于最佳正常运行水位设定，但不能低于最低允许水位，否则将威胁加热器的安全运行。疏水端差急剧上升，疏冷段换热管束被严重冲蚀，缩短加热器的使用寿命，甚至造成管束泄漏等严重故障。

处于低水位是由于华能上安电厂二单元的高压加热器水位设定值长期不能达到规程所要求的数值，3号机组的高压加热器水位在工况变动时，会出现大幅度波动，最大波动接近200 mm，如果高压加热器水位设定值设置为正常值时，一旦发生波动，高压加热器水位极易导致端差大，高压加热器水位波动数值已经非常接近高压加热器水位保护动作值，在以往运行的过程中也发生过高压加热器水位波动大，导致高压加热器解列的情况，所以为了保证高压加热器系统的正常投入，高压加热器水位设定值长期设置较低，达不到高压加热器水位标准数值，降低了机组的经济性。

3 改造方案

针对上述问题，3号机组高压加热器系统进行了以下几个方面改造。

3.1 正常疏水门升级

将6号高压加热器正常疏水调门阀门进行了更换，由于原设计6号高压加热器逐级疏水到除氧器管段较长，而且弯头较多，原阀门在调节液位时，正常疏水管经常晃动。阀门定位不好，经常摆动也是造成高压加热器水位不易调节的原因。改造后，定位器升级为控制稳定的智能定位器，管道振动明显改善。

3.2 优化高压加热器疏水控制逻辑

改造前，7号、6号、8号高压加热器事故疏水门只能实现高压加热器水位高二值动作，电磁阀动作开事故疏水门。改造之后，事故疏水由电磁阀开关门更改为由定位器和电磁阀共同控制的调门，更改后的调门仍保留有快开功能。在投入自动方式时可以实现给一个水位设定点，高于设定点时，阀门逐渐开启，低于设定点时阀门关闭，维持设定点保持平衡。运行过程中当高压加热器水位高于电磁阀动作定值(高压加热器水位HH)时，电磁阀实现事故疏水门快开，更加有利于高压加热器的水位控制。

3.3 疏水门调节参数整定

根据正常疏水门和危急疏水阀的不同动态特性，整定各自的调节参数。正常疏水水位控制器的水位给定值为正常水位，调节品质力求平稳和准确。危急疏水水位控制器的水位给定值为水位高一值，调节特性设计和整定为快速响应。可以增加超大的比例增益环节。如图1所示，当水位高于报警值(550 mm)时，增加10 s脉冲的开门前馈，10 s过后切手动，并且机组监视光子牌报警，通知运行及时手动干预。

3.4 更改调节变量

图1 增加前馈控制逻辑

虚假水位引起高压加热器水位控制出现突升、突降，曲线反映出来是“毛刺状”，为了防止高压加热器由于短时间的虚假高水位致使高压加热器保护误动作，可将高压加热器水位高三值跳高压加热器，加延时2～3 s，高三值报警不延时，如图2所示。将高压加热器水位调节过程变量加一个滞后块F(t)(可以起到滤波的作用)，也能有效的过滤短时间急剧变化的“毛刺” 。

图2 增加保护延时

4 改造效果

此次高压加热器改造之后，高压加热器水位由原来的高压加热器正常疏水控制(事故疏水只起危急开门作用)改为由高压加热器正常疏水和事故疏水两道调门同时参与控制，组态控制方面也在改造之后得到进一步优化。从表2数据看，3号机高压加热器水位设定点较之前得到提高，并能实现水位稳定控制，稳定性增强，并提高了机组的安全性及经济性。