《主要輔助控制系統》PPT課件.ppt

1 6 1除氧器控制 6 2凝汽器控制 6 3空氣預熱器控制 6 4高壓加熱器控制 6 5低壓加熱器控制 第六章主要輔助控制系統 2 6 1除氧器控制 3 一 除氧器的主要用途用汽輪機的抽汽加熱給水使其達到該壓力下的飽和溫度 并除去溶于水中的氧 以及其它氣體 除氧器還作為汽輪機回熱加熱系統中的一級混合式加熱器 同時擔負匯集各種疏水 鍋爐補充水的任務 除氧器水箱須保證鍋爐所需給水的儲備量 鑒于除氧器的上述作用 其水箱水位和除氧器壓力應進行控制 4 二 除氧器的除氧原理鍋爐給水中若含氧量較大 就會使管道及鍋爐受熱面遭到深度針孔腐蝕 給水含有其它氣體也會妨礙熱交換而降低傳熱效果 因此要對鍋爐給水進行除氧及去除其它氣體 由亨利定理知 在一定壓力下 水的溫度越高氣體的溶解度越小 反之 水的溫度越低則氣體的溶解度越高 此外 某種氣體的溶解度還與水面該氣體的分壓力有關 因此 當鍋爐給水被加熱到沸點時 水面上的蒸汽壓力就接近全壓力 而其它氣體的分壓力則接近零 這樣 溶解于水中的氣體 包括氧氣 就被分解出來并及時地隨部分蒸汽排走 除氧器正是根據這一原理來工作的 5 三 除氧器壓力控制系統要使除氧器除氧效果好 就應該將水加熱到沸點溫度 由于溫度測量存在較大的延遲 而飽和壓力和飽和溫度間有一一對應關系 所以一般采用控制除氧器蒸汽空間的壓力來達到控制給水加熱至飽和溫度的目的 當除氧器壓力超過原先的飽和壓力時 開始由于除氧器水箱的熱容量大 水的溫度不會上升 從而使水進入未飽和狀態(tài) 水中的含氧量相應地增加 隨后由于除氧器排汽口閥門開度是根據額定壓力調整試驗確定的 運行中不再調整 在壓力長時間高于額定壓力時 排汽量必然很大 這就造成額外的汽水損失和熱損失 如果除氧器壓力偏低 說明加熱蒸汽不足 故給水達不到飽和溫度而具有較高的含氧量 6 除氧器壓力對象可作為一階慣性環(huán)節(jié)來處理 在除氧器加熱蒸汽閥開度作階躍變化時 由于連接管路很短 所以除氧器內部壓力立即隨之變化 只是除氧器體積較大 其壓力變化過程將是緩慢的 目前 除氧器系統有單臺運行和多臺并列運行兩種 對并列運行的各臺除氧器 采用平衡管將蒸汽空間相連接 飽和水空間也由水平衡管連接 對于壓力控制則以平衡管壓力為被調量 設計與單臺除氧器獨立運行一樣的單回路控制系統 7 左圖是單臺除氧器獨立運行的壓力控制系統原理方框圖 除氧器的壓力信號p與其給定值R比較后 差值E經比例積分調節(jié)器運算 其結果作為控制信號通過執(zhí)行機構改變進入除氧器的蒸汽量 以維持壓力滿足除氧器運行要求 除氧器采用滑壓運行方式 可減小定壓運行時抽汽壓力的節(jié)流損失 尤其是在機組低負荷運行時 采用定壓運行方式就要切換至高一級壓力的抽汽 從而導致更大的節(jié)流損失 8 滑壓運行方式 就是將除氧器加熱蒸汽閥開足 除氧器壓力接近抽汽壓力 只差管路壓力損失 這樣除氧器壓力就隨汽輪機負荷變化而變化 采用滑壓運行方式要解決以下兩個問題 1 在汽機升負荷過程中 除氧器內水溫不能及時隨壓力升高而升高 就會造成給水含氧量增加 2 在機組甩負荷時 壓力降的較快而有可能造成給水泵入口汽化 因此 設計滑壓運行的除氧器系統時 應考慮機組甩負荷時能切換到定壓運行 而且機組啟動時 除氧器有減溫減壓器供汽 以保證除氧效果 9 在除氧器壓力控制系統中 機組啟動期間打開廠用蒸汽調節(jié)閥 維持除氧器壓力在預先的設定值 汽機跳閘時產生一個隨時間函數衰減的較高設定值 以防止啟動給水泵時由于除氧器閃蒸引起的汽蝕 在正常運行工況 設定值跟蹤除氧器壓力 