浅谈发电厂集控的汽水系统与锅炉控制
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摘要随着科技的发展,人们越来越离不开电。
大型火力发电厂地位显得尤其重要。
其机组由锅炉、汽轮机发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。
工艺流程复杂,设备众多,管道纵横交错,有上千个参数需要监视、操作和控制,这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行,并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性,尤其是大型骨干机组。
大型发电单元机组是一个以锅炉,高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。
锅炉作为电厂中的一个重要设备,起着重要的作用,根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。
其中,汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。
本次课程设计主要研究发电厂给水控制系统,即锅炉汽包水位控制。
其要求是提供合格的蒸汽,使锅炉发汽量适应符合的需要。
为此,生产过程的各个主要工艺参数必须加以严格控制。
锅炉设备是一个复杂的控制对象,主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。
主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。
发电厂锅炉给水控制系统1.概述大型火力发电机组由锅炉、汽轮机发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。
工艺流程复杂,设备众多,管道纵横交错,有上千个参数需要监视、操作和控制,这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行,并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性,尤其是大型骨干机组。
大型发电单元机组是一个以锅炉,高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。
锅炉作为电厂中的一个重要设备,起着重要的作用,根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。
其中,汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。
本次课程设计主要研究发电厂给水控制系统,即锅炉汽包水位控制。
锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统。
在锅炉运行中,水位是一个很重要的参数。
若水位过高,则会影响汽水分离的效果,使用气设备发生故障;而水位过低,则会破坏汽水循环,严重时导致锅炉爆炸。
同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大,而汽包的体积相对来说较小,所以锅炉水位控制显得非常重要。
浅谈电厂锅炉运行问题摘要:目前,我国火电厂自动化技术的理论研究和技术研究已经逐渐成熟。
随着电厂生产规模的不断扩大,锅炉生产的自动化技术越来越高,而电厂锅炉是整个生产设备系统的核心和关键。
目前,在电厂发展过程中,如何提高锅炉运行效率是当前需要解决的重要问题。
为了适应社会发展的需要,火电厂必须进行技术改造和创新,将火力发电的专业知识运用到生产实践中,实现全过程控制和生产管理控制。
鉴于此,结合笔者多年的工作经验,对电厂锅炉运行和设备维护提出几点建议,仅供参考。
关键词:电厂;锅炉运行;工厂维护1电站锅炉运行分析锅炉是电厂生产中最重要的设备。
锅炉正常运行时,各参数系数处于稳定平衡状态。
但是,如果一个参数系统或某个参数数据发生变化,其他参数也会发生变化,也就是说,当参数发生变化时,锅炉的负荷也会发生变化,这必然会对其他机组和设备产生不利影响。
因此,在锅炉运行过程中,有必要对锅炉的参数进行监控,以保证电站锅炉的稳定运行。
锅炉机组设备正常运行时,各参数是一个有机的整体,形成了密切的联系和不可分割的关系。
这些系数处理相对动态和平衡的状态。
