(通辽霍林河坑口发电有限责任公司内蒙霍林郭勒029200)
摘要:随着我国经济的发展,对能源的需求也在不断增加,随着电厂容量的增加,也给电厂控制系统提出了更高的要求,结合作者的工作实践,介绍了电厂汽水循环系统,详细分析和研究了汽包锅炉控制模式,希望可以为相关方面提供有用的经验。
关键词:发电厂;集控;汽水系统;锅炉控制
1前言
随着国民经济的发展和电力工业的快速发展，现代发电厂正朝着规模化和集中控制的方向发展。容量大、产能过剩的发电厂正在崛起。近年来，我国火力发电厂已建成至少300MW机组，目前仍有一批600MW机组和1OOOMW超临界机组和超临界机组将开始投入使用。火力发电厂的工作原理是利用燃料燃烧产生的热量来加热锅炉中的水,热蒸汽和过热蒸汽驱动涡轮机运动后产生的动能可以驱动发电机发电。燃煤电厂的操作是使用计算机进行控制、通信、图形显示技术,集中控制过程对火电厂的生产经营具有良好的作用,把机、炉、电控制的集成的方法包括正常运行状态和参数监测、紧急事故处理和启停控制等等。对于现代火电厂来说，锅炉、汽轮机和发电机是三种核心设备。
2发电厂集控的汽水系统
发电厂有三个主要的主要系统:燃烧系统、汽水系统和电力系统。其中，电厂的汽水系统主要由锅炉、汽轮机、冷凝器、加热器、除氧器等组成，包括供水系统、水冷系统和注水系统。汽水系统的循环图如图1所示:
由省煤器和汽包以及下管、水冷壁、过热器等设备组成，系统的主要任务是在锅炉上吸收蒸发过热的处理环节后，使蒸汽变成过热蒸汽。
如图1所示，汽水系统主要由汽包、水壁、过热器、再加热器、省煤器组成。锅炉省煤器给水，然后蒸汽鼓接收水,燃烧的燃料产生的高温可以加热汽包中的水，利用高温蒸汽通过过热器加热,饱和蒸汽进入过热的汽包,推动涡轮旋转,发电机在汽轮机高压缸做功,蒸汽的膨胀做功后再引入再热器,再次升温到使涡轮能够工作,这就使得能源利用最大化。汽轮机的冷凝器是使燃气轮机排气冷却后凝结成水,低压加热器加热后,并通过除氧器去除腐蚀的金属自由氧,然后通过高压加热器加热后回到锅炉补充水系统中使用，锅炉和汽轮机补充工质损失，然后完成一个完整的汽水的循环。
3发电厂集控的锅炉控制
汽包锅炉是火力发电厂的三个核心设备在之一，在电厂运行中燃料经过锅炉燃烧成为高温烟气,烟气的流动进入锅炉管道来供热锅炉内的水,使其成为饱和蒸汽,再经过过热过程,成为过热蒸汽,最后通过管道,推动涡轮做功。
锅炉根据容量、燃烧方式、循环方式等不同，可分为不同类型。锅炉汽包水位是锅炉运行的一个重要参数，反映了蒸汽量与供水的关系。水位过高或过低都会对锅炉的正常运行产生不利影响。当汽包水位过高时，内部蒸汽空间变小，蒸汽饱和度较大，影响蒸汽质量。当汽包水位过低时，由于灌水不够及时，蒸汽数量会急剧增加，导致水短缺、干锅，甚至发生爆炸事故，因此锅炉自动给水控制系统是锅炉控制的关键环节。
在锅炉给水控制的过程中要注意当蒸汽锅炉的增加,气泡量由于锅炉的数量也会增加,从而产生“虚假水位”现象,“虚假水位”现象可能会降低控制系统的水位,然后加剧蒸汽和水的失衡,造成水位偏差。
现代汽包锅炉的控制主要有以下三种方式:
(1)单冲量给水控制系统:
单冲量给水控制系统是指将汽包水位变送器向控制器测量的信号传送，与给定的恒定值比较，再依据控制信号的偏差和运算放大器的输出信号进行比较。即单冲量供水控制系统是根据汽包的水位变化量控制供水阀的开度，并确定水位的给定值。
单冲量控制给水控制系统简单,运行可靠,但它不能反映“虚假水位”现象,控制器可能反向误操作和干扰的蒸汽和水是不够敏感,因此,它只适用于相对稳定的小型蒸汽锅炉的容量。