在除氧器壓力控制系統中 除氧器壓力測量值與給定值一起送入PID中進行運算 運算結果用來調整鼓泡除氧器壓力調節(jié)閥 維持鼓泡除氧器壓力在預先設定值 除氧器壓力控制系統如下圖所示 10 1 除氧器壓力調節(jié)器設定值在正常時由人工設置 調節(jié)器維持除氧器壓力在設定值以上 汽機跳閘時 引入一較高的設定值 此值隨時間下降 以防止除氧器蒸發(fā)引起升壓泵及給水泵的汽蝕 正常運行時 設定值跟蹤除氧器壓力 2 調節(jié)器PV與SP偏差 調節(jié)閥位置偏差都將使調節(jié)器M A站切手動 11 除氧器壓力控制 12 除氧器壓力控制邏輯 13 四 除氧器水位控制系統1 控制任務除氧器的水箱是為保證鍋爐有一定的給水儲備而設置的 其容量一般應不小于鍋爐額定負荷下連續(xù)運行15 20min所需的給水量 除氧器水位過低 儲水量不足有可能危及鍋爐的安全運行 此外還有可能造成給水泵入口汽化 除氧器水位過高 則妨礙除氧器除氧 因此 除氧器水位應維持在允許范圍內 由于熱力循環(huán)中不斷有工質損失 因此要向熱力系統不斷補充水 補充水來自化學水處理裝置 補充水可直接進入除氧器 也可送凝汽器進行真空除氧后再送除氧器 14 2 除氧器水位特性除氧器水箱的容積較大 在補充水調節(jié)閥開度作階躍變化時 水箱水位不會立即變化 而表現一定的延遲 對于化學水送凝汽器的熱力系統 其水位變化的延遲就更大 此外 由于水箱容積大而進水管細 因此水位上升或下降的速度就較小 對象的飛升速度小 在負荷一定時 除氧器水位對象的動態(tài)特性近似為有延遲的一階積分環(huán)節(jié) 15 3 除氧器水位控制方案 1 對于補充水直接進除氧器的熱力系統 除氧器水位H為被調量 采用單回路控制系統 控制補充水調節(jié)閥開度 維持水位在允許范圍內 2 對于補充水進凝汽器后再入除氧器的熱力系統 16 1 若凝汽器為低水位運行 可采用左圖所示的三沖量控制系統 化學水進入凝汽器 凝結水流量中實際包括了補充水 而鍋爐給水流量和凝結水流量的差值 反映了熱力循環(huán)中的汽水損失 因此可組成除氧器水位H 凝結水量WL 給水量WG三沖量控制系統 17 2 若凝汽器為高水位運行 可除氧器水位應與凝汽器水位控制一起考慮 例如 如凝汽器為高水位運行 所以控制方案是 采用改變凝結水流量來控制除氧器水位 采用改變化學補充水量來控制凝汽器水位 18 4 除氧器水位控制系統除氧器水位控制由調整除氧器水位調節(jié)閥來實現 與汽包水位控制系統相類似 在除氧器水位控制系統中 啟動和低負荷運行期間除氧器水位由單沖量控制系統來控制 正常負荷時除氧器水位由三沖量控制系統來控制 單沖量控制系統和三沖量控制系統之間可手動和自動無擾切換 在水位達到高值時 除氧器水位控制閥關閉 凝結水再循環(huán)閥打開 直至除氧器水位低于高值 當汽機停運時 除氧器水位控制由除氧器補給水閥來實現 19 在單沖量控制方式下 根據除氧器水位設定值與除氧器實際水位的偏差調節(jié)輸出控制除氧器水位調節(jié)閥開度 在三沖量控制方式下 根據除氧器水位設定值與除氧器實際水位的偏差調節(jié)輸出加上鍋爐給水流量的前饋信號作為主凝結水流量的設定值 此設定值與實際主凝結水流量偏差調節(jié)輸出 控制除氧器水位調節(jié)閥開度 20 1 除氧器水位調節(jié)在啟動和低負荷階段采用單沖量控制 正常負荷采用三沖量控制 2 給水流量作為除氧器水位三沖量調節(jié)的前饋信號 凝結水流量作為三沖量副調節(jié)器的過程量 3 