摘 要：介紹浙江大唐國(guó)際紹興江濱熱電有限責(zé)任公司TCA系統(tǒng)在不同負(fù)荷下對(duì)高壓汽包水位影響。

關(guān)鍵詞：TCA；高壓汽包；回水調(diào)閥；燃機(jī)

1概述

紹興江濱燃機(jī)項(xiàng)目機(jī)組采用日本三菱M701F4燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，當(dāng)#2機(jī)組投入AGC運(yùn)行后，機(jī)組的負(fù)荷將在300MW至450MW之間運(yùn)行。隨著負(fù)荷的變化，TCA回水至高壓汽包的流量也不斷的在發(fā)生調(diào)整。特別是機(jī)組負(fù)荷在300MW運(yùn)行時(shí)，#2機(jī)組的高壓汽包水位將發(fā)生劇烈的波動(dòng)。影響了機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。

2 TCA回水至高壓汽包的控制邏輯

三菱M701F4機(jī)組中，高壓給水經(jīng)TCA加熱后將回到凝汽器或是高壓汽包，當(dāng)機(jī)組的負(fù)荷小于90MW時(shí)，高壓給水經(jīng)TCA后將回到凝汽器。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于90MW后，高壓給水經(jīng)TCA后將從回凝汽器側(cè)切換至高壓汽包側(cè)，TCA回水至高壓汽包的控制方法和我們通常使用的控制流量方法有著明顯不同，通常我們控制一段管道流量通過測(cè)量調(diào)閥前或是閥后的流量然后將流量信號(hào)作為反饋信號(hào)輸入到控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理后給調(diào)節(jié)閥下達(dá)調(diào)整的指令，調(diào)閥不斷的開大或是開小閥門的開度，以保證流量的穩(wěn)定。然而在三菱控制系統(tǒng)中TCA的流量控制，沒有引入這個(gè)流量測(cè)點(diǎn)信號(hào)，而是通過燃機(jī)的負(fù)荷得到一個(gè)設(shè)定流量W，而后利用這個(gè)設(shè)定流量通過一系列計(jì)算修正后得出一個(gè)指令如式（1），這個(gè)指令在經(jīng)過位置換算（曲線1）從而下達(dá)到就地調(diào)閥進(jìn)行開關(guān)：

CV= （1）

式（1）中，CV為調(diào)閥開度控制指令，W為給水流量設(shè)定，t/h；ΔP為流量調(diào)閥前后的差壓，MPa；γ為水密度，t/m3。

3 TCA回水對(duì)高壓汽包水位的影響

機(jī)組在高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)（機(jī)組負(fù)荷大于400MW以上），根據(jù)燃機(jī)負(fù)荷就可以確定W和γ這兩個(gè)參數(shù)不會(huì)發(fā)生變化， △P會(huì)受到高壓給水調(diào)閥開度變化的影響，高壓給水調(diào)閥開大或關(guān)小會(huì)造成△P 變大或變?。C(jī)組在高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行下，高壓給水調(diào)節(jié)閥的會(huì)進(jìn)行微小的調(diào)整不會(huì)導(dǎo)致給水泵出口壓力大幅的變化），所以 不會(huì)出現(xiàn)很大的偏差，所以CV值變化很小，在經(jīng)過位置換算后TCA回水至高壓汽包的調(diào)門開度始終是全開。因而在高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)TCA回水至高壓汽包的流量變基本不會(huì)發(fā)生變化，決定高壓汽包水位的變化主要受到高壓給水回路的調(diào)節(jié)，目前高壓汽包水位三沖量調(diào)節(jié)沒有投入，僅使用了單沖量調(diào)節(jié)，在給水調(diào)閥投入自動(dòng)的情況的，利用水位信號(hào)作為輸入信號(hào)，TCA流量波動(dòng)小的情況下，剛好起到滿足調(diào)節(jié)的要求，水位在設(shè)定的范圍內(nèi)波動(dòng)。

當(dāng)機(jī)組從滿負(fù)荷降負(fù)荷停機(jī)期間，開始階段會(huì)出現(xiàn)高壓汽包的水位有緩慢上升的趨勢(shì)，主要因?yàn)闄C(jī)組在降負(fù)荷停機(jī)中，由于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組降負(fù)荷過程中，燃機(jī)開始負(fù)荷降低的速率較快，余熱鍋爐的壓力降低有一個(gè)緩慢的過程。CV只要取決于W、γ和 ， 在燃機(jī)負(fù)荷下降的初始階段，TCA回水至高壓汽包的流量維持不變，只有當(dāng)燃機(jī)的負(fù)荷低于250MW時(shí)，TCA回水至高壓汽包的流量才會(huì)跟隨負(fù)荷的變化而發(fā)生變化。又因?yàn)樵诮地?fù)荷過程中TCA回水溫度變化小，即γ的數(shù)值變化也小，雖然在降負(fù)荷階段中 的數(shù)值在增大，使CV值減小，但是在經(jīng)過最終的位置換算后TCA回水至高壓汽包的調(diào)閥還在全開位置。所以隨著燃機(jī)負(fù)荷的降低，煙氣溫度和流量的降低，高壓汽包的壓力逐漸的降低，TCA回高壓汽包的流量逐漸的增加，高壓給水調(diào)閥不能快速的進(jìn)行調(diào)整，造成了機(jī)組在高負(fù)荷往下降的過程中出現(xiàn)高壓汽包的水位逐漸的升高的現(xiàn)象。