一个参数的任何变化都会改变其他参数的运行指标,每个运行参数都需要保持平衡状态。
如果运行参数有问题,则需要调整其他运行参数。
比如锅炉机组的负荷与锅炉产生的蒸汽锅炉保持平衡,电厂中的锅炉机组由于高温高压运行,内部结构容易损坏。
在电站锅炉运行过程中,需要实时监测和控制锅炉的所有运行参数和工况,以保证锅炉始终处于良好的生产状态。
2大型燃煤电厂锅炉运行现状分析2.1氮氧化物的排放分析人们越来越重视环保,加强空气管制必然导致排放指标更加严格。
因此,对于大型燃煤电厂锅炉运行的现状,氮氧化物的排放监测是绩效考核的基本要求。
锅炉内的燃料燃烧时,气体中的氮气在高温下与氧气反应生成氮氧化物。
在这个过程中,温度影响很大。
因此,降低烟气温度,缩短烟气在锅炉高温区的停留时间,是减少氮氧化物产生需要考虑的问题。
浅谈火力发电厂集控运行的汽水系统与锅炉控制发布时间:2021-06-24T06:39:17.518Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第6期作者:赵成菲[导读] 汽水系统是火力发电站的重要组成部分,锅炉、汽轮机和加热器等是汽水系统的主要组成部分。
华电新疆发电有限公司昌吉分公司新疆 831100摘要:随着社会经济的不断发展,电力系统的管理也在逐步升级,传统的技术管理模式已不能满足电力系统的发展需求,它也逐渐被先进的集控操作系统技术所取代,并在开发和管理中得到应用在火力发电厂中,集控系统运行技术也得到了广泛的应用,在这种技术的作用下,不仅可以有效地进行能源的开发、管理和控制,而且可以有效地降低电厂运行成本。
电厂运行的安全稳定也能得到最大化,电厂的经济效益和社会效益也将得到有效保障。
关键词:火力发电站;集中运行;汽水系统;锅炉控制;分析1汽水系统概述汽水系统是火力发电站的重要组成部分,锅炉、汽轮机和加热器等是汽水系统的主要组成部分。
总的原则是:锅炉及时供水后,水进入汽包。
此时燃料将被燃烧产生大量热能,热能将锅筒中的水加热,一旦锅筒中的水被加热,它就会变成一种能量非常高的蒸汽,蒸汽可以驱动汽轮机,它将热能转化为机械能,使整个化石燃料发电站得以发电在持续的基础上。
而用过的蒸汽,经过一系列的工序回到锅炉。
整个过程循环往复,不停地为汽水系统正常运行与工作进行能量的充盈与释放。
2锅炉运行概况锅炉是汽水系统中非常重要的一部分,它可以在火力发电的整个过程中起到维持电力正常输送的作用。
通常燃料在锅炉里燃烧。
燃烧的燃料产生大量的热能,将锅炉内的水转化为蒸汽,蒸汽中所含的巨大热能使汽轮机运转,并最终转化为电能。
但由于锅炉类型的区别,并不是每台锅炉都有相同的燃烧方式,相同的水容量,有的锅炉甚至连汽水循环的方式也有所区别。
通常对于技术人员来说,锅炉汽包内所含的水,是需要实时监测的数据。
因为汽包内的水汽量有一个相对明确的适宜范围,一旦超出这个范围,无论过高还是过低,都会给锅炉的日常运行带来不良影响。
672023.08.DQGY发电厂锅炉和汽轮机组的协调控制系统分析王 川(国能天津大港电厂)摘要:目前,我国的电力资源仍以火力发电为主,同时,核电、风电、太阳能等新能源发电也正在逐步发展。
火电机组的调节控制对象多为锅炉和汽轮机两个部分。
作为能源压舱石,火电厂在能源安全方面仍有举足轻重的作用。
由于电厂的总装机容量在不断增加,国内电力集团旗下电厂机组容量也在不断增加,这就使得电力市场呈现出更加复杂的局面。
这一形势下,如何实现电力企业,特别是火电机组锅炉和汽轮机协调运行的控制,就成为值得研究的问题。
这一问题的解决,将会给发电厂带来巨大的经济效益和社会效益。
同时,对我国实现节能减排的目标也有着重要意义。
从目前国内外火力发电机组协调控制系统应用的发展趋势来看,已经取得良好的效果。
尤其是随着我国能源结构的不断调整和优化以及电厂运行调节手段的不断创新和优化,火电厂锅炉和汽轮机协调控制系统已经成为我国火电厂发展过程中十分重要的一部分。
本文对该系统进行较为全面的介绍和分析。
关键词:锅炉;汽轮机;协调控制系统0 引言协调控制系统是我国发电厂目前运用最为广泛的一种技术,其对我国的电力发展产生着深远的影响。
由于火电机组中的锅炉和汽轮机组均存在着独特性,所以在实际运行中,两者都必须谨慎操作,如此才能实现资源的高度利用。
本文对协调控制系统下火电机组中锅炉和汽轮机组展开合理分析。
1 系统特点该系统的设计与以往的系统有着一定的不同,其主要特点:①在对锅炉和汽轮机进行控制时,该系统将锅炉主蒸汽压力作为控制器的一部分。
在控制过程中,通过对锅炉主蒸汽压力和汽轮机压力之间进行有效联系,使得二者能够协同工作,进而实现锅炉主蒸汽压力的调节控制。
