900MW超临界直流锅炉给水控制系统分析

摘要锅炉超大容量、高参数发展，给水系统采用自动控制系统是必不可少的，它可以减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行。

对于大容量高参数锅炉，其给水系统是非常复杂和比较完善的。

直流锅炉将是国家未来的发展方向，给水系统是其中的重要环节。

随着火电机组容量的提高及参数的增加，机组在启停过程中需要监视的参数及控制的项目越来越多，超临界机组锅炉给水控制系统是超临界机组控制系统中的重点和难点。

近些年来，研究超临界机组给水的文献相应增多，火电机组越大，其设备结构就越复杂，自动化程度也要求越高。

本文介绍了直流锅炉的给水控制策略，包括对直流锅炉的发展历程、应用、结构特点、启动系统、给水控制系统的工作任务；同时还介绍了直流锅炉给水系统的控制原理,介绍了前馈、反馈、串级控制的特点和应用；主要通过对直流锅炉给水控制系统分析与研究，介绍了直流锅炉的给水控制系统的工艺流程，重点介绍了给水控制系统的控制回路，给水信号回路的测量，给水流量的控制回路，以及给水控制回路的指令形成和控制方法，还包括一些辅助回路的控制策略。

最后简略的介绍了直流锅炉给水控制的技术发展。

关键词: 超临界直流锅炉；给水控制系统；前馈-串级控制；给水泵AbstractThe boiler faces, the high parameter development large capacity, uses the automatic control system for the aqueous system is essential, It may reduce the movement personnel's labor intensity, guarantees boiler's safe operation. Regarding the large capacity high parameter boiler, it gives the aqueous system is very complex and perfect. The once-through boiler will be the national future development direction, for the aqueous system is important link. Along with thermal power unit capacity enhancement and parameter increase, unit, in opens stops the parameter which and the control project in the process needs to monitor are getting more and more, the supercritical unit boiler gives the water control system is in the supercritical unit control system's key point and the difficulty. Recent year, studies the supercritical unit to increase correspondingly for the water literature, the thermal power unitis bigger, its equipment structure is more complex, the automation also requests to be higher.This article introduced once-through boiler for the water control policy, including to once-through boiler's development process, applies, the unique feature, the initialize the system, to give the water control system's work mission; Simultaneously also introduced the once-through boiler for aqueous system's control principle, introduced the forward feed, the feedback, the cascade control characteristic and the application; Mainly through to the once-through boiler for the water control system analysis and the research, introduced the once-through boiler gives the water control system's technical process, Introduced with emphasis for the water control system's control loop, for the water signal channel's survey, for the discharge of water control loop, as well as forms for the water control loop's instruction with the control method, but also includes some subsidiary loop's control policy. Finally brief introduction once-through boiler to water control technological development.Key word: Supercritical once-through boiler; Water control system; Forward feed-cascade control; Feed pump目录引言 10.1 论文研究的背景和意义 10.2 国内外研究动态及相关文献综述 20.3 论文的主要工作及难点 30.3.1 论文的主要工作 30.3.2 论文的难点 3第一章超临界机组系统简介 51.1 超临界直流炉特性简介 51.1.1 超临界机组的概况 51.1.2 超临界机组的发展历程 51.1.3 超临界机组在我国的应用 61.1.4 超临界机组的结构特点 71.1.5 超临界机组控制中存在的问题71.2 超临界直流锅炉给水全程控制系统 81.3 超临界直流锅炉给水系统的组成及运行 81.3.1 超临界直流锅炉给水系统的组成 81.3.2 超临界机组锅炉给水系统的运行 91.4 直流锅炉给水控制系统的工作任务 11第二章前馈串级调节系统122.1 前馈控制系统122.1.1 前馈控制概述 122.1.2 前馈控制的特点及结构形式 122.1.3 前馈控制原理 132.2 前馈—反馈控制系统 152.2.1 前馈-反馈控制系统原理152.2.2 前馈-反馈控制的设计原则162.3 串级控制系统172.3.1 PID控制概述172.3.2 串级PID控制 19第三章直流锅炉给水控制系统的分析与研究 233.1 火电厂直流给水系统介绍 233.1.1 直流锅炉给水控制系统介绍 233.1.2 直流锅炉给水控制系统的工艺流程243.1.3 给水系统信号回路的测量243.2 给水流量控制回路253.3 给水流量指令形成回路263.3.1 过热度的控制 263.3.2 主调节器温度给定值的设定 263.4 给水泵控制回路 283.4.1 给水泵的汽蚀及其解决措施 283.4.2 给水泵公用指令形成回路293.4.3 给水泵控制回路303.4.4 电动给水泵流量控制回路323.4.5 给水控制回路总结 323.5 给水阀控制回路 323.5.1 锅炉给水旁路调节阀控制343.5.2 给水泵最小流量再循环阀控制35第四章超临界直流锅炉给水控制技术发展374.1 四回路给水调节控制系统 374.1.1 四回路给水调节控制系统374.1.2 用蒸发器吸热及其焓增控制燃水比384.1.3 采用汽水分离器出口焓值校正燃水比失调 38 4.1.4 结论 394.2 直流炉的给水控制新思路 394.2.1 直流方式下给水的控制思路 394.2.2 直流方式下给水指令的分析 404.2.3 直流方式下的给水控制的投用414.3 基于中间点焓值校正的给水自动控制结构41 4.3.1 蒸发器理论吸热量计算 424.3.2 焓值控制回路 434.3.3 一级减温器前后温差控制回路434.3.4 基于中间点温度校正的给水自动控制结构 43 4.3.5 给水流量自动的超驰控制44结论45参考文献46谢辞48引言随着我国国民经济的高速发展，工农业生产和人民生活对电力的需求不断增长，电力工业通过引进、消化、吸收国外的先进技术和管理经验，得到了迅速的发展。

