大坝三期发电机组汽包水位逻辑探讨

大坝三期发电机组汽包水位逻辑探讨刘锐峰，刘青松(宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司,宁夏751607)摘要：简述了宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司两台新建600MW亚临界汽包锅炉的水位控制情况，重点介绍了水位逻辑的优缺点。关键词：600MW、汽包锅炉、亚临界、汽包水位控制逻辑ThedrumwaterlevellogicofDabapowerplantGeneratingsetLiuRuifeng,LiuQingsong(NingxiaDatangInternationalDabaPowerGenerationCo.,LTD.,Ningxia751607，China)Abstract:OutlinesthedabaNingxiaDatangInternationalPowerGenerationCo.Ltd.600MWtwonewsub-criticalboilerwaterlevelcontrolofthesituation,highlightingtheadvantagesanddisadvantagesofthelevelcontrollogicKeywords:600MW、drumboile、sub-critical、thelevelcontrollogic1引言火力发电厂中汽包水位控制的首要任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在允许的范围内，汽包水位正常是保证机组安全运行的必要条件。水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，导致蒸汽带水，增加过热器管壁和汽轮机叶片的结垢，甚至使汽轮机发生水冲击而损坏叶片；水位过低，会破坏水循环，引起水冷壁爆管，严重影响发电机组的稳定运行。在此基础上，汽包水位调节还要保持给水流量的稳定，而这两项任务是互相矛盾的，因此，在调节系统整定时不能片面追求水位的调节指标，而忽视了给水流量的剧烈、频繁的动作。给水控制还要保证给水泵工作在安全区，不至于因流量太低而造成泵的汽蚀，也不至于超出下限特性而导致泵的工作效率降低。汽包锅炉的给水控制系统由汽包水位控制系统和给水泵最小流量再循环控制系统组成。机组运行在低负荷时候，采用单冲量汽包水位控制，主要由给水旁路调阀控制。负荷大于25%后则采用三冲量汽包水位控制系统，电动调速给水泵和汽动调速给水泵系统通过控制给水泵转速调节汽包水位。2水位逻辑分析2．1水位测量、计算逻辑谈到汽包水位控制，不得不提水位测量计算，大坝三期两台机组水位测量装置共有三种类型：就地双色水位计、电接点水位计、差压水位变送器。其中双色水位计主要用于就地观察水位及利用摄象机在集控室显示；电接点水位计也同样用于就地显示和远传集控室显示；差压水位信号用于引入DCS系统作为系统控制的依据。现场共有四套差压水位测量系统，四套测量装置分别安装于汽包左右两侧的前后端，其中三路信号参与模拟量控制及热工保护，变送器采用罗斯蒙特的3051，一路信号仅用于DAS系统显示，变送器采用美国FOXBORO系列产品。现场水位计算逻辑如下图所示：图1汽包水位计算逻辑其中LV_CAL2.RO01和LV_CAL2.RO02分别代表两个水位修正计算函数：)(1bpf和)(2bpf，他们的关系逻辑如下图所示：图2汽包水位计算函数1图3汽包水位计算函数2因此得到汽包水位关系式：图4汽包水位关系等式2.2、水位信号处理逻辑现场差压信号经过运算得到三个水位信号后，DCS系统选用信号选择模块“SIGSEL”对三个原始水位信号进行三取中，用于模拟量控制。图5水位三取中逻辑在系统中选用此“SIGSEL”模块时，当水位信号中出现坏质量信号后，“SIGSEL”模块会自动屏蔽该坏质量点，同时将三取中方式自动切换到二取大方式；如果两个汽包水位信号中再出现一个坏质量点，“SIGSEL”模块会继续屏蔽该坏质量信号，同时将水位选择方式由二取大自动切换为一取一，该模块的使用大大提高了系统运行的安全性，降低了系统由于测量问题而导致的误动作事故。另外,由于工程安装等问题,大坝三期汽包水位测点信号左、右侧存在较大的偏差，根据现场实际情况左右侧水位偏差在150mm左右，甚至更大。因此导致热工水位自动无法正常投入，随后热控人员根据汽包水位控制经验，对汽包水位进行如下修正：图6汽包水位加权平均处理逻辑将汽包水位A、B、C做加权平均，降低两侧的偏差，那么实际参与控制的“水位信号”分别是（A+B）/2；（A+C）/2；{[（B+C）/2]+A}/2这三路信号，同时由于考虑到水位信号坏质量的问题，在逻辑中加入了坏质量置零的逻辑，即当有任意一路水位信号坏质量时，如果它参与水位控制，势必将产生一个很大的扰动，对给水系统控制造成负面影响。