[實(shí)用新型]基于給水泵再循環(huán)閥狀態(tài)的給水前饋控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921358515.3
• 申請(qǐng)日: 2019-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN210511630U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯玉婷;高林;李杰;張義政;劉崢嶸;韓濤;王炳莉;李繼福;徐寶權(quán);張昔國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華能國(guó)際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司;華能國(guó)際電力股份有限公司日照電廠
• 主分類號(hào): F22D1/50
• 分類號(hào): F22D1/50;F22D5/34;F22D7/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于給水泵再循環(huán)閥狀態(tài)的給水前饋控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括除氧器、給水泵、給水泵出口流量傳感器、給水泵調(diào)節(jié)裝置、給水泵小汽輪機(jī)、變速給水泵、轉(zhuǎn)速測(cè)量表、最小給水流量計(jì)算模塊、再循環(huán)控制器、給水再循環(huán)閥門(mén)和基于再循環(huán)狀態(tài)給水前饋模塊等。本實(shí)用新型在保護(hù)給水泵低負(fù)荷運(yùn)行安全的前提下，通過(guò)限制給水再循環(huán)閥門(mén)的開(kāi)度速率及開(kāi)度曲線，避免給水再循環(huán)閥門(mén)的低開(kāi)度運(yùn)行，減少給水再循環(huán)閥門(mén)的磨損；并在給水再循環(huán)閥門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉的瞬間，對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行水量前饋補(bǔ)償，減小機(jī)組在低負(fù)荷下由于給水再循環(huán)閥門(mén)大幅動(dòng)作對(duì)給水系統(tǒng)帶來(lái)的控制擾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷下給水系統(tǒng)的安全、節(jié)能與提升控制穩(wěn)定性的綜合目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制領(lǐng)域，涉及鍋爐的給水控制系統(tǒng)，具體涉及一種基于給水泵再循環(huán)閥狀態(tài)的給水前饋控制系統(tǒng)，適用于給水泵最小流量閥開(kāi)啟及關(guān)閉過(guò)程。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的升級(jí)與可再生能源的快速發(fā)展，火電機(jī)組將承擔(dān)電網(wǎng)深度調(diào)峰的功能角色，以低負(fù)荷至中高負(fù)荷的靈活性調(diào)節(jié)為其主要的運(yùn)行模式，而頻繁低負(fù)荷的運(yùn)行工況對(duì)機(jī)爐設(shè)備及控制系統(tǒng)都提出更高的要求。常規(guī)給水控制邏輯設(shè)置給水最小流量保護(hù)系統(tǒng)保證低負(fù)荷下給水泵的安全運(yùn)行，該系統(tǒng)包括再循環(huán)管、給水流量再循環(huán)閥、再循環(huán)調(diào)節(jié)前、后電動(dòng)截止閥、差壓變送器及過(guò)程控制器等，其中最小流量再循環(huán)閥門(mén)是最為關(guān)鍵的設(shè)備。在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，若鍋爐實(shí)際的給水流量持續(xù)降低，當(dāng)給水泵的出口流量低于最小流量再循環(huán)閥開(kāi)啟限值時(shí)，再循環(huán)閥門(mén)將自動(dòng)開(kāi)啟，旁路部分給水回到除氧器，從而增加流經(jīng)給水泵的工質(zhì)流量，避免給水泵發(fā)生過(guò)熱和汽蝕，減輕泵體的運(yùn)行損害。

在深度調(diào)峰運(yùn)行工況下，機(jī)組負(fù)荷頻繁觸及30％Pe以下負(fù)荷點(diǎn)，給水泵流量偏低的工況持續(xù)存在，使得最小流量再循環(huán)閥門(mén)的保護(hù)動(dòng)作頻繁，從而造成給水流量波動(dòng)大、最小流量閥磨損嚴(yán)重等問(wèn)題：

(1)常規(guī)再循環(huán)閥控制策略無(wú)法適應(yīng)深度調(diào)峰運(yùn)行

給水泵最小流量常規(guī)保護(hù)邏輯采用基礎(chǔ)PID控制方式，手動(dòng)設(shè)置的定值作為流量控制目標(biāo)。當(dāng)給水泵出口流量小于設(shè)定值時(shí)，再循環(huán)閥開(kāi)度增大，提高給水泵的入口流量；當(dāng)實(shí)際流量高于設(shè)定值后，再通過(guò)PID拉回作用關(guān)小再循環(huán)閥。而長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行下，給水泵經(jīng)常在最小流量附近工作，PID控制過(guò)程存在的超調(diào)現(xiàn)象，會(huì)頻繁觸發(fā)最小流量閥的開(kāi)關(guān)，不利于給水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及給水泵的安全運(yùn)行。

(2)給水泵最小流量再循環(huán)閥設(shè)備易磨損

最小流量再循環(huán)閥門(mén)安裝在給水泵出口與除氧器水箱之間，閥門(mén)進(jìn)出口壓差約為20Mpa左右，時(shí)刻在高壓差下工作。因此，閥門(mén)節(jié)流后的工質(zhì)很容易出現(xiàn)閃蒸和氣蝕，尤其是低負(fù)荷下，閥門(mén)在頻繁開(kāi)啟的過(guò)程中極易產(chǎn)生磨損。實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)考慮避免再循環(huán)閥門(mén)在小開(kāi)度下工作，否則將嚴(yán)重加速設(shè)備的磨損，犧牲設(shè)備壽命。

(3)低負(fù)荷下加劇給水控制回路的擾動(dòng)

在深度調(diào)峰運(yùn)行工況下，出于最小流量閥門(mén)保護(hù)的目的，可以通過(guò)設(shè)置給水再循環(huán)閥的最小開(kāi)度限值并設(shè)定閥門(mén)死區(qū)，使其直接越過(guò)節(jié)流過(guò)大的小開(kāi)度范圍。但是由于低負(fù)荷下機(jī)組的穩(wěn)定性較弱，當(dāng)再循環(huán)閥門(mén)開(kāi)度瞬時(shí)開(kāi)大或關(guān)死時(shí)，給水流量的突變將對(duì)給水系統(tǒng)帶來(lái)不可避免的控制擾動(dòng)，甚至?xí)鹣到y(tǒng)的震蕩和發(fā)散。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種基于給水泵再循環(huán)閥狀態(tài)的給水前饋控制系統(tǒng)，在保護(hù)給水泵低負(fù)荷運(yùn)行安全的前提下，通過(guò)限制給水再循環(huán)閥門(mén)的開(kāi)度速率及開(kāi)度曲線，避免給水再循環(huán)閥門(mén)的低開(kāi)度運(yùn)行，減少給水再循環(huán)閥門(mén)的磨損；并在給水再循環(huán)閥門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉的瞬間，對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行水量前饋補(bǔ)償，減小機(jī)組在低負(fù)荷下由于給水再循環(huán)閥門(mén)大幅動(dòng)作對(duì)給水系統(tǒng)帶來(lái)的控制擾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷下給水系統(tǒng)的安全、節(jié)能與提升控制穩(wěn)定性的綜合目標(biāo)。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：