超超临界机组锅炉给水泵汽化的分析与处理摘要：本文以某电厂1000MW超超临界机组汽动给水泵的汽化事件为基础，结合锅炉汽动给水泵的结构特点和最小流量阀的技术特点，分析了给水泵汽蚀的原因，指出了给水热力系统中最小流量阀的关键性。

关键词：汽动给水泵，汽化，最小流量阀概述某电厂1000MW超超临界机组，给水系统设计为，1台30%BMCR容量的电动给水泵和2台50%BMCR容量的汽动给水泵，正常运行时两台汽泵承担锅炉上水任务，电泵作为启动及带低负荷或当一台汽泵故障时的备用泵。

其中给水泵汽轮机为东方汽轮机厂设计生产：单轴、单缸、再热冷段蒸汽外切换、变转速、冲动式、凝汽式，主机额定工况功率16397KW，额定转速5605r/min，排汽压力8.5kPa，电超速6380r/min。

1汽动给水泵结构特点汽动给水泵主要由泵的芯包、内外泵壳、水力部件、中间抽头、平衡装置、轴承、轴封以及泵座等部件组成，共6级；再循环管道设计为30%流量，配备一个气动调节门，前后各有一个手动截止门，气动门后配有逆止门。

泵设计成水平、离心、多级筒体式，为便于快速检修泵，内部组件设计成可以整体从泵外筒体内抽出的芯包结构，芯包内包括泵所有的部件。

相同型号的泵组芯包内所有部件都具有互换性。

备用芯包可以在所提供的任何一台泵组的壳体中进行性能试验。

泵中所用的叶轮和导叶及内部流道的设计保证给水泵具有较高的水力效率，径向间隙根据效率、临界转速和轴挠度确定，保证主给水泵具有较高的运行效率和可靠性。

泵轴在易磨损处有可调换的轴套。

叶轮的硬度比可拆卸型的泵壳或其它静止部分高一个等级，从而保证动静部分即使发生磨损，也可保护转动部件。

在磨损发生后，通过调整动静部分间隙，亦可使泵组保证高效运行。

泵的水力平衡装置为平衡鼓结构，通过平衡装置平衡大部分轴向推力，其余轴向力通过推力轴承平衡，整套平衡装置能防止主泵在任何工况下，转子轴向窜动。

推力轴承在所有的稳态和暂态情况下，包括泵启动和停止时能维持纵向对中和可靠的平衡轴向推力。

关于超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节分析伴随国内经济水平的快速提升，电力生产已然是重中之重的一个环节。

早期生产因为技术条件不足，普遍选用参数较低、能耗较大且污染严重的燃煤系统。

经过不断发展，当前国内逐步利用效率更高且污染较轻的系统取代传统燃煤机组。

随着电力领域的持续前行，超临界直流锅炉也出现在实际生产之中，不同种类的锅炉设备所适用的场合有所差异，同时内部给水控制架构也不尽相同，所以在实际应用过程中始终存在不足之处。

本文就针对目前超临界直流锅炉的发展进行研究，对内部控制系统存在的问题提出对应的优化方案。

[关键词]超临界;直流锅炉;给水控制系统;汽温调节Nie Xin-yang[Abstract]With the rapid improvement of domestic economic level，electric power production has become one of the most important links. Due to the lack of technical conditions in early production，coal-fired systems with low parameters，large energy consumption and serious pollution were generally selected. After continuous development，the current domestic use of higher efficiency and less pollution system to replace the traditional coal-fired units. With the continuous development of the electric power field，supercritical once through boiler also appears in the actual production. Different types of boiler equipment are suitable for different occasions，and the internal water supply controlstructure is also different，so there are always deficiencies in the actual application process. In this paper，the development of supercritical once through boiler is studied，and the corresponding optimization scheme is proposed for the problems existing in the internal control system.[Keywords]supercritical; once through boiler; feed water control system; steam temperature regulation超臨界直流锅炉相较于原有的燃煤系统来说，不管是容量、效率还是环保等方面都有着质的飞跃。

