125MW机组自动调节系统分析及改进

1、前言 　　根据主、辅机的可控性，锅炉主要调节系统采用V187MA-FE型单回路指示调节器；对机炉辅机、除氧给水等调节系统采用II型电动组合仪表。 2、概述 　　菏泽电厂计有32套自动调节系统，每台机组16套，即燃烧过程调节系统，包括燃料调节、送风调节和炉膛负压调节，汽包水位调节系统，汽温调节系统，包括过热汽温调节2套和再热汽温调节2套，辅机调节系统有：磨煤机调节系统，包括磨煤机出口温度调节2套和入口负压调节2套，连排水位调节系统，凝汽器水位调节系统，高、低加水位调节统5套，除氧器水位调节系统，轴封压力调节系统。 另外，设计还有外围调节系统，即：化水处理调节系统，包括#1、#2预热器出口温度和碱加热温度调节，热网加热器调节系统，包括#1、#2热网加热器水位调节，启动炉调节系统，包括#1、#2除氧器压力调节。 2.1 V187MA-FE型调节器功能 　　该调节器是在控制回路单元上，进行直接数字控制的单回路控制器，它可以实现高功能和控制运算功能的自由组合，如图1所示。 　　该调节器除配有标准PID控制外，还具有标准的非线性控制及前馈控制等功能，这在过去的模拟仪表中，需要附加电路才能实现，另外，从运算功能来讲，除配备加、减、乘、除功能外，还具备开方，温度、压力补偿，选择器，报警，一次滞后，变化率，延时等；可选用程序函数发生器和顺序控制所用的记时器，计算器，触发器，模拟积算器等功能，可进行串级控制和自动选择控制，可组成不同的控制系统。 2.2调节系统构成 　　由于V187MA-FE型调节器在结构设计上，同过去的模拟指示调节器一样，所以，使用时没有不协调感，可以同过去的调节器并列使用，设定拨盘以及A/M切换旋钮等的形状一样，显示和操作等一致，并且，正面的机壳的尺寸与DDZ-III型调节器基本一样，它们都具有如图2所示的系统结构。 　　为了提高调节系统的运行安全可靠性，在建设资金紧张的情况下，我们仍争取重要参数采用先进的1151系列电容式变送器，从运行实际情况来看，正常运行时间明显大于DDZ-II型变送器，尽管投资多了几十万元，但在生产过程中却大大节省了检修的人力物力，降低了备品配件费用；在#1机大修期间，我们把汽机调节系统由II型改为III型，提高了调节系统品质。 　　调节系统的自动运行，使运行人员从频繁的操作劳动中解脱出来，在系统自动调节发生故障的情况下，运行人员可以立即把操作器由自动切换至手动，按热力系统的参数要求，直接远方操作，即使手动操作失灵，也可以就地将电动执行器的手动/电动把手置于手动位置，拉出手摇柄就地操作，为检修人员的维护赢得时间，生产运行的实践证明，上述措施是可行的。 2.3主要调节设备配置 　　每台机组的调节系统主要设备置情况如表1所示： 注：#1机大修，将汽机调节系统由II型改为III型，相应的V187MA-FE型调节器为17台，DTL-231型调节器为5台。 3、调节系统功能及改进情况 3.1燃料调节系统 　　该系统以燃料量调节蒸汽流量，维持过热器出口蒸汽压力恒定，采用串级调节，付回路保证调节燃料量，取速度级压力信号引入主回路，进行前馈控制，操作部分选用一台模拟操作指示器，对12台给粉机进行总操作，并设置3台同操器，对给粉机进行分层操作。 给粉机工作环境差，漏粉多,温度高，多次发生电磁转差离合器卡住，励磁线圈松动或断路等异常现象，影响滑差电机的正常运行；滑差电源从专用柜单独引出，有备用，以防失掉电源，引起锅炉灭火；另外，给粉自流现象严重。 　　改进:1、由于该系统设计，没有考虑媒质变化和煤粉投入层数变化的影响，不能投入自动，改为能量平衡控制系统，调节系统重新设计。 PO·Pt/P1=K（P0-P1）+Pt=KdPb/dt+Pt 能量信号 热量信号 　　2、利用#1机大修，改为变频调节，以便消除给粉自流，改善给粉机调节特性。 3.2送风调节系统 　　控制送风量，保证燃烧经济性，采用燃烧一空气系统并采用氧量修正，使过剩空气系数保持在最佳值，提高锅炉燃烧效率。 由于锅炉送风量偏小，测量送风量的翼形动压管被切除，以增大送风量，这样，调节系统无法取得送风量信号，只能远操送风挡板调节。 改进：1、系统不能投入，一次总风压波动太大。原设计系统不适合热风送粉的锅炉，改用一次总风压的控制系统，不需要更改主设备和控制设备。