除氧器水位高時將引起除氧器輔助上水閥強關 當凝汽器水位高或低時將發(fā)出打開或關閉凝汽器再循環(huán)門的信號 21 除氧器水位控制 22 除氧器水位控制邏輯 23 6 2凝汽器控制 24 一 以凝汽器熱井水位控制 1 凝汽器熱井水位通過補水閥進行調節(jié) 2 調節(jié)器PV與SP偏差 調節(jié)閥位置偏差都將使調節(jié)器M A站切手動 25 凝汽器熱井水位調節(jié) 26 凝汽器熱井水位調節(jié)邏輯 27 二 凝結水最小流量控制在凝結水最小流量控制系統中 凝結水再循環(huán)流量測量值與凝結水泵最小流量設定值進行PID運算 運算結果控制凝結水再循環(huán)調節(jié)閥 使凝結水再循環(huán)流量滿足運行要求 單回路調節(jié) 切手動條件 l凝結水再循環(huán)流量信號無效l設定值與測量值偏差大l調節(jié)閥指令與位置反饋偏差大l調節(jié)閥位置反饋品質壞 28 凝結水最小流量控制 29 凝結水最小流量控制邏輯 30 6 3空氣預熱器冷端溫度控制 31 一 空氣預熱器的作用空氣預熱器是利用煙氣余熱 加熱燃料燃燒所需空氣的設備 采用空氣預熱器使鍋爐排煙溫度降低 鍋爐熱效率升高 由于采用高溫空氣燃燒 改善燃燒條件 使燃料的不完全燃燒損失下降 從而可進一步提高鍋爐熱效率 另外 采用熱空氣燃燒后 爐內溫度升高 輻射傳熱加強 可節(jié)省蒸發(fā)受熱面 這相當于利用廉價的空氣預熱器受熱面 取代部分價格較高的蒸發(fā)受熱面 這在經濟上是很合算的 32 二 空氣預熱器的低溫腐蝕煤燃燒產生SO2和SO3等物質 特別是含硫量較高的煤 當空氣預熱器溫度較低時SO3 水蒸汽形成硫酸蒸氣 在空氣預熱器金屬表面上產生硫酸酸露 這就是空氣預熱器的低溫腐蝕 發(fā)生低溫腐蝕后 使受熱面腐蝕穿孔而漏 由于腐蝕表面潮濕粗糙 使積灰 堵灰加劇 結果會使排煙溫度升高 鍋爐熱效率下降 由于漏風及通風阻力增大 使廠用電增加 嚴重時會影響鍋爐出力 被腐蝕的管子和管箱需要定期更換 增大檢修維護費用 總之 低溫腐蝕對鍋爐運行的經濟性 安全性均帶來不利影響 33 另外 硫燃燒以后 生成SO2及少量的SO3 在高溫或有原子氧的情況下 SO2也可氧化產生一部分SO3 即SO2 O SO3 SO3與煙氣中水蒸汽形成酸霧 即硫酸蒸汽 酸霧凝結時的溫度 稱為煙氣露點 煙氣露點遠高于煙氣中水蒸汽的露點 且煙氣露點隨燃料含硫量的增加 而升高 當煙氣中飛灰多時 由于灰粒的活性作用能吸收一部分SO3 故能使煙氣的露點有所降低 34 三 防止和減輕低溫腐蝕的方法造成低溫腐蝕的根本原因是 燃料中含硫的多少 燃燒過程中SO3的生成量 以及管壁溫度低等 因此防止和減輕低溫腐蝕的方法有如下幾種 燃料脫硫 采用耐腐蝕材料 提高低溫空氣預熱器的壁溫 使其高于煙氣露點溫度等 35 這幾種方法都是有效的 但由于第一種方法成本太高 第二種方法的材料易破碎 目前廣泛使用的是第三種方法 采用加裝暖風器在空氣預熱器的入口 提高低溫側壁溫 采用暖風器 會使空氣預器的傳熱溫差減小 結果使排煙溫度升高 鍋爐熱效率下降 但暖風器是以汽輪機低壓抽汽為加熱源 低壓抽汽量的增加 會使汽輪機循環(huán)效率有所提高 鍋爐熱效率下降 汽輪機效率升高 兩者能否相互抵償 要看空氣加熱溫度的高低以及采用抽汽壓力的高低而不同 一般汽輪機效率的升高抵消不了鍋爐熱效率的降低 結果 全廠效率會有所下降 為此 只有在冬天才投入暖風器 夏天應切除 36 四 采用暖風器的空氣預熱器冷端溫度控制系統1 暖風器蒸汽量調節(jié)技術采用暖風器的空氣預熱器冷端溫度控制系統 