900MW 超临界塔式锅炉调试特点及运行情况分析⑿冯伟忠（上海外高桥第三发电有限责任公司， 上海 邮编200137）【摘要】：简述了外高桥二期900MW 锅炉调试方面的特点，确保一次风系统热态带粉状态下平衡的特殊方法，提高再热器酸洗流速和酸洗前后大流量水冲洗的措施，开式稳压冲管的特点，采用带旁路启动的原因和效果等。

对锅炉水动力和低负荷燃烧稳定性、结焦情况及锅炉自动化等作了介绍，分析了再热温度偏低的原因，讨论了炉膛出口定义问题及结焦风险等。

对空预器频繁故障及解决方案作了简介。

【关键词】：超临界参数；塔式锅炉；酸洗；冲管；SPE ；结焦【中图分类号】：0、项目简介外高桥电厂二期2×900MW 工程，利用世界银行贷款，采用国际竞争性公开招标方式进行设备岛采购。

在锅炉岛的竞标中，德国ALSTOM —EVT 的塔式炉①④方案以最低的价格及优良的性能最终胜出。

锅炉型式：塔式，超临界，一次再热，扩容式启动，分离器内置，螺旋水冷壁，滑压运行，单炉膛四角切圆燃烧②，露天布置，平衡通风，固态排渣煤粉锅炉。

如图1 ，这是目前世界上最大的烟煤单炉膛锅炉。

基本设计参数：过热蒸汽流量： 774.7kg/S （2788T/h ）；过热蒸汽压力/温度： 25.76MPa / 542℃；再热蒸汽流量： 687.6kg/S （2476T/h ）；再热器进口蒸汽压力/温度：5.92MPa / 319.3℃；再热器出口蒸汽压力/温度：5.74MPa / 568℃；给水温度： 272.6℃；排烟温度： 130℃；设计煤种： 神府-东胜1、锅炉的调试及启动1.1 一次风调平及空气动力场试验按中国的调试规程，一次风调平及锅炉空气动力场试验是锅炉启动前的冷态基本调试及试验项目。

但在本工程的设计联络会上，ALSTOM 对此断然拒绝。

他们认为，冷热态工况差别太大，冷态的试验结果对热态的运行没有任何指导意义。

对于一次风系统，他们指出，在热态，不仅仅温度不同，运行时大量煤粉充斥管内，其流动特性与冷态无粉时截然不同。

超临界直流锅炉给水控制逻辑探索与系统改进摘要：超临界直流锅炉给水系统作为机组中重要的子系统之一，在整个机组起到了承上启下的作用。

因此给水控制作为机组控制中的重点和难点问题，急需相关工作者进行深入探索并最终得到解决。

本文通过对不同工况下超临界直流锅炉给水控制系统工作情况的研究，进行了系统改进方面的探索，以期给相关工作者提供一定的参考和借鉴。

关键词：超临界直流锅炉；给水控制；分析；改进；1引言在实际生产及工作中，超临界直流锅炉因其效率高、能源利用率大、经济效益好，逐步取代了传统低效的亚临界直流锅炉。

同时，安全可靠的给水控制系统是保证超临界直流锅炉稳定高效运行的重要保障。

为了不断改善超临界直流锅炉现如今仍存在的问题，结合长期对600MW超临界直流锅炉的实际运行情况的观察与分析，重点对超临界直流锅炉在不同工况下的给水控制策略进行部分总结，在对此进行探索的基础上，研究出相应改进方法。

2直流锅炉调节特点直流锅炉相对自然循环锅炉的主要特点为：汽与水循环流程中缺少汽包，给水泵强力推动一定体积的水进入炉内。

在直流锅炉各个受热面或加热面中，给水索压头作用于工质，使之依次经由加热面、蒸发面、过热面，并完成由液态到气态的转变，进行循环流动，无明显气液分界面。

因此其循环倍率与所载负荷无关，恒定为一。

但同时锅炉的蓄热较小，因此容易发生超温超压的现象，其中直流锅炉给水流量的改变对于超临界机组的负荷、压力与温度的影响最大。

曲线图图1给出了直流锅炉的工作原理。

其中加热段即为水还未达到沸腾状态时的受热面；蒸发段中，水处于开始沸腾（x=0）和完全变为干饱和蒸汽（x=1.0）的状态之间；过热段是直流锅炉内蒸汽从开始过热到达额定过热温度的区间。

从中可得在各个阶段中，锅炉中工质的存在形式及其参数的指标的变化：（1）加热段：水的焓值和温度随加热过程的进行逐步升高，由于存在阻力，锅炉中工质的压力不断下降；（2）蒸发段：水经由加热段不断升温并蒸发，，导致汽水混合物的焓值升高，从而使工质的压力有所降低，饱和温度也不断降低。

