基于中间点焓值校正的超临界机组给水全程控制

第41卷第3期2O1O年5月锅炉技术B0ILERTECHNOIOGYVo1．4l，NO．3May．，2010文章编号：CN31—1508(2010)050011—05基于中间点焓值校正的超临界机组给水全程控制王玉清，董传敏，郑亚光，张海萍，苗广祥(保定电力职业技术学院，河北保定071051)关键词：直流锅炉；于态模式；湿态模式；焓值；燃水比摘要：由于超临界直流锅炉对象特性复杂、控制回路间相互耦合，导致实现给水全程控制难度较大。把机组整个给水过程分为干态模式和湿态模式给水2个阶段，分别采用相应的控制方案。干态模式用分离器出口焓值校正给水流量指令；湿态模式用最小流量来维持给水流量。同时，合理采用了前馈、变参数、变结构以及解耦等控制技术，来改善调节品质。通过现场调试和实际运行表明，焓值能很好地反映燃水比的变化，用焓值校正给水流量对维持过热汽温非常效果比较好。中图分类号：TK323文献标识码：A0前言超临界机组以其效率高、煤耗低、污染小和负荷适应性好而成为我国目前电力行业大力发展的主力机组。超临界机组只能采用直流锅炉，没有汽包，给水在给水泵压头的作用下，经过省煤器、水冷壁、过热器等受热面一次性地将给水全部变为过热蒸汽，其循环倍率为1。它不像汽包炉那样，由于汽包的存在解除了蒸汽管路与水管路及给水泵间的耦合，给水控制相对于蒸汽压力、蒸汽温度控制是独立的。超临界机组的直流锅炉各个控制系统是相互关联的，具有很强的耦合性，给系统设计和调试人员增加了一定的难度。尤其当给水量和燃料量失调时，对汽温、负荷有显著影响。因此，非常有必要对超临界机组的全程给水控制策略进行深入的探讨。1直流锅炉给水控制策略概述燃水比是直流锅炉控制中非常重要的控制量，理论分析，只要能保证运行机组的燃水比一定，就能保证汽水行程各点的汽温(或焓值)一定，也就能将过热汽温维持在额定温度。但是，如果直接用过热器出口汽温作为被调量来调节燃水比，控制效果非常差，因为被控对象的给水一过热汽温和燃料～过热汽温通道的惯性和迟延都比较大。因此，需要寻找一个能够快速、准确反映燃水比变化的信号。理论和实践表明，选取分离器出口的微过热蒸汽汽温(或焓值)作为中间点参量来反映燃水比变化比较好，因为它既能快速反映燃料量的变化，又不受减温水流量变化的影响。另外，在直流模式下，此处处于过热状态，温度(或焓值)测量的准确性、灵敏度比较高。因此，目前大多数的超临界机组选择分离器出口作为中间点来进行控制燃水比，相应的控制方案2种：中间点温度校正和中间点焓值校正的给水控制。早期，一方面由于自动化水平比较低，现场使用的是模拟仪表或性能较低的计算机；另一方面由于蒸汽参数越低，焓值一压力一温度间的非线性越强，精确计算出相应工况下的焓值速度比较慢的，当汽温、汽压变化比较快时，满足不了对焓值计算实时性的要求，虽然控制研究比较好，但最终没有得到实际应用。随着机组参数的提高和高性能计算机的出现，控制系统实时计算蒸汽焓值已不成问题。完全能在采样周期内迅速计算出对应工况下质的焓值。焓值校正相对于温度校正在灵敏度和线性度方面具有明显的优势，而且不受汽压变化的干扰。因此，焓值校正的给水控制策略越来越受到人们的青睐，并逐渐广泛应用于工程实践。收稿日期：200907一o1作者简介：王玉清(1966)．女．剐教授，主要研究方为动力没备榆测、控制与故障诊断。学兔兔www.xuetutu.com12锅炉技术第41卷2焓值控制机理选择分离器出口作为反映燃水比的中间点，当机组运行进入直流模式后，可以把水冷壁入口到分离器出口这个开口系统看作是一个稳定流动系统，根据稳定流动能量方程Q一△H+÷m(c：-d．)+mg(z。-Z)+w(1)式中：C叭n、Cin——为工质出口和人口流速；z。、i1_出口、入口质量中心相对参考坐标系的高度；h。、hi出口、人口工质的比焓；△H——工质入口到出口总焓增；叫——轴功(叫一O)；Q——工质流经开口系统与外界交换的热量；7T／——工质质量；g——重力加速度。此时，可近似认为，mg(z。一‰)，入口、出口工质速度变化不大，÷(c：一c)一0，最后将稳流系统能量方程简化为：Q一△H—m(h。一h．)(2)表明了系统从外界吸收的热量用来增加工质的焓。考虑单位时间△的能量转换，式(2)变为一m(h。ut—)一WLSh(3)W为流过水冷壁的给水流量，Ah为比焓增。上式的含义：单位时间工质的吸热量(kJ／s)一给水流量(kg／s)×工质比焓增(kJ／kg)一单位时间工质总焓增(kJ／s)。这样就导出了给水流量、焓增和工质吸热量的关系。焓值控制给水的方案就是基于上面公式来构建的。3工程实例分析3．1概况国华定洲电厂二期2×660MW机组，采用的是上海锅炉厂有限公司制造的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次再热、四角切圆燃烧方式，