李樹宇

摘 要：隨著當(dāng)今社會(huì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)電力能源的需求不論在工作方面還是生活方面都是不可或缺的。而在我國電力能源的主要產(chǎn)出方式還是以火力發(fā)電為主，在火電廠的發(fā)電過程中，除氧器是其重要的輔機(jī)設(shè)備，其工作狀態(tài)以及水位是否在其正常的工作范圍，將直接決定火力電廠發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行是否安全和穩(wěn)定。因此，對(duì)汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化是保證電廠發(fā)電機(jī)組合理運(yùn)行的必要手段。

關(guān)鍵詞：除氧器 水位控制 邏輯優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）11-0-02

前言

電廠發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定性的要求決定汽輪機(jī)除氧器水位的控制在一定合理的范圍內(nèi)，除氧器能夠?qū)﹀仩t的給水進(jìn)行合理有效地除氧和去不凝結(jié)氣體處理，從而提高了鍋爐給水的品質(zhì)，保證給水中沒有氧氣，避免含氧對(duì)所接觸的金屬設(shè)備造成腐蝕影響，從而對(duì)設(shè)備性能產(chǎn)生影響。所以，本文主要針對(duì)汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯優(yōu)化進(jìn)行分析，從而推動(dòng)發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定發(fā)電。

一、汽輪機(jī)除氧器水位控制的現(xiàn)狀

1.汽輪機(jī)除氧器水位調(diào)節(jié)閥控制

汽輪機(jī)除氧器水位控制主要有其相關(guān)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行水位的正常控制，調(diào)節(jié)閥采用一主一輔的方式進(jìn)行控制，當(dāng)汽輪機(jī)除氧器的水位發(fā)生較大變化時(shí)，調(diào)節(jié)閥就會(huì)根據(jù)變化的程度是增高還是降低的一定范圍，進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)作用。在啟停機(jī)的過程中，需要根據(jù)發(fā)電機(jī)組具體的參數(shù)變化和工況進(jìn)行汽輪機(jī)除氧器水位的合理控制，當(dāng)發(fā)電機(jī)組啟機(jī)時(shí)間，先啟動(dòng)輔助調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，并網(wǎng)運(yùn)行后再選擇主調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。往往在汽輪機(jī)除氧器調(diào)節(jié)閥控制中有手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種方式，在運(yùn)行調(diào)節(jié)過程中，要保證手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)互不干擾影響，而在其自動(dòng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化水平還有待提高，所以手動(dòng)調(diào)節(jié)的運(yùn)用比較頻繁。

2.汽輪機(jī)除氧器具有復(fù)雜性

在火力發(fā)電機(jī)組中，對(duì)汽輪機(jī)除氧器水位的控制是重要任務(wù)。除氧器具有很強(qiáng)的復(fù)雜性，它的狀態(tài)會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的變化而變化，而且沒有一定的規(guī)律，多種變量也對(duì)其存在影響，因此傳統(tǒng)的控制方法對(duì)它來說存在一定的局限性，所系需要引進(jìn)先進(jìn)的控制理念和技術(shù)優(yōu)化。在火電廠發(fā)電中，就有用到除氧器水位多變量模糊PID控制和除氧器水位多變量神經(jīng)元PID控制，就很有效地解決了傳統(tǒng)除氧器PID控制的弊端和存在的不足，因此可以看出這兩種先進(jìn)控制技術(shù)具有很好的前景和潛力[1]。

二、汽輪機(jī)除氧器水位控制意義

除氧器在發(fā)電機(jī)組中不僅可以起到給水中的除氧和除不凝結(jié)氣體、加熱等作用，還對(duì)鍋爐的給水量具有一定的儲(chǔ)備作用。除氧器水位過低會(huì)影響鍋爐的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)候可能發(fā)生鍋爐干鍋現(xiàn)象，從而對(duì)鍋爐的使用壽命產(chǎn)生影響，另外還會(huì)使給水泵的工作環(huán)境惡化，從而不能正常工作；除氧器水位過高則會(huì)使除氧器內(nèi)的水從內(nèi)溢出，從而造成熱量的嚴(yán)重流失，另一方面，水位過高還會(huì)造成除氧器內(nèi)的壓力不穩(wěn)定，從而使除氧效果大大降低，嚴(yán)重則會(huì)對(duì)相關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行造成影響。因此，汽輪機(jī)除氧器的水位控制一定要保持在合理的范圍內(nèi)，是對(duì)發(fā)電機(jī)組有效工作和正常運(yùn)行的保障。

