锅炉给水泵最小流量调节阀控制策略的改进

锅炉给水泵最小流量阀控制策略的改进Smallestflowvalvecontrolpolicyimprovement中国国电集团公司菏泽发电厂祝传卫摘要：给水泵最小流量阀运行环境恶劣，一般通过改进流量阀的结构和阀的特性来减小冲刷，但其始终是在高压差下工作，单单从阀的结构和阀的特性考虑，难以达到理想效果，因为最小流量阀一般设计为调节阀，特别在低负荷下，只要阀门有开度，不可避免要受到高温、高压水汽的冲刷。本文通过改进控制方式，把单纯调节门改为开、关门和调节门复合性的两位三点控制，并在国电集团公司菏泽发电厂应用，取得良好的效果，最小流量阀的更换周期有一年延长为三年以上。关键词：控制，最小流量阀，减少冲刷Extract:Keywords:control，Smallestflowvalve，Reducedwashout,1.概述给水泵最小流量阀就是给水泵的再循环门，是火电厂中运行工况最为恶劣的几种调节阀之一，由于该阀门前后压差极大，所以该阀门很容易被冲刷，寿命一般较短，几乎每年需要对最小流量阀解体检修或更换。因其安装位置处于给水泵出口与除氧器水箱之间，两者间巨大的压差由该门承受，无论在开启或关闭状态下,再循环系统最小流量阀始终是在高压差下工作，现在一般通过改进流量阀的结构和阀的特性来减小冲刷，延长使用时间。分析冲刷原因，最为严重的时间是调门开度较小时，如何保证给水泵不被汽蚀，机组高低负荷可调，安全稳定运行，又可以减小对阀门的冲刷，本文结合国电集团公司菏泽发电厂的成功经验，通过改进控制方式，把单纯调节门改为开、关门和调节门复合性的两位三点控制，成功解决两个相互矛盾的问题。2.最小流量阀自动调节一般设计存在的问题目前，给水泵最小流量阀一般设计为气控调节阀，具备自动调节功能和速开功能，正常运行，最小流量阀投入自动，PID设定流量低于正常运行流量，一般通过机组负荷改变或固定为一定值。因为投入自动，无论何种方式，由于比例作用，当前置泵出口流量变化时，都有可能造成最小流量阀瞬间或长时间运行在开度20%以下，虽然最小流量阀有保护泵的速开设计，当前置泵出口流量低于保护连锁定值时，通过电磁阀或软件实现最小流量阀速开，但机组正常运行时，流量远高于保护定值，而且一旦最小流量阀速开，对汽包水位调节造成严重威胁，影响机组安全稳定运行，是所有电厂都不愿遇到的现象。菏泽电厂#3、4机组汽泵最小流量阀采用的FISHER公司生产的气动调节阀，自投产以来，一直存在冲刷、内漏的情况，造成频繁检修，检修费用较高，尽管阀门厂家多次派人对阀门解体检修，最终只能维持较短时间，不能彻底解决阀门冲刷内漏的问题。分析最小流量阀产生冲刷内漏的主要原因是：由于自动调节作用，可能造成该阀瞬间开启较小开度，该阀处在较小的开度时，因阀前后压差很大，造成密封面冲刷出现内漏，全开及开度较大时，冲刷减轻。最小流量阀原设计SAMA图如图1最小流量阀原设计SAMA图。只单纯从热控自动调节逻辑出发，满足自动调节和连锁保护需要，未整体考虑阀门运行寿命和维护问题。图1最小流量阀原设计SAMA图3.方案论证与实施∑△K∫TTRACKFTTIIIA100F（X）ZT/L/LA汽泵入口流量A汽泵最小流量阀T10QCBD△H/LE△H/LFRI03BI01PIDAOUT148RO02经过长期观察和运行论证，机组负荷在70%-100%MCR变化时，前置泵出口流量不低于260T/H，当机组负荷小于70%MCR时，最小流量阀入口流量减小，可能造成阀门存在较小开度，保证入口流量维持在正常设定范围，由于阀门前后压差高达20MPa，此时是造成阀门冲刷最为严重的阶段。在70%MCR以下进行试验，在保证机组安全运行的工况下，把最小流量阀开至20%，对汽包水位调节影响不大，阀门开度20%对阀门的冲刷大大降低。根据试验结果，修改DCS组态如下内容：1、当流量大于设定值200T/H，打开时，指令0~20%，调门处在关闭状态，指令大于20%后，调门速开至20%左右，开始线性关系变化；关闭时，汽泵最小流量阀指令20%以上线性变化，指令小于20%，最小流量阀全关；2、当流量小于设定值200T/H，指令20%以上，大选操作员指令，最小流量阀正常操作，如果指令小于20%，闭锁最小流量阀关闭至20%以下。想要关闭最小流量阀，必须提高泵入口流量至200T/H以上。原连锁保护逻辑不变，增加速开20%逻辑，变最小流量调节阀为0-20%为开关阀，20%-100%为调节阀，具体组态方案如图2∑△K∫TTRACKFTTIIIA100F（X）ZT/L/LA汽泵入口流量A汽泵最小流量阀T10QCBD△H/LE△H/LFRI03PIDAOUTM01=20148T/H/L/L200T/HT0120%＞F(x)图2最小流量阀调节SAMA图SAMA图中F(X)设置如下：X02020.1100Y0020.11004.结论此方案实施后，机组正常运行时，最小流量阀一般保持全关，避免在自动工况下由于流量波动造成阀门存在较小开度的情况,机组变负荷或机组负荷较低时，最小流量阀速开至20%，对机组安全稳定运行和汽包水位调节无影响。通过理论分析与实际验证，菏泽电厂#3、4机组最小流量阀经过一个大修周期检验、检查，阀门冲刷明显比改造前轻很多，准备在大修期间对汽泵最小流量阀更换的计划被延长，通过研磨和工艺处理，可以继续使用，节约检修费用30万元左右。参考资料1.《Symphony系统工程师高级培训》，北京ABB贝利控制有限公司，2002.32.《山东菏泽发电厂二期工程：#3机组锅炉岛SAMA图》，2003.8