第４２卷 ２０１４年２月 云南电力技术 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．增刊 Ｆｅｂ．２０１４ ＹＵＮＮＡＮ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ 超临界火电机组给水全程控制策略研究 杜景琦，刘友宽，唐立军，李长更 （云南电网公司电力研究院，昆明 ６５０２１７） 摘要：文章对超临界火电机组的给水全程控制系统进行了分析和研究，确立了超临界火电机组的全程给水控制策略的实 现方法。提出了超临界火电机组的锅炉给水自动控制、主／旁路控制切换、干／湿态运行切换等逻辑的实现方案。根据方 案将超临界火电机组给水全程控制策略成功应用于镇雄电厂样１机组中，并且取得了良好的调节效果。 关键词：超临界机组；给水全程控制策略 中图分类号：ＴＫ２６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—７３４５（２０１４）增刊一００７７—０３ ～ｌ 刖罱 是确定的，那么ｈ 和 稳定的也就意味着蒸 汽温度及其压力的相对稳定。如果燃料低位发热 量也稳定的情况下，在一定的负荷下 是基本不 目前，随着电力需求的不断增长，６００ ＭＷ 超临界火电机组因其煤耗低、效率高及负荷适应 性好等特点已逐渐成为我国目前发电行业的主流 变的，Ｆ和 的比值（燃水比）也同样保持不 变。实际运行中燃料的发热量是不稳定的，发生 机组。同时超临界机组控制策略也向高精度、高 效率、高稳定性的方向发展。机组自启停系统 （ＡＰＳ）是近几年自动控制发展的一个方向，而全 程给水自动控制是实现ＡＰＳ必须要实现的一个功 在燃料侧的扰动就会影响燃水比的变化，进而引 起ｈ 的变化。除此之外，不同的负荷点下ｈ 和 也是变化的，因此燃水比是需要实时修正的。 ２．２给水全程控制系统作用 能。因此，对超临界火电机组的全程给水控制策 略进行分析与研究是非常必要的。 １）停运阶段：在机组停运阶段给水泵的出水 经两级高压加热器进入省煤器，炉水流过水冷壁 管后进入分离器，若水质不合格，那么就开启分 疏箱液位控制阀进行排放，如果水质合格，便可 以启动锅炉循环泵进行炉水回收。 ２）湿态低负荷运行阶段：即锅炉点火后３ ２超Ｉ临界机组给水系统的分析 ２．１ 超临界机组给水系统特性 当超临界火电机组的负荷超过了锅炉本生点 后，给水到过热蒸汽是一次性完成的，燃料量和 给水量同时决定锅炉的蒸发量。因此，超临界火 电机组的负荷控制与给水控制和燃料量控制是密 不可分的，也就是说，给水流量会影响到蒸汽压 力、蒸汽温度、蒸汽流量及负荷。 主蒸汽焓值为： ＝ｍｉｎ起至锅炉转干态前。此阶段锅炉工作特性类 似于汽包炉，分疏箱液位由给水旁路阀来控制； 给水母管压力则通过控制汽泵转速来保证；通过 控制再循环炉水流量来保证锅炉启动和低负荷时 所需的最小流量，同时提供水冷壁安全保护。 ３）直流阶段：加热段、蒸发段和过热段没有 ｈ ＋ 固定的分界线，给水一次性流过三段受热面。给 水控制系统的任务不仅是要向锅炉输送合格的工 式中： ——主蒸汽焓值，ｋＪ／ｋｇ； —质，还担负着负荷控制和汽温控制的任务。因此， 锅炉给水流量控制是基于中间点焓值（汽水分离 ｆｗ—给水焓值，ｋＪ／ｋｇ； ，——燃料量，ｔ／ｈ； 器出口焓值）校正、控制动态燃水比值的给水自 动控制系统。 