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降至300MW左右運(yùn)行時(shí)，高壓汽包給水調(diào)閥投入自動(dòng)的情況下，高壓汽包會(huì)發(fā)生劇烈的波動(dòng)，主要是因?yàn)門CA回水至高壓汽包引起的。根據(jù)燃機(jī)和汽機(jī)的負(fù)荷分配比例為2：1，此時(shí)的燃機(jī)負(fù)荷在200MW附近，此時(shí)根據(jù)公式（1）得到CV的數(shù)值在變小，通過位置換算后得到TCA回水至高壓汽包調(diào)門的開度將關(guān)小到40%-65%之間，以降低TCA回水至高壓汽包的流量，可是此時(shí)的實(shí)際流量卻是在80t/h-120t/h之間波動(dòng)要比設(shè)定值大很多，造成汽包大量上水，在蒸汽流量較少的情況下，導(dǎo)致汽包水位快速上升，需要手動(dòng)參與控制。如繼續(xù)投入高壓給水自動(dòng)模式下，由于汽包水位調(diào)節(jié)屬于單沖量調(diào)節(jié)，在水位高的情況下，高壓給水會(huì)緩慢的往下關(guān)閉，在關(guān)閉過程中造成給水泵出口壓力，致使TCA入口壓力升高，使此時(shí) 增大，引起TCA回水至高壓汽包調(diào)閥的關(guān)小，使TCA回水的流量減少，在高壓給水調(diào)閥關(guān)小情況下，汽包的補(bǔ)水量不足，又引起汽包水位下降。這時(shí)高壓給水調(diào)閥會(huì)增大開度，增加上水量，連鎖引起TCA入口壓力下降，導(dǎo)致 減少，使TCA回水至高壓的調(diào)閥增大開度，補(bǔ)水流量又大于蒸發(fā)量，不停的進(jìn)行這樣的循環(huán)，使汽包水位發(fā)生劇烈的波動(dòng)。分析水位劇烈波動(dòng)主因是TCA實(shí)際流量大于設(shè)定值，設(shè)定值較小，相對(duì)于蒸發(fā)量來說，即使TCA回水的設(shè)定流量發(fā)生波動(dòng)對(duì)高壓汽包水位造成的影響很微弱，基本可以忽略不計(jì)，然而現(xiàn)在實(shí)際流量卻遠(yuǎn)大于設(shè)定值，實(shí)際流量的波動(dòng)對(duì)高壓汽包的水位會(huì)造成較大的波動(dòng)。造成TCA回水流量實(shí)際值遠(yuǎn)大于設(shè)定值的原因，主要?dú)w咎于前文提到的TCA流量控制方式。這種控制方式需要配合一個(gè)高精度防磨損的閥門，然而在機(jī)組經(jīng)過長(zhǎng)周期運(yùn)行后，此閥門在高溫高壓已經(jīng)由很大的磨損，沒有設(shè)計(jì)時(shí)的調(diào)整特性?？梢詫CA回水至高壓汽包調(diào)閥看成一個(gè)文丘里管根據(jù)伯努利定理和連續(xù)性方程，式（2）、式（3）可推導(dǎo)出流量計(jì)算方程式，式（4）：

（2）

（3）

（4）

式（4）中， S2為閥門處截面積， S2為閥前管道面積； 為調(diào)閥前后的差壓，γ為流體密度。

通過對(duì)比式（1）和式（4）可以看出，隨著TCA回水到高壓汽包調(diào)門的磨損，在相同的閥門指令下， S2的面積變大了，調(diào)閥的 和γ是一樣的，S1只與管道有關(guān)一樣不會(huì)發(fā)生變化，所以在S2變大的情況的，整個(gè)流量通過式（4）可以得知在增大，而在式（1）中卻不能體現(xiàn)出來。最終隨著機(jī)組的運(yùn)行，TCA回水至高壓汽包的流量會(huì)越來越偏離設(shè)定值。

4 結(jié)語

為解決在長(zhǎng)期運(yùn)行后，出現(xiàn)TCA回水導(dǎo)致高壓汽包水位的波動(dòng)，可以采取兩種措施，一種是重新購(gòu)買一個(gè)新的閥門，但是這個(gè)閥門要與之前閥門的特性一致，這樣會(huì)造成成本上升。另一種也就是我們現(xiàn)在正使用的方法，修改位置換算參數(shù)的數(shù)據(jù)（如曲線2）和燃機(jī)負(fù)荷與TCA流量設(shè)定值得參數(shù)。從而改變閥門的開度。這樣就能使機(jī)組在300MW時(shí)，TCA回水至高壓汽包流量穩(wěn)定。最終使汽包水位的穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：

張必湧（1988.10～），男，漢族，福建福州人，浙江大唐國(guó)際紹興江濱熱電有限責(zé)任公司，助理工程師，本科學(xué)歷，研究方向：燃機(jī)電廠TCA系統(tǒng)和高壓汽包。