三、汽輪機(jī)除氧器水位控制原邏輯分析

在發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行中，汽輪機(jī)除氧器水位必須保持在一定的允許范圍內(nèi)，才能保證機(jī)組的正常運(yùn)行，在發(fā)電機(jī)組不同的工況下，通過調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用，對(duì)除氧器水位的補(bǔ)充或是降低都是整個(gè)機(jī)組正常運(yùn)行的保障。

如下圖所示，即為汽輪機(jī)除氧器的水位控制。由除氧器調(diào)節(jié)閥入口調(diào)節(jié)閥進(jìn)行除氧器水位的正常調(diào)節(jié)，從而保證除氧器的水位在一個(gè)允許的范圍。當(dāng)除氧器內(nèi)的實(shí)際水位升高或者降低的時(shí)候，除氧器入口調(diào)節(jié)閥就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作，調(diào)節(jié)除氧器的水位從而達(dá)到設(shè)定值的要求。但是當(dāng)嚴(yán)重的情況發(fā)生時(shí)，比如汽輪機(jī)除氧器的水位迅速上升，入口調(diào)節(jié)閥動(dòng)作程度滿足不了設(shè)定的要求或者入口調(diào)節(jié)閥故障從而導(dǎo)致不動(dòng)作的現(xiàn)象發(fā)生，這個(gè)時(shí)候除氧器水位迅速上升到高高值時(shí)，就會(huì)發(fā)生除氧器水位過高跳閘，除氧器逆止閥關(guān)閉、高加至除氧器疏水閥關(guān)閉、低加至除氧器疏水閥關(guān)閉[2]。

四、汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯優(yōu)化分析

在原來發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯中，除氧器水位控制方式太過單一，所以需要對(duì)除氧器水位控制邏輯進(jìn)行合理有效地優(yōu)化措施，來保證除氧器水位在發(fā)電機(jī)組不同工況下都能夠及時(shí)進(jìn)行水位控制。

1.對(duì)凝結(jié)水泵變頻控制邏輯的優(yōu)化

對(duì)于原除氧器水位控制邏輯，主要針對(duì)調(diào)節(jié)閥和凝結(jié)水泵變頻器控制的組態(tài)來進(jìn)行水位和壓力控制，因此控制形式單一，對(duì)除氧器水位的控制作用有限，因此在進(jìn)行除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化中，在針對(duì)調(diào)節(jié)閥和變頻器的控制中，其控制邏輯不變化，但是可以增加凝結(jié)水泵的操作控制，將變頻控制有效地使用到凝結(jié)水泵的其它應(yīng)用中，因此，就可以豐富除氧器水位控制邏輯，具備除氧器水位的更好調(diào)節(jié)。

在凝結(jié)水泵上使用變頻操作，根據(jù)凝結(jié)水泵實(shí)際使用情況，將控制對(duì)象進(jìn)行合理改動(dòng)，將作用對(duì)象改成除氧器水位，因此，就具有除氧器水位的兩種控制模式，然后根據(jù)發(fā)電的實(shí)際情況，進(jìn)行兩種模式間的合理切換[3]。

2.對(duì)除氧器水位調(diào)節(jié)閥控制邏輯的優(yōu)化

除氧器水位調(diào)節(jié)閥可以分為自動(dòng)調(diào)節(jié)和手動(dòng)調(diào)節(jié)兩種方式，但是手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)的模式轉(zhuǎn)換中存在一定的干擾現(xiàn)象，因此需要對(duì)兩種調(diào)節(jié)方式間的干擾問題進(jìn)行控制邏輯優(yōu)化。為保證手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)之間的順利有效地切換，可以將變頻器轉(zhuǎn)動(dòng)速度的信號(hào)作為調(diào)節(jié)的參數(shù)信息，調(diào)節(jié)器根據(jù)變頻器轉(zhuǎn)速的變化作出相應(yīng)反應(yīng)。