這種控制方案是通過調節(jié)進入暖風器的加熱蒸汽量來完成的 機組配有兩臺由三分倉式空氣預熱器和兩臺盤管式蒸汽暖風器分別加熱對應兩側的二次風 在每側暖風器加熱蒸汽的入口各設置有一個氣動調節(jié)閥 由調節(jié)回路對加熱蒸汽調節(jié)閥的開度進行控制 37 一次風暖風器出口風溫控制 38 1 一次風暖風器出口風溫控制單回路調節(jié) 通過調節(jié)一次風暖風蒸汽閥門的開度控制空預器一次風冷端平均溫度 防止空預器低溫腐蝕 1 被調量如果兩臺空預器運行 則取 1和 2一次風暖風器出口風溫均值 如只有一臺空預器運行 則取運行的那臺空預器對應的一次風暖風器出口風溫做為被調量 39 2 回路切手動條件lA空預器運行且A側一次風暖風器出口風溫無效lB空預器運行且B側一次風暖風器出口風溫無效l設定值與測量值偏差大l執(zhí)行機構指令與反饋偏差大l執(zhí)行機構位置反饋品質壞 40 二次風暖風器出口風溫控制 41 2 二次風暖風器出口風溫控制單回路調節(jié) 通過調節(jié)二次風暖風蒸汽閥門的開度控制空預器二次風冷端平均溫度 防止空預器低溫腐蝕 1 被調量如果兩臺空預器運行 則取 1和 2二次風暖風器出口風溫均值 如只有一臺空預器運行 則取運行的那臺空預器對應的二次風暖風器出口風溫做為被調量 42 2 回路切手動條件lA空預器運行且A側二次風暖風器出口風溫無效lB空預器運行且B側二次風暖風器出口風溫無效l設定值與測量值偏差大l執(zhí)行機構指令與反饋偏差大l位置反饋品質壞 43 2 暖風器疏水側調節(jié)技術二次風暖風器控制控制空預器二次風進口平均溫度 防止空預器低溫腐蝕 本控制方案采用暖風器疏水側調節(jié)技術 不僅能調節(jié)流量 而且能調節(jié)暖風器的換熱能力 解決水擊問題的同時 有良好的節(jié)能效果 44 1 自動控制系統圖 45 2 I O測點 46 3 工作原理 47 4 計算公式 48 49 溫度設定值的形成根據煙氣成分計算得到空預器二次風進出口平均溫度定值 煙氣成分包括燃料含碳量Cy 燃料含氫量Hy 燃料含氧量Oy 燃料含氮量Ny 燃料含硫量Sy 燃料含灰量Ay 過剩空氣系數Alf等 50 5 程序框圖 51 二次暖風器控制 2 6 二次暖風器控制系統 52 溫度控制計算出的空預器二次風進出口平均溫度給定值周期性地 5分鐘循環(huán)一次 與兩側實際測量值進行比較 當設定值比實測值高過一正向定值時 對應側暖風器疏水調節(jié)門開大一定開度 當設定值比實測值偏差低于一負向定值時 對應側暖風器疏水調節(jié)門關小一定開度 以上運算 5分鐘計算一次 每次兩側均計算一遍 53 6 4高加水位控制 54 高加水位控制 55 高加水位控制邏輯 56 高加水位控制正常時通過調節(jié) 1高加水位調節(jié)閥的開度 調節(jié) 1高加疏水流入 2高加疏水井的流量 控制 1高加的水位 當 1高加水位過高時 同時通過調節(jié) 1高加緊急疏水閥的開度 調節(jié) 1高加疏水流入疏水擴容器的流量 控制 1高加水位 控制回路手動時 水位設定值跟蹤實際水位 投入自動后 可由運行人員設定 1高加緊急疏水閥調節(jié)器的設定值比正常水位設定值高出一正向偏置 57 1 設定值由人工設定 2 正常時通過調節(jié)高加水位調節(jié)閥的開度控制高加的水位 當高加水位過高時 同時通過調節(jié)高加緊急疏水閥的開度控制高加水位 控制回路手動時 水位設定值跟蹤實際水位 投入自動后 可由運行