②在对系统进行设计时,主要是通过控制锅炉主蒸汽压力和汽轮机主蒸汽压力之间的比例关系,从而使两者能够进行协调。
③在对锅炉和汽轮机协调控制时,需要对二者之间的协调关系进行有效联系。
为了实现这一目的,就需要分别对二者进行独立调节。
浅谈发电厂锅炉汽轮机组协调控制系统梁钧凯发布时间:2021-09-29T07:47:55.246Z 来源:《福光技术》2021年13期作者:梁钧凯[导读] 以此来达到发电厂锅炉水、风、煤三者的协调运作的目的。
北京国电电力有限公司大连开发区热电厂 116600摘要:随着我国科学技术的快速发展,单元机组容量已从300MW 发展到1000MW。
由于目前发电厂对新型能源的使用尚不够完全成熟,因此,我国发电厂最为主要的发电形式依旧是火力发电。
而在火力发电厂中,DCS 控制系统在火电厂的成功应用,大大提高了电站控制领域的自动化水平。
同时为了响应国家节能降耗的号召,对锅炉和汽轮机组的协调控制提出了更高的要求。
关键词:DCS 控制系统;锅炉;汽轮机组;协调控制系统协调控制系统的主要控制思想是将汽轮机组与发电厂中的锅炉作为一个整体,协同完成对机组负荷以及发电厂锅炉蒸汽压力的控制,以此来达到发电厂锅炉水、风、煤三者的协调运作的目的。
1发电厂锅炉和汽轮机组协调控制系统的组成和策略分析1.1协调控制系统的基本组成基本构成如图 1:1.3汽轮机、锅炉控制方式策略分析①锅炉跟随(BF)方式其控制特点:一是对于燃烧侧扰动,造成的汽压波动较大。
二是能很好的利用机组的蓄热能力使输出功率有较迅速响应。
控制框图如图 3。
在大系统大数据这一大背景下,将火电机组控制系统与计算机技术充分结合,以数字化的方式将锅炉跟随运作中的相关信息进行相应转化,并输入到控制版面,进行相应的操作指示。
如此一来,能够加大火电机组输出公里的响应速度。
②汽轮机跟随(为TF)方式汽轮机跟随方式的基本工作原理是:由锅炉调节机组的输出电功率,汽轮机调节汽压。
其控制特点:一是汽压波动小,有利于主蒸汽压力的控制。
二是由于没有利用锅炉的蓄热能力,有较大的迟延;因此适应负荷变化能力差,不利于带变动负荷和参加电网调频。
其控制框图如图 4:1.4机炉协调控制策略的分析①间接能量平衡(IEB)控制策略当负荷指令 N0 改变时,汽轮机主控制器先改变汽轮机调节汽门开度,从而使机组输出功率 NE 迅速与 N0 趋向一致。
浅谈发电厂集控的汽水系统与锅炉控制
随着我国经济的发展,对能源的需求量也日益增加,发电厂的容量不断提高,这也给发电厂的集控系统提出了更高的要求,本文结合作者自身工作实践,介绍了发电厂的汽水循环系统,详细分析和研究了锅炉的三种控制方式,希望能为广大同行提高有益经验。
标签:发电厂;集控;汽水系统;锅炉控制
引言
随着我国国民经济的进步和电力工业的飞速发展,现代发电厂正向着规模化和集中控制的方向发展。
大容量和特大容量的发电厂不断增多。
近年来,我国建设的火电厂中,至少为300MW的发电机组,目前还有一批600MW和1000MW 的超临界和超超临界机组将投运。
火电厂的工作原理即为利用燃料燃烧所产生的热量来加热锅炉中的水,使其受热后成为蒸汽和过热蒸汽,这些具有很大热量的蒸汽推动汽轮机转动,产生的动能带动发电机发电。
火电厂的集控运行是指利用计算机、控制、通信、图形显示技术,对火电厂的生产和运行过程进行集中控制,将机、炉、电的控制集合为一体的方法,包括正常情况下的运行状态和参数的监视、紧急情况下的事故处理和启停机控制等。
对于现代火电厂来说,锅炉、汽轮机和发电机是其三大核心设备。
下文中,将就发电厂集控运行中的汽水系统和锅炉控制展开研究。
1 发电厂集控的汽水系统
发电厂主要有三大主系统:燃烧系统、汽水系统和电气系统。
其中,发电厂的汽水系统主要由锅炉、汽轮机、凝汽器、加热器、除氧器等组成,包括给水系统、水冷系统和补水系统三个方面。
汽水系统的循环图如下图1所示:
由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器等设备组成,汽水系统主要任务是使锅炉中的水汽经过吸收-蒸发-过热处理等环节后,成为过热蒸汽。
如上图1所示,汽水系统主要由汽包、水冷壁、过热器和再热器、省煤器等构成。
锅炉给水后,汽包接收省煤器的来水,锅炉内燃料燃烧产生的高温烟气加热汽包中的水,产生的高温蒸汽经过过热器加热,汽包中出来的饱和蒸汽变为过热蒸汽,推动汽轮机旋转,带动发电机做功,在汽轮机高压缸中,经过膨胀做功的蒸汽再引入再热器,再次升温后送入汽轮机再次做功,达到能量的最大化使用。