(2)双冲量给水控制系统
双冲量供水控制系统采用锅炉水位变化量H和蒸汽量信号D来协调控制调节器，以确定锅炉的水流入。双冲量给水控制系统可以弥补单冲量供水控制系统的缺陷,当蒸汽发生变化时,虽然锅炉水位变化H很难测量准确,但蒸汽信号D将给水调节阀动作,然后给出控制信号,加水以抵消“虚假水位”。
双冲量供水控制系统适用于蒸汽量不断变化的锅炉。虽然“虚假水位”的影响可以被抵消，但与单冲量供水控制系统一样，它仍然不能及时地反映和补偿水的扰动。
随着现代锅炉在大容量方向上的发展，参数复杂，一般而言,锅炉的容量越大,蒸汽鼓容量和允许的数量波动比较小,当缺水导致水资源短缺现象,更可能有事故,此外,如果并行运行几大容量锅炉水位控制的相互干扰也可能发生。在这种情况下，双冲量供水控制系统不再适用，因为它不能反映水量的自发变化和扰动。在此背景下，提出了三冲量供水控制系统。
(3)三冲量给水控制系统
三冲量给水控制系统又分为单级和串级两种方式。
(a)单级三冲量给水控制系统:
以H为主控信号的三冲量供水控制系统以蒸汽流量为前馈信号，以水量W为辅助反馈信号，即是三冲量供水控制系统。
这三个控制相互反馈，以协调控制。当水汽量D发生变化时，调节阀会将水的水量调整到W，当水的量变化时，调节阀也会相应的控制水流在适当的位置。
(b)串级三冲量给水控制系统:
.水量W是干扰时,二级调节器动作保持水流不变。三冲量给水控制系统,与之前相比,两种复杂的结构,但它有效地弥补单冲量、双冲量系统的缺陷,目前最有效的方法来控制大容量锅炉,也是目前最常用的电厂控制模式。
以上各种控制系统是测量汽包水位变送器的三重化，最终水位信号的选择穷三个中选一个，当汽包发生故障时，也可以由控制器开关信号转换到另一个，确保安全稳定运行。
4汽包水位控制系统的应用与优化
4.1汽包水位控制系统优化的必然性
目前,汽包水位三冲量控制策略是大多数的电站锅炉采用的控制模式,包括单冲量、双冲量和三冲量控制,采用的方法都是平衡容器水位计的汽包水位测量,选择的方法是选择多个水位计来测量某个值,并参与到水位控制和联锁报警水位计。该方法有一个很大的缺点:如果在干扰中选择测量仪表，在泄漏故障或差压变送器情况下的平衡容器，系统将发出一个错误或锅炉停止信号的警告，导致锅炉蒸汽锅炉停止。高水位容易出现蒸汽停滞和过热现象，也会损坏涡轮叶片。水位过低会影响水汽的平衡，会燃烧锅炉甚至锅炉。虽然三冲量控制系统有效地解决了假水位问题，但控制精度低的现象仍然存在，影响了锅炉的安全运行。
4.2汽包水位测量新技术研究
锅炉汽包水位不仅是生产过程中的主要技术指标，也是锅炉安全运行的主要条件之一。锅炉汽包水位的准确测量是汽包水位有效控制和预测的保证。目前，汽包内装平衡容器、汽包外装电极传感器、低偏差云母水位计和高精度取样电极传感器是一种新的技术汽包水位测量应用方法。这些新技术不仅准确地测量了蒸汽汽包水位(30毫米内各水位计有效控制的偏差值)，还可以使启动锅炉汽包水位得到更好的保护。
4.3汽包水位汽水平衡原理控制技术
汽包水位控制用于汽水平衡原理、主蒸汽+锅炉排污流量=主给水量，虚拟测量不仅调整速度快,也会使涡轮负载变化时锅炉汽包虚假水位变化对控制的影响降到最低。
5结束语
电厂汽包锅炉系统和控制是一个极其复杂的系统,包括锅炉水位控制、温度控制、节能控制的各个方面,4c技术如计算机、自动控制的发展为中国的燃煤电厂控制提供了方向。
参考文献:
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