Ｑ ——燃料低位发热量，ｋＪ／ｋｇ； 日－一锅炉效率，％； 一３超临界机组全程给水控制实现 ３．１ 给水指令形成及中间点焓值校正回路 给水量，ｔ／ｈ。 从式中可知，在给定了锅炉负荷情况下ｈ 和 给水控制策略中给水指令的形成主要由燃水 ７７ ２０１４年增刊 云南电力技术 第４２卷 比计算回路、焓值Ｈ控制器及低温过热器出口温 度Ｔ控制器组成。 图１给水指令的形成 如图１所示，设计温度与低温过热器出口实 际温度的偏差形成了一个ＰＩＤ调节器，即ＰＩＤＴ控 制器。当燃水比出现了偏差时，设计温度与低温 过热器出口实际温度的偏差会发生变化，进而通 过ＰＩＤＴ控制器去修正分离器出口的焓值来调整 实际给水流量，使低温过热器出口温度与设计值 保持一致。焓值调节器（ＰＩＤＨ控制器）是由 ＰＩＤＴ控制器的输出对焓值设定值进行修正后与分 离器出口的实际焓值的偏差进行闭环调节而形成 的。ＰＩＤＨ控制器的输出修正计算后的给水流量保 证了中间点焓值与设计值一致。对ＰＩＤＨ控制器 中的焓值的计算精度是至关重要，在大比热容区 内要保证调节质量的稳定，就更加的要保证焓值 的计算精度。另外，为了提高解列后分离器出口 焓值的稳定，ＰＩＤＨ控制器还增加了高压加热器解 列时的减水前馈。随着负荷的变化ＰＩＤＨ控制器 的参数也会自适应发生改变（变参数调整）。 实际需要的给水流量 经过最小流量后 作为给水主控系统的设定值，当给水主控系统在 自动控制运行方式时，给水流量的指令是计算得 出的所需给水流量、分离器焓控制器输出修正量 与减温水流量之和。 ７８ ３．２给水主控回路 给水主控主要包括：流量平衡、汽动给水泵 （简称汽泵）控制、电动给水泵（简称电泵） 控制。 给水 给水实 流量平衡对 电泵紧急启电泵紧急启 指令 测流量 电泵偏置 动切换值 动信号 图２给水主控回路 如图２中，在给水控制系统投入自动运行方 式后，给水指令作为给水主控ＰＩＤ设定值，与给 水实测流量形成闭环控制，使给水流量达到设定 值。流量平衡回路是为了保证在长期运行的条件 下各给水泵的出力比例（汽泵Ａ、汽泵Ｂ、电泵 的流量比例按５：５：３）不变。ＰＩＤ输出经函数 变换后与给水流量的流量平衡调节输出共同形成 汽泵和电泵的调节指令。 ３．３启、停锅炉阶段的给水控制 当机组负荷＜３０％时，即机组处在启动或低 负荷运行阶段。在这个阶段，给水管道电动阀全 关，通过给水旁路调节阀调节给水流量，维持炉 膛保护水冷壁的最小流量要求，同时保证给水管 道的上水压力和减温水压力。 ３。４湿态与干态相互转换 升负荷时，随着燃料量逐渐的增加，随之产 生的蒸汽量也增加，从分离器下降管返回的水量 逐渐减小，分离器入口湿蒸汽的焓值增加。当负 荷升到３０％时，分离器入口蒸汽干度达到１，饱 和蒸汽流入分离器，分离器人口工质的焓值逐渐 增加，当负荷增加至３５％时，分离器入口蒸汽焓 升高到预先的设定值，蒸汽的过热度也达到要求， 锅炉就进入干态模式。当机组降负荷时，由干态 转换为湿态的过程是湿态转换为干态的逆过程。 第４２卷 其切换过程如图３所示。 超临界火电机组给水全程控制策略研究 ２０１ ４年增刊 零，再循环泵在最小流量方式运行，中间点温度 在饱和状态。 焓 干态转湿态条件：机组运行在干态。机组负 荷≤干态转湿态的转换设定点（采用湿态转干态 转换设定负荷值减５％计算得到，面板显示），锅 炉运行方式及给水控制专用画面的湿态／干态转换 操作面板上显示转换条件允许，确认干态转换湿 ３０％ ３５％ 负荷 态运行方式。 ． 查塑 ．｛＋湿 ～ 图３ 干态与湿态转换过程 ５ 结束语 ４ 电厂全程给水控制应用 对超临界机组的给水全程控制，首先明确机 组的不同运行阶段所要控制的对象及合理的实现 ４．１ 湿态控制方案 控制逻辑；其次就是机组不同运行阶段切换的判 采用炉水循环泵出口调门调节再循环流量为 断条件以及保证机组各个运行状态的无扰切换。 大于本生流量的某个设定值，储水箱水位采用传 课题对超临界机组给水系统的特性进行了分析， 统亚临界串级三冲量控制方式，内回路调节净给 提出了超临界机组给水全程控制策略的实现方法， 水流量（省煤器流量减炉水再循环流量）与主回 并且在镇雄电厂＃１机组中成功投用。课题的研究 路输出匹配，外回路调储水箱水位满足设定要求， 成果不仅可以省内新投产的超临界机组进行推广 蒸汽流量作为主回路的前馈量，控制输出分旁路 应用，对已投产的汽包炉火电机组同样有参考 与主路两种方式。 价值。 ４．２干态控制方案 给水控制在于态时，炉水循环泵已停运处于 参考文献： 直流状态，给水控制需采用燃水比平衡的方式， ［１］ 肖大维．超超临界机组控制设备及系统［Ｍ］．北京：化 学工业出版社，２００８． 通过分离器出口温度的校正，使给水的燃水比处 ［２］ 王玉清，董传敏，郑亚光，等．基于中间点焓值校正的超 于真正平衡合理的比值。干态的给水控制采用串 临界机组给水全程控制［Ｊ］．锅炉技术，４１，３，２０１０，５． 级的控制方式，主调的被控量为分离器出口温度， ［３］ 何畅，陈亚才，陈卫，等．１ ０００ ＭＷ超超临界机组全程给 设定值为对应负荷下分离器出口压力的蒸汽过热 水自动控制的优化与调整［Ｊ］．能源工程，２０１０，１． 度函数曲线；副调的被控量为给水净流量，设定 ［４］ 庄建华，高山，李波，等．６００ ＭＷ超ｌ临界机组全程给水自 值为燃水比计算得到的给水流量指令叠加给水主 动控制系统的控制策略［Ｊ］．发电设备，２００７，３． ［５］ 梁福余，庄建华．国产６００ ＭＷ超临界机组全程给水控制 调的校正输出值。 策略［Ｊ］．华电技术，３Ｏ，７，２００８，７． ４．３干／湿态控制逻辑 ［６］ 唐飞，董斌，赵敏．超超Ｉ临界机组在我国的发展及应用 湿态转干态条件：机组负荷在３０％ＢＭＣＲ～ ［Ｊ］．电力建设，３１，１，２０１０，１． ４５％ＢＭＣＲ范围内；给水主路供水，省煤器给水 流量在汽泵（一台或二台）给水自动调节方式下； 收稿时间：２０１３—１２—２５ 随着锅炉蒸发量加大，省煤器给水流量增加，储 作者简介： 水箱水位下降，锅炉再循环泵出口调门开度及循 杜景琦（１９８１），男，硕士，工程师，云南电网公司电力研 环流量减小，再循环泵最小流量阀开启（循环流 究院，主要从事电源侧自动化专业技术服务、技术监督及科研工 量≤７％ＢＭＣＲ），到出口调门关闭，循环流量为 作（ｅ—ｍａｉｌ）ｃｏｍｍｏｎ００６＠１２６．ｃｏｍ。 业业业盥 业坐 业 业 业坐 业坐 业坐 业业业 ｉ 《云南电力技术》网上投稿页面：Ｈｔｔｐ：／／ｙｎｄｌｊｓ．ｃｎｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃａ。欢迎广大读者：｝ ＝；：通过“作者登录”投稿！ 《 带带芥芥带带芥芥带恭芥芥芥带恭芥芥带恭芥芥带带芥芥蒂芥带芥芥芥恭带恭芥芥芥恭芥芥蒂 簪芥 ７９