汽轮机中的凝汽器则将汽轮机排气口排出的气体经过冷却后凝结为水,经过低压加热器加热,并经过除氧器除去水中妨碍传热和腐蚀金属的游离氧,再经高压加热器加热后送回锅炉,补充水系统用来在锅炉和汽轮机之间补充工质损失。
经过
如图中所示过程后,发电厂就完成了一次完整的汽水循环。
2 发电厂集控的锅炉控制
锅炉是火力发电厂的三大核心设备之一,在发电厂的运行中,燃料首先在锅炉的炉膛中燃烧,成为很高温度的烟气,当烟气从锅炉的水管中流通时,加热了锅炉内的水,使之成为饱和蒸汽,再经过过热流程,成为过热蒸汽,最后通过管道去推动汽轮机做功。
锅炉根据容量、燃烧方式、循环方式等的区别,又可以分为各种不同类型。
我单位所使用的为哈尔滨锅炉厂生产的2330MW锅炉,使用亚临界参数、一次中间再热、单炉膛、自然循环汽包炉,固态干式排渣。
锅炉的汽包水位是锅炉运行的一个重要参数,反映出锅炉的蒸汽量与给水量的关系。
汽包的水位太高或太低,都会对锅炉的正常运行带来不利影响。
当汽包水位过高时,内部的蒸汽空间变小,产生蒸汽饱和水量大,影响蒸汽质量。
当汽包水位过低时,因补水不及时,蒸汽产生量会急剧加快,造成缺水,干锅,甚至发生爆炸事故。
所以,锅炉的给水自动控制系统是锅炉的控制中的核心环节。
在锅炉的给水控制中,需要注意的是当锅炉中的蒸汽增加时,由于锅炉的汽泡量也随之增加,产生的“虚假水位”现象,“虚假水位”现象可能引起控制系统减少给水量,进而加剧蒸汽和给水量之间的不平衡,带来水位偏差。
现代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变送器将实测的汽包水位信号PID送到调节器,与给定的定值比较偏差,再根据偏差来决定调节信号,并经运算放大器输出信号。
也即单冲量给水控制系统只根据汽包水位PID的变化来控制给水阀门开度,决定水位的给定值。
单冲量给水控制系统控制简单,运行可靠,但是其不能反映出“虚假水位”的现象,控制器可能反向误动作。
另外,它对蒸汽量和给水量的扰动也不够灵敏,所以,其仅适用于蒸汽量比较稳定的较小容量锅炉。
(2)双冲量给水控制系统
双冲量给水控制系统使用锅炉水位变化量H和蒸汽量信号D这两个变量来协同控制调节器,决定锅炉的进水量。
双冲量给水控制系统弥补了单冲量给水控制系统的不足,当蒸汽量发生变化时,虽然锅炉水位变化量H已经很难测量准确,但蒸汽量信号D将使给水调节阀动作,进而给出控制信号,增加给水量来抵消“虚假水位”影响。
双冲量给水控制系统适用于蒸汽量经常变化的锅炉。
虽然可以抵消“虚假水位”影响,但同单冲量给水控制系统相同,它仍然不能及时反映和补偿给水扰动。
随着现代锅炉向着大容量的方向发展,参数也随之复杂。
一般情况下,锅炉的容量越大,汽包的容量和容许波动的量都越小,当给水量不足引起缺水现象时,更容易发生事故,另外,如果几台较大容量的锅炉并列运行,还可能发生水位控制互相干扰的情况。
这种情况下,双冲量给水控制系统由于不能反映给水量的自发变化和扰动,已经不再适用,在此背景下,产生了三冲量给水控制系统。
(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:
单级三冲量给水控制系统使用汽包水位H为主要控制信号,将蒸汽流量D 作为前馈信号,给水量W作为辅助反馈信号,即为三冲量给水控制系统。
三个控制量之间互相反馈,来协调控制。
蒸汽量D发生变化时,调节器随之动作,调节给水量W。
给水量W发生变化时,调节器也随之动作,控制给水量W在合适位置。
(b)串级三冲量给水控制系统:
串级三冲量给水控制系统分为主副两个调节器。
汽包水位H为主调节器的控制信号,用来控制副调节器进行水位校正。
而副调节器除了接收控制信号H 以外,还接收给水量W和蒸汽量D这两个控制信号。
这样,当蒸汽量D发生扰动时,副调节器随之动作,控制给水流量W。
当给水量W发生扰动时,副调节器随之动作,使给水量W维持恒定。
三冲量给水控制系统的结构较之前两种复杂,但是它有效的弥补了单冲量和双冲量系统的不足,是目前控制大型容量锅炉最有效的方式,也是目前发电厂最常用的控制方式。
上述各种控制系统中,测量汽包水位的变送器均为三重化,最终的水位信号从中选出一路,当汽包发生故障时,也可由控制人员来决定切换至另一路信号,确保安全稳定运行。
3 结束语
发电厂的汽水系统和锅炉控制是一个极其复杂的系统,实际的电厂集控运行中,包括锅炉的水位控制、温度控制、节能控制等多个方面,随着计算机、自动控制等4C技术的发展,我国火电厂的集控控制正向着更加智能化的方向发展。