鍋爐給水最小流量調(diào)節(jié)閥抖動(dòng)的控制

1、鍋爐給水最小流量調(diào)節(jié)閥抖動(dòng)的控制作者： 劉元?jiǎng)?廣東省珠海發(fā)電廠有限公司 摘要： 珠海發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組2臺(tái)汽動(dòng)給水泵的最小流量閥，在調(diào)節(jié)過(guò)程中有抖動(dòng)現(xiàn)象，特別是在370400MW負(fù)荷時(shí)，當(dāng)開度指令為8%11%的情況下，抖動(dòng)極明顯。通過(guò)該閥可能產(chǎn)生抖動(dòng)的原因分析，得出最小流量閥的特性不好、控制回滯線較窄及在小開度指令下閥門會(huì)發(fā)生抖動(dòng)。可采用增加控制指令曲線回滯線的寬度、避開最小流量閥在小開度范圍內(nèi)工作、更換為特性好的閥門、更換閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、改變控制曲線等方法消除給水最小流量調(diào)節(jié)閥的抖動(dòng)。改進(jìn)控制指令曲線后，運(yùn)行1年中，最小流量閥未發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象。 關(guān)鍵字： 給水系統(tǒng) 最小流量調(diào)節(jié)閥 控制 分析 處

2、理 珠海發(fā)電廠一期2臺(tái)700MW亞臨界機(jī)組，鍋爐為日本三菱公司制造的輻射、再熱、強(qiáng)制循環(huán)、室外布置鍋爐（BM-FRR），額定蒸發(fā)量為2290t/h，主要蒸汽參數(shù)為：過(guò)熱器出口壓力為18.2MPa，溫度為541，再熱器出口壓力為5.3MPa，溫度為568。汽輪機(jī)為日本三菱公司制造的再熱凝汽式、三缸四排汽輪機(jī)（TC4F-40），額定功率為700MW；最大功率為730MW。發(fā)電機(jī)為美國(guó)西屋公司制造的水冷定子繞組的氫氣內(nèi)冷發(fā)電機(jī)，額定功率為746MW，容量為828.889MVA，功率因數(shù)0.9，機(jī)組運(yùn)行方式為：定-滑-定。 2號(hào)機(jī)組投產(chǎn)后，2臺(tái)汽動(dòng)給水泵的最小流量閥在調(diào)節(jié)過(guò)程中有抖動(dòng)現(xiàn)象，特別是在37

3、0400MW負(fù)荷時(shí)，當(dāng)開度指令為8%11%的情況下，調(diào)節(jié)閥抖動(dòng)更明顯。由于這種狀況，造成了最小流量調(diào)節(jié)閥的閥芯損壞，不得不更換。為消除最小流量調(diào)節(jié)閥在低開度指令情況下的抖動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)分析閥門的控制信號(hào)和開度指令并結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行情況，找出解決問(wèn)題的辦法。 1 給水系統(tǒng)工藝流程 給水系統(tǒng)由2臺(tái)50%MCR鍋爐容量的汽動(dòng)給水泵及其前置泵和1臺(tái)25%MCR鍋爐容量的電動(dòng)給水泵及其前置泵和6，7，8號(hào)高加等組成。電動(dòng)給水泵既作為機(jī)組啟動(dòng)用，又作為機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的備用泵。各臺(tái)給水泵的出口有單獨(dú)的再循環(huán)管和最小流量調(diào)節(jié)閥為泵提供最小流量。給水系統(tǒng)最小流量控制工藝流程如圖1所示（圖中只畫出1臺(tái)給水泵）。 2最

4、小流量閥的控制 2.1控制信號(hào) 最小流量閥是以給水泵出口流量（圖1中A點(diǎn)處的流量）為控制信號(hào)，控制其開度，以保證給水泵的安全運(yùn)行。 給水泵出口A點(diǎn)處的流量（以下簡(jiǎn)稱泵出口流量）是通過(guò)前置泵入口流量孔板測(cè)量的流量（圖1中B點(diǎn)處的流量）減去最小流量閥出口處流量（圖1中C點(diǎn)處的流量）得到的，如圖2所示。最小流量閥出口C點(diǎn)處的流量是通過(guò)閥門開度按圖3的曲線計(jì)算得到。圖3（a）和（b）分別為汽動(dòng)給水泵和電動(dòng)給水泵最小流量閥開度-流量曲線。 2.2 最小流量閥的開度指令 最小流量閥的控制主要是按其開度指令來(lái)調(diào)節(jié)閥門的開關(guān)。圖4是最小流量閥控制原理圖。圖5（a）和（b）分別為汽動(dòng)給水泵和電動(dòng)給水泵控制回滯線

5、，其中f1（x）、f2（x）分別是關(guān)指令和開指令曲線。 2.3 控制簡(jiǎn)述 下面以汽動(dòng)給水泵為例，簡(jiǎn)述最小流量閥的調(diào)節(jié)控制過(guò)程： （1）給水泵啟動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)處的流量小于40t/h，最小流量閥的開度指令為100%； （2）當(dāng)A點(diǎn)處的流量大于或等于40t/h（若最小流量閥已處于全開，根據(jù)圖3（a）得C點(diǎn)處的流量為427t/h，則B點(diǎn)處流量大于或等于467t/h），最小流量閥開始關(guān)閉，關(guān)指令按圖5（a）f1（x）曲線給出； （3）在關(guān)閥的過(guò)程中，如果A點(diǎn)處的流量繼續(xù)增加，閥門沿f1（x）指令曲線關(guān)閥；如果A點(diǎn)處的流量減小，此時(shí)閥門是否動(dòng)作，視流量減小的幅度而定，如圖5所示；如果流量由M減少至N，由于控制

