摘要：本文介绍了一种适用于APS的新型凝结水控制，解决了凝结水系统控制目前存在的耦合问题，对于国内电力机组有着很好的借鉴意义。
1、概述
在常规电力机组中，凝结水系统是指从凝汽器到除氧器的这一组管路和设备系统，该系统设计复杂，凝结水控制是机组安全、稳定、经济、高效运行的重要环节，沙特延布三期5*660MW机组的凝结水控制系统经过设计优化与调试，在满足APS的控制要求下很好的解决了两个水位耦合的控制问题，投用效果良好。
2、系统构成及控制方式
2.1 系统构成
沙特延布电厂三期5*660MW机组，锅炉为ALSTOM公司生产的超临界滑压重油炉，汽轮机为ALSTOM公司生产的一次再热，多级抽汽汽轮机，DCS采用FOXBOR公司的IA控制系统，设计有一键启动系统（APS）。
凝结水系统的工艺构成如图1所示。凝汽器补水是由主要是用凝补水箱供给，设计有正常补水和紧急补水两个控制阀，凝补水箱的水来自于化学水处理系统，设计有控制阀，其水位设定为容量的2/3,保证紧急情况下的回水。另设计一路从凝结水泵出口到凝补水箱的回水管路，管路上设计有控制阀。凝结水补水泵在正常情况下不运行，只是在机组启动上水和需要大量补水时运行。除氧器在启动时直接通过凝结水补水泵从凝补水箱上水，正常运行时通过凝结水泵及凝结水泵出口调节门供水。
图1凝结水系统图
2.2 凝结水系统的控制特点
凝汽器水位和除氧器水位存在着耦合问题，而且受减温水量、给水量影响较大，同时该系统存在较大的滞后，在整定的过程中存在很多的外部干扰因素，系统控制点的特性难确定，该控制一直是常规火电机组的一大难题。
在国内近期建成的超临界热力机组凝结水控制通常采用除氧器水位和凝汽器水位独立控制的设计方法，除氧器水位由凝结水泵变频或凝结水泵上水调节阀控制，凝汽器水位由凝补水/排水控制阀控制，该控制方法将两个控制系统独立，在一定程度上克服了两个系统的相互影响，减少了系统的滞后性，但是不利于机组的稳定运行和凝泵的安全，一键启动及负荷变动适应性较差。
除氧器水位和凝汽器水位的控制如图2所示：
GS1：除氧器水位调节器 GC1，GC2，GC3：传递函数
GS2：凝汽器水位调节器
图2凝结水系统控制特性
此种控制方式下，除氧器水位对凝汽器水位有着较大的影响，使凝汽器水位调节环境变恶劣，稳定性较差，凝汽器控制存在同时排水和补水的可能，使机组效率变低。且现阶段新建机组大都设计有APS功能，这种控制方式APS的设计变的复杂且难以投用。
2.3新型凝结水控制
针对凝结水系统的特点，我们发现：除氧器和凝汽器虽然工作压力不同，物理构成上也分两段，但是实际上可以看做一个整体来进行控制，由于凝结水主要是由低压缸排汽凝结而成，凝汽器水位受凝汽器真空和低压缸排汽量影响较大，而补水占比较小。通过进入凝汽器的补水来控制除氧器的水位，当除氧器水位下降的时候，开大凝结水补水控制阀，凝汽器水位增高后，凝结水泵出口调节门控制器输出增大，加大到除氧器的补水，使除氧器水位上升；当除氧器水位上升时，凝汽器补水门关闭，凝汽器水位下降，凝结水泵出口控制器输出减小，减小到除氧器的补水，使除氧器水位下降。这样凝结水控制作为整个控制的内回路，克服了系统的滞后和两个系统的耦合，兼顾凝汽器水位，两水位的动态偏差因此均比较小，有利于提高机组效率和凝结水系统的高效、安全运行。
在实际调试的过程中，我们考虑过用平衡水位控制设置动态水位设定值的方法，既除氧器与凝汽器水位折算的总水量除以截面积分别作为设定值，但是在APS的调试中由于水位设定值是变量，无法满足APS系统从零启动的要求，故我们经过计算与实际调试，我们确定下1000mm、2500mm、2700mm、2850mm这四个设定值，实际投运效果良好。
凝汽器水位控制回路：
此控制由凝泵出口调节门完成，设计有2个调节门，一个是启动调节，一个是正常调节，在高负荷时完成切换，设定值是凝汽器水位：1000mm,为了保证紧急情况下凝结水的供应，还增加了两个限制回路GS1、GS2（图3），保证FCB等紧急情况下的凝结水流量。
除氧器水位控制回路：
正常补水回路GS4（图3），该回路由凝汽器正常补水阀完成，设定值：2700mm
紧急补水回路GS5（图3），该回路由凝汽器紧急补水阀完成，设定值：2500mm
凝结水回水回路GS6（图3），该回路由凝泵出口至凝补水箱调节阀完成，设定值：2850mm
当除氧器水位大于2500mm时，用凝汽器正常补水阀控制水位，当除氧器水位小于2500mm时，正常补水和紧急补水共同控制除氧器水位，当水位大于2850mm时，回水阀开启，这时候三个回路共同进行除氧器水位控制。
GS1：凝泵出力限制回路 GS3：凝汽器液位控制回路 GS5：除氧器紧急液位控制回路
GS2：凝结水需求流量限制回路 GS4：除氧器正常液位控制回路 GS6：凝结水回水控制回路
图3回路设计
为了实现机组凝结水控制的APS功能，我们设计了三个功能组：除氧器控制功能组，凝结水控制功能组，凝补水控制功能组。不同于常规的顺控设计方法，这些功能组采用分散型设计，当功能组投入指令发出后，系统内个的各个调节阀便投入自动，设定值固化在DCS系统的PID控制器内，无需运行人员手动设定，由DCS系统内各个控制阀的逻辑完成系统功能。系统内的水泵等转动机械切换到自动模式，由选择模块按照需求计算回路的结果启/停，完成系统的投运。除氧器功能组完成除氧器的加压加热，凝结水功能组完成凝结水泵的启停及凝汽器液位的自动控制，凝补水功能组完成凝补水系统及除氧器水位的自动控制。这种除氧器凝汽器整体控制模式能完成从凝汽器充水到除氧器上水、冲洗再到系统正常投运的无缝链接，系统投运与自动投用无界限，保证的系统的稳定安全，提高了电厂运行人员的工作效率。
3、实际投用效果
如曲线所示（图4）在实际投用过程中，该新型凝结水控制能满足APS无人值守及一键启动的要求，无论在变工况还是正常工况下，都能稳定的控制除氧器及凝汽器水位，如果量水位不平衡，该控制能够快速的完成系统的平衡，如果水位低，该系统又能及时完成补水，如果水位高，该控制系统又能通过回水降低水位。控制系统能长期稳定的投入运行，变负荷时，除氧器水位保持在设定值的±50mm，凝汽器水位保持在设定值的±100mm。稳态时，除氧器水位保持在设定值的±20mm,凝汽器水位保持在设定值的±50mm。
图4 实际变负荷曲线
4、结论
该新型凝结水控制方案能很好的适应机组的APS，控制方式先进，投运效果良好，能广泛的适用于各种类型的机组，对于国内电力机组的有着很好的借鉴意义。
论文作者:闫熠,于明双,李风奎
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：水位论文; 凝汽器论文; 凝结水论文; 回路论文; 系统论文; 除氧器论文; 补水论文; 《电力设备》2019年第6期论文;