在除氧器原水位控制邏輯中，存在兩個(gè)高高開關(guān)的控制，但是只要其中一個(gè)高高開關(guān)動(dòng)作，就會(huì)造成除氧器水位的高跳閘現(xiàn)象發(fā)生，因此，這樣會(huì)產(chǎn)生除氧器水位誤跳閘現(xiàn)象，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)發(fā)電機(jī)組正常發(fā)電造成影響，可以增加一項(xiàng)除氧器水位高的控制，當(dāng)除氧器水位高和除氧器水位高高值都動(dòng)作時(shí)，從而除氧器進(jìn)行水位高跳閘現(xiàn)象。

五、汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯優(yōu)化后的節(jié)能分析

隨著國民意識(shí)水平的日益提高，其對(duì)發(fā)電行業(yè)的節(jié)能降耗效果越來越重視，在火力電廠發(fā)電的過程中，如何進(jìn)行節(jié)能降耗工作是發(fā)電行業(yè)迫切需要解決的問題。在火力發(fā)電機(jī)組中，發(fā)電設(shè)備的耗能問題是電力行業(yè)需要重視的方面，而凝結(jié)水泵在火力發(fā)電機(jī)組中的耗能量是很大的，因此合理有效地降低凝結(jié)水泵的高耗能問題，是降低火電廠電力設(shè)備總耗能量的重要一個(gè)部分。

在原汽輪機(jī)的除氧器水位控制邏輯中，除氧器水位的控制主要受除氧器入水調(diào)節(jié)閥和凝結(jié)水泵變頻壓力調(diào)節(jié)的影響，采用這種控制方式對(duì)控制邏輯的單一調(diào)節(jié)功能，造成凝結(jié)水泵變頻耗能現(xiàn)象的發(fā)生。因?yàn)椋ㄟ^凝結(jié)水泵出口壓力參數(shù)為依照物，進(jìn)行凝結(jié)水泵的變頻操作，但是，在發(fā)電機(jī)組不同工況時(shí)對(duì)凝結(jié)水的要求，還要在不同工況下對(duì)除氧器水位調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行一定控制，因此需要凝結(jié)水泵長時(shí)間的保持足夠的動(dòng)力來提高凝結(jié)水泵出口的壓力。由于凝結(jié)水泵長時(shí)間的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，必然造成耗能情況的嚴(yán)重程度加深，因此，對(duì)火力發(fā)電廠的綜合耗電量的造成壞的影響。同時(shí)，因?yàn)槟Y(jié)水泵出口高壓力，久而久之就會(huì)對(duì)相應(yīng)的管道和閥門產(chǎn)生不利的影響，造成設(shè)備的故障，從而加大了火電廠設(shè)備的耗材。另外，在除氧器調(diào)節(jié)閥門的使用上，由于在不同工況下都處于開啟狀態(tài)，因此，在火電廠實(shí)際的機(jī)組發(fā)電過程中，必然會(huì)存在一定的壓力降低，即節(jié)流損失現(xiàn)象[4]。

上圖為負(fù)荷凝泵的電流對(duì)比曲線，通過圖片的不同負(fù)荷可以發(fā)現(xiàn)，在汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化后，兩種控制模式對(duì)凝結(jié)水泵電機(jī)的電流存在一定的影響。

另外，除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化會(huì)使除氧器水位的波動(dòng)降低，從而增加了除氧器水位的穩(wěn)定性，在發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，除氧器調(diào)節(jié)閥會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作，從而降低調(diào)節(jié)閥前后的壓力差，大大減少了節(jié)流損失，從而降低發(fā)電機(jī)組的總體耗能量，對(duì)管道和設(shè)備的高壓沖擊，也起到了一定的減弱效果，從而降低設(shè)備故障和材料的消耗。

結(jié)語

綜上所述，汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化可以更好地完成除氧器水位的控制，避免了傳統(tǒng)除氧器水位調(diào)節(jié)控制的諸多弊端，同時(shí)利用其控制優(yōu)化方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性，從而很大程度地降低了電廠發(fā)電機(jī)組的高耗能程度。同時(shí)，汽輪機(jī)除氧器水位控制邏輯的優(yōu)化的實(shí)踐性還有待提高，其存在較好的發(fā)展空間和發(fā)展前景，需要進(jìn)一步地應(yīng)用到發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中來，來提高發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和發(fā)電效率。

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