2、利用#1机大修，恢复送风量信号。 3.3炉膛负压调节系统 　　调节引风量，使之与送风量相配合，保证炉膛负压稳定。负压调节系统为单冲量带执行机构的定值调节系统，为了消除送风挡板开度变化时对炉膛负压的影响，引入送风指令进行动态耦合，按照负荷变化，使燃料量、送风量和引风量同时协调地变化，再按炉膛负压偏差信号来进行校正——细调，静态时，动态耦合装置没有输出，故炉膛负压保持为给定值。 　　由于引风挡板执行器露天布置，雨雪天气时，经常发生进水，调节回路短路，电源接地等现象，严重影响了调节系统的正常运行，现已安装好执行器防护罩，运行情况得以改善。 该自动调节系统为单级系统，不能投入自动的主要原因是送风系统未能投入，若送风自动调节系统能投入运行，则炉膛负压自动调节系统也能投入运行。 3.4汽包水位调节系统 　　给水调节系统为全程调节系统，在锅炉启动、停炉和正常运行过程中，调节系统通过控制方式和调节机构的切换，选择最佳的调节方式，满足不同负荷下对调节品质的要求，切换原则为：负荷＜80%额定负荷切换为单冲量调节系统；负荷＞80%额定负荷时切换为三冲量调节系统，详细情况可参考如图3所示的给水调节系统构成方框图。 　　该系统为串级三冲量系统，据我们了解，该系统曾经投入过运行，现在不能投入，主要原因是给水泵的耦合器不好使；我们认为给水三冲量系统，理论上绝对正确，建议更换耦合器。 　　改进：1、原设计中，采用了主汽温度、汽包压力及调节阀压差信号，以满足锅炉高、低负荷运行过程中，调节系统的控制要求。此机组不担任调频任务，正常运行中，过热汽温、汽压变化偏离设计值不远，引起蒸汽密度变化不大，由此造成的流量误差在允许范围内，根据实际情况，在调试中没有采用。这样，原设计中的两个调节器，现只用一个就能满足系统调节要求，减少了一个价格昂贵的调节器，改进后的调节系统如图4所示。 　　2、该系统为串级三冲量系统，曾经投入自动运行，目前，不能投入的主要原因是给水泵的偶合器特性不好，由上海电力修造厂生产的给水泵代替上海水泵厂的产品后，恢复正常。 3.5蒸汽温度调节系统 　　热汽温系统为二级喷水减温控制，其中，一级为辐射过热器，二级为对流过热器，一级喷水为手动，二级喷水为自动；再热汽温自动调节系统也为喷水减温控制。 　　过热汽温和再热汽温的调节机构存在问题较多，一是质量问题，调节阀门常常卡涩，以致于执行器动作不了，有时将拉杆连接的输出拐臂拉裂而损坏。二是调节阀流量特性问题，考虑到调节阀门由于流蚀等，对阀芯、阀座磨损的影响，大修时，更换了一次调节阀，并做了一次流量特性试验，结果如下： 汽温调节阀流量特性试验 利用表2可做出调节阀的流量特性曲线，如图5所示 注：а.直线性调节阀，ь.等百分比调节阀，с.快开性调节阀，d.抛物线性调节阀。 　　从调节角度看，希望在各种负荷下具有相同的调节精度，由图6所示的特性曲线分析，可知等百分比阀门具有这种特性，抛物线次之，直线阀和快开阀更差，其中，尤以快开阀最差，而汽温调节阀特性接近最差的快开阀特性。 　　改进：1、汽温调节门改为进口L-120-MOD20型调节门，改善流量特性。 　　2、过热汽温不能投入自动的主要原因是系统设计不合理，与机组的运行方式不一致。改进方案如下： 1）原设计方案不变，更改一下运行规范，当负荷变化时，使一级喷水阀门人为参加调节，不要全关。 2）使一级喷水变为自动调节，系统采用按温差控制的系统方案．该系统改造，第一种方法不需要改动主设备，控制设备基本不变，第二种方法也不需改动主设备，但需增加控制设备——4个单回路调节器。 　　再热汽温不能投入自动的主要原因是阀门全关时，再热汽温仍然偏低，我们认为该系统不能投入不是热控问题，是再热系统受热面偏小所致，解决的办法可更改再热器受热面，该系统改进需动主设备。 4、总结 　　根据现场扰动试验，修改控制程序，整定系统参数，提高了调节品质，各项指标符合规定的要求。但在安装、调试及试运过程中，也逐渐暴露出一些不足之处，有待进一步改进和完善。 1、调节系统生产现场维护量最大的要数电动执行机构 　　例如，无阀位反馈信号，操作不动，失掉操作电源（烧保险）等等，许多场合是由于周围环境潮湿（执行机构上方漏水，打扫卫生时用水冲洗附近地面等），引起执行机构线路板、接线盒、插头等处进水，绝缘破坏；建议生产厂家在这些部位增强密封性能，由普通型接线盒<