直流锅炉给水调节系统分析(1)文章出处：黑龙江省电力科学研究院发布时间：2006-03-210 前言直流锅炉给水调节系统的主要任务应是以最快的速度满足汽机所需要的蒸汽量，保持汽水行程某中间点的焓值为给定值，保持蒸汽的参数为给定值，对主蒸汽温度进行粗调，维持锅炉一定的燃水比［1］。

现以俄罗斯500MW超临界机组的给水调节系统为例分析直流锅炉给水调节系统的控制特点。

该机组锅炉炉膛为T型结构，具有两个给水流程，对锅炉给水的控制比较复杂，具有一定的代表性。

该直流锅炉流程给水流量调节，是通过控制两个汽泵调速汽门或者通过执行机构控制电泵的液力耦合器以及调节给水调节阀来实现的。

给水系统结构见图1。

图1 给水系统结构图直流锅炉给水调节系统包括调节器设定值形成系统、给水流量分配调节系统(该系统在运行工况允许的情况下，最大限度打开给水调节阀，以保证给水流程中最小程度的节流损失)、电动泵、汽动泵效率调节系统、热量信号形成系统、调节器逻辑信号形成系统和温度校正调节系统。

1 调节器设定值形成系统给水定值信号形成结构见图2，在远程或自动工况下，对积分模块ИHT1.2的控制来实现对Ⅰ流程给水流量设定值的形成。

在自动工况中，积分模块由比例脉冲调节模块ИДС1.1控制。

在汽动泵调节器、电动泵效率调节器和给水调节器处于手动时，相应的定值器转换到跟踪“自身”流程给水流量的随动工况。

微分控制程序：直流锅炉在机组切断高压加热器时，如果锅炉燃料量保持不变，则应减小给水定值。

给水温度降低会使直流锅炉汽水分离面前移，汽水行程某中点的焓值降低，应减小给水流量；反之，给水温度升高时，则应增加给水流量。

图2 Ⅰ流程给水流量定值的形成2 给水调节器给水调节器主要包括流量分配控制模块和调节阀位置调节模块。

如果汽动泵和电动泵的两个效率调节器都被切除，则系统中Ⅰ流程和Ⅱ流程给水调节模块(ΠΠΠ2.4、ΠΠΠ2.8)控制自己的调节阀，按“设定——流量”系统独立工作。

关于超临界直流锅炉的给水控制与汽温调节分析摘要：随着对电力需求的不断提升，供电的要求越来越高，电力生产作为其中的重要环节，超临界直流锅炉取代了传统的燃煤机组，广泛应用于电力领域中，改善了环境污染的问题，有效提升了电力供应效率。

基于此，本文对超临界直流锅炉的给水控制和气温调节进行了深入探讨，为保证机组的稳定性运行提出几点建议。

关键词：超临界直流锅炉；给水控制；气温调节一、超临界机组的给水控制系统直流锅炉是多变量系统，直流锅炉的控制任务与汽包锅炉有很大差别，对于直流锅炉不能象汽包炉那样，将燃料、给水、汽温简单地分为3个控制系统，而是将给水量与燃料量的控制与一次汽温控制紧密地联系在一起，这是直流锅炉控制最突出的特点[1]。

二、汽水分离器水位控制我厂超临界机组采用内置式汽水分离器，锅炉启动点火前进行冷态冲洗，进入分离器的流量保持最低运行负荷50%MCR下的900t/h，冲洗排放经储水箱溢流阀排到疏水扩容器，然后排至锅炉排水管。

冷态冲洗合格后回收至凝汽器锅炉允许点火。

用炉水循环泵出口调门来控制省煤器入口保持30%BMCR流量，将锅炉上水旁路调门关回保持3-5%BMCR流量。

点火后随燃料量投入的增加，进入分离器的工质压力、温度和干度不断提高，汽水在分离器内实现分离。

蒸汽进入过热器系统，饱和水通过汽水分离器排入疏水扩容器实现工质回收。

随着压力上升，水冷壁汽水开始膨胀，分离器储水箱液位逐渐升高，这时可通过分离器储水箱小溢流阀排放控制水位，随着汽水膨胀的结束，分离器储水箱水位开始下降，分离器的正常水位由上水旁路调门、炉水循环泵出口调门和锅炉储水箱小溢流阀来控制，此时分离器为湿态运行，给水控制方式为分离器水位与最小给水流量控制。

当水冷壁出口（进入分离器）工质的干度提高到干饱和蒸汽后，汽水分离器已无疏水，转变成蒸汽联箱，锅炉切换到30%MCR下的干态运行（纯直流运行）。

锅炉在30%BMCR（本生负荷）以下为再循环运行方式。