6、采用了大、小選邏輯，此時(shí)閥門的指令不會(huì)由M增加至N，而只是維持M不變，直至A點(diǎn)處流量減小到O點(diǎn)處時(shí)，閥門才會(huì)沿f2（x）曲線開閥；（4）當(dāng)A點(diǎn)處的流量大于690t/h時(shí)，最小流量閥全關(guān)；（5）當(dāng)A點(diǎn)處的流量小于650t/h時(shí)，閥門沿著f2（x）指令曲線開閥；（6）在開閥的過(guò)程中，如果A點(diǎn)處的流量繼續(xù)減少，閥門沿f2（x）指令曲線開閥；如果A點(diǎn)處的流量增大，此時(shí)閥門是否動(dòng)作視流量增大的幅度而定，如圖5所示；如果流量由N增加至M，由于控制采用了大、小選邏輯，此時(shí)閥門的指令不會(huì)由N增加至M，而只是維持N不變，直至A點(diǎn)處流量增加到P點(diǎn)處時(shí)，閥門才會(huì)沿f1（x）曲線關(guān)閥。 3最小流量閥抖動(dòng)的原因 3.1

7、A點(diǎn)處的流量小波動(dòng)的原因 從以上控制過(guò)程可以看出：由于最小流量閥的開關(guān)指令不是1根曲線，且采用了大、小選控制邏輯，因此調(diào)節(jié)閥門開關(guān)時(shí)，A點(diǎn)處的流量小波動(dòng)（對(duì)汽動(dòng)給水泵反方向波動(dòng)幅度小于40t/h時(shí)），閥門指令不會(huì)變化，不可能造成閥門由原來(lái)的開突變到關(guān)，或相反。所以，從控制原理上分析，閥門不可能產(chǎn)生抖動(dòng)。 3.2最小流量閥特性不好的原因 如果最小流量閥的特性不好，比如死區(qū)較大，那么在小開度指令的情況下，A點(diǎn)處的流量有可能發(fā)生突變，并且突變的范圍有可能大于40t/h，這就有可能造成最小流量調(diào)節(jié)閥抖動(dòng)，甚至振蕩。下面是其中1種情況的分析： 如果A點(diǎn)處流量為650690t/h，閥門沿f1（x）曲線工作

8、。如果流量增大，閥門指令減小；由于閥門特性差，閥門關(guān)一點(diǎn)就使最小流量閥出口的流量為0，A點(diǎn)處流量突然增加，此時(shí)DCS的給水控制系統(tǒng)為維持汽包水位就會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速使A點(diǎn)處流量減少。由于控制回滯線較窄，A點(diǎn)處流量減小至650t/h時(shí)，最小流量閥工作在f2（x）曲線上。 由于閥門特性差，開閥門指令較小時(shí)，最小流量閥出口的流量幾乎無(wú)變化，閥門開到某值時(shí)，則閥出口流量突然增加使得A點(diǎn)處的流量突然下降，使最小流量閥的開指令繼續(xù)增加，形成正反饋，A點(diǎn)處流量大幅下降，此時(shí)DCS為維持汽包水位就會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速使A點(diǎn)流量增加。如果A點(diǎn)處流量突然增大的量超過(guò)40t/h，最小流量閥由f2（x）曲線開閥

9、跳到f1（x）曲線上關(guān)閥，這樣就完成了1次振蕩的過(guò)程。 以上分析得出閥門抖動(dòng)或振蕩的原因：（1）最小流量閥控制曲線回滯線太窄；（2）最小流量閥的特性差，尤其是閥門死區(qū)太大。 3.3最小流量閥抖動(dòng)的原因 從實(shí)際運(yùn)行的情況發(fā)現(xiàn)：最小流量閥在8%11%的開度時(shí)，即使閥門的開度指令沒(méi)有變化，閥門也有抖動(dòng)現(xiàn)象。造成這種抖動(dòng)的原因是：由于要求最小流量閥需具備快關(guān)和快開的能力，在調(diào)試時(shí)，將閥門中的放大器調(diào)整為89s的時(shí)間內(nèi)完成快關(guān)和快開。這就使得閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性不能同時(shí)滿足快關(guān)和快開的時(shí)間，又保證其在小輸入的情況下工作穩(wěn)定，因此，閥門在小指令開度時(shí)就會(huì)發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象。 4防止閥抖動(dòng)的辦法 可采用下列辦法防止最小流量調(diào)節(jié)閥抖動(dòng)。 （1）如果閥門抖動(dòng)的原因是由于閥門特性及控制指令曲線的回滯線窄造成的，則應(yīng)增加控制指令曲線的回滯線的寬度。并且在確保安全的前提下，盡可能避開最小流量閥在小開度范圍內(nèi)工作。如果要從根本解決閥門特性不好的問(wèn)題需更換特性好的閥門。 （2）如果閥門抖動(dòng)并非由于閥門指令變化而引起的，而是由于閥門內(nèi)的放大器使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性變差，工作不穩(wěn)定造成的。解決的最好辦法是更換閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)然也可以通過(guò)改變控制曲