大坝三期热工人员根据现场运行实际情况，在逻辑中设计，如果出现坏质量信号则系统将它置为零，这样就防止了水位信号的大幅波动，降低了由于坏质量而造成的水位控制的大幅扰动，并且由于采用了加权平均处理，使系统在出现单个测点偏差大的时候，系统扰动也跟随加权平均，巧妙地将系统可能出现的大幅扰动、偏差信号进行加权平均，降低了由于测量而对系统造成的负面影响，大大提高了系统自动投入的稳定性，可靠性。2.3、水位保护逻辑汽包水位保护是火力发电厂中非常重要的保护，大坝三期汽包水位高、低、高高保护逻辑分别如下：图7汽包水位保护逻辑如图中红色部分所示，现场三个水位信号都有高限、高高限、低限三个值，逻辑设计为：将此三个参数分别填写在三个真实报警“REALALM”模块中，当有任何一路水位信号达到或者超过这三个限制时，该模块输出一个DO信号，触发继电器动作，当三路水位信号有两路达到限制时，汽包水位保护三取二动作。在经过几个月的运行实践检验后，热工人员发现“当一路汽包水位出现坏质量时，该路水位对应的保护继电器输出口直接动作”，如果两路信号坏质量，那么必定造成机组非停，严重影响机组稳定安全运行及电网安全，后经热工专业技术人员讨论商议，将汽包水位保护逻辑进行修改，修改逻辑如图所示：图8汽包水位高、低、高高保护逻辑某一路水位信号超限且未发生坏质量则该路水位信号保护继电器动作，因而避免了在出现水位信号坏质量的时候造成保护误动，提高了机组运行的稳定性、安全性。根据电力生产25项反措对汽包水位的有关要求：“锅炉汽包水位高、低保护应采用独立测量的三取二的逻辑判断方式。当有一点因某种原因须退出运行时，应自动转为二取一的逻辑判断方式，并办理审批手续，限期(不宜超过8h)恢复；当有二点因某种原因须退出运行时，应自动转为一取一的逻辑判断方式，应制定相应的安全运行措施，经总工程师批准，限期(8h以内)恢复，如逾期不能恢复，应立即停止锅炉运行”由于原设计逻辑只有三取二一种方式，在此基础上热工人员经研究，自行设计了汽包水位保护在出现水位信号坏质量，需要退出参与保护的切换判断逻辑，具体方案如图所示：图9汽包水位保护方式切换判断逻辑由图看出，在三个汽包水位信号未发生坏质量的时候，汽包水位保护自动选择“三取二模式”，如果出现一路坏质量信号后，该路的水位保护信号会被屏蔽，剩下其他两路水位保护信号，在逻辑中进行二取一判断，如果有一路保护信号动作，则汽包水位保护动作；如果出现两路水位信号坏质量，那么在逻辑中会将这两路的保护信号屏蔽，只用剩下的一路保护信号进行判断，实现了电力生产25项反措对汽包水位保护的有关要求。2.4、汽包水位自动控制逻辑系统在使用信号选择模块“SIGSEL”的同时，还另外设计了一套水位坏质量判断逻辑，用来提高水位控制的可靠性，逻辑如下图所示：图10汽包水位坏质量判断逻辑水位控制至关重要，由以上逻辑产生了三路水位信号的坏质量信号，机组根据逻辑判断如果出现“两路坏质量信号”或者出现“有两路信号偏差大于200mm”，则系统会自动将“给水自动控制方式”切换为“给水控制手动方式”，同时发出信号至热工光子报警盘，提示运行人员水位自动切除，便于运行人员及时进行调整，稳定汽包水位。随后，根据运行人员要求经过热工技术人员商讨将逻辑修改为出现“任意一路坏质量信号”则将控制方式切为手动的判断逻辑，如图中红色部分所示。在机组启动初期或者低负荷工况时，由于锅炉疏水和排污等因素的影响，使得给水流量、主蒸汽流量存在着严重的不平衡，且给水与蒸汽的流量小，导致测量误差很大，因此不宜采用三冲量控制方式而采用单冲量控制，因此要求逻辑中必须考虑单冲、三冲的切换，大坝三期水位控制方式逻辑如下图所示：图11汽包水位控制方式单冲/三冲切换逻辑3结束语影响汽包水位测量及控制的因素有很多,例如环境温度,机组运行工况,安装测量问题等等,因此要做好水位的控制是非常不容易的,针对大坝三期现场情况及实际问题,大坝三期热控人员根据现场实际对水位逻辑进行修改,目前水位自动投入率高,水位自动调节品质良好,机组运行至今水位保护未发生过误动、拒动。随着测量技术和计算机信号、控制策略处理技术的不断提高，相信在不久的将来锅炉汽包水位，将不再是一个难以应对的棘手问题。针对不同的机组设备，一定会有一套适合的参数、一套完整的控制逻辑来完成汽包水位自动控制系统的稳定、准确、快速动作，较好的实现自动控制的最终目的。参考文献[1]蔡军林，江春，何季《600MW火电机组集控运行》中国电力出版社，2004年[2]査方兴《I/A’S系统及应用》上海人民出版社，2007年[3]李麟章，霍耀光《热工自动化》2006年