CN112097241A - 一种汽轮机fcb试验汽包水位控制前馈结构及其控制方法 - Google Patents

一种汽轮机fcb试验汽包水位控制前馈结构及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水位控制前馈结构，尤其是一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构及其控制方法。包括汽包、给水管和蒸汽进管，所述的汽包中设有汽包水位测量传感器，所述的给水管中设有给水流量测量传感器，所述的蒸汽进管中设有蒸汽流量测量传感器，所述的汽包水位测量传感器中的汽包水位测量值Ⅰ与汽包水位设定值进行比对。给水控制系统自动适应FCB工况或甩负荷试验，避免了因为机组FCB\甩负荷给水流量大幅度波动，满足FCB\甩负荷的要求，并且安全性高，可靠性好，结构简单。

Description

一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种水位控制前馈结构，尤其是一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构及其控制方法。
背景技术
在机组处于FCB工况或甩负荷试验过程中，汽轮机侧提前触发OPC功能快关进汽调节阀，快开高低旁路，开锅炉侧压力控制阀，汽机侧主蒸汽压力急剧上升后急剧下降，同时主蒸汽流量急剧下降导致汽包水位快速上升出现虚假水位，当汽包水位处于三冲量控制时，给水主控将会快速减少供水量，造成水位短暂上升后急剧回落，导致汽包水位低触发锅炉MFT保护动作。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种在机组触发FCB工况或甩负荷试验时，自动切换给水主控主蒸汽压力折算的蒸汽流量前馈为锅炉吨煤产汽量折算的蒸汽流量前馈，可避免FCB/甩负荷试验过程中旁路流量不可计算，使单元机组汽包水位可控，防止汽包水位低触发锅炉MFT保护动作的一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构及其控制方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构，包括汽包、给水管和蒸汽进管，所述的汽包中设有汽包水位测量传感器，所述的给水管中设有给水流量测量传感器，所述的蒸汽进管中设有蒸汽流量测量传感器，所述的汽包水位测量传感器中的汽包水位测量值Ⅰ与汽包水位设定值进行比对；
汽包水位测量传感器：为主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输出信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；
蒸汽流量信号传感器：是前馈信号，防止由于虚假水位而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；
蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差；
当给水流量变化时，测量设备前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构的控制方法，按以下步骤进行：
在机组FCB或甩负荷试验过程中，汽轮机侧提前触发OPC功能快关进汽调节阀，快开高低旁路，开锅炉侧压力控制阀，汽机侧主蒸汽压力急剧上升后急剧下降，同时主蒸汽流量急剧下降导致汽包水位快速上升出现虚假水位，当汽包水位处于常规三冲量控制时，给水主控将会快速减少供水量，造成水位短暂上升后急剧回落至危险水位，但给水主控蒸汽流量前馈在FCB或甩负荷试验过程中通过一个切换模块切换至锅炉设计总燃料量的折算蒸汽流量替代实际蒸汽流量，根据实际运行情况可手动修正偏差，通过速率限制模块区分50％试验工况和100％试验工况下的速率限制，限制上限按照最大吨标煤产汽量，此时系统可模糊判断蒸汽流量，减少虚假水位的影响，维持给水系统的稳定；
上述锅炉设计总燃料量的折算蒸汽流量替代实际蒸汽流量依据热力学第一定律；煤粉在锅炉中燃烧加热锅炉汽包中的水，产生具有一定温度和压强的蒸汽，这个过程是把燃料的化学能转化为蒸汽的内能，能量转换过程为：
△U＝W+Q
△U：内能的改变量，增加取正值，减小取负值；Q：热量，吸热取正值，放热取负值；W：功，外界对系统做功取正值，系统对外界做功减小取负值；
锅炉燃烧过程复杂，做功情况极难计算，在计算吨煤产汽量的过程中引入锅炉热效率η，公式简化为：
△U＝Q*η
式中△U为水转化为蒸汽吸收的总内能，Q为煤的总发热量，η为热效率，吨煤产汽量表达式：
Q(吨)/△U(吨)*η＝吨煤产汽量
在不同的压力温度下，饱和水蒸气热力性质不同，不同工况下产生一吨饱和蒸汽需要的热量也不相同，具体计算可依据饱和水蒸气焓值表。
在锅炉不同负荷下，对吨煤产汽量进行计算，修正煤-蒸汽流量折算函数，可有效提高函数的准确性，在锅炉FCB\甩负荷试验时，减少虚假水位对锅炉汽水系统的影响，维持FCB\甩负荷试验过程中汽包水位的可控性。
例如：13MPa饱和蒸汽焓值约为2661.8kJ/kg，常温常压水的焓值约84kJ/kg，锅炉设计煤种为烟煤20930kJ/kg计算,锅炉热效率80％，带入上述公式，可得：
Figure BDA0002641972480000031
本发明为一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构及其控制方法，通过切换给水控制蒸汽流量前馈，可有效防止FCB工况或甩负荷试验时，主蒸汽压力发生剧烈变化后产生的“虚假水位”对水位控制的影响。通过本发明，给水控制系统自动适应FCB工况或甩负荷试验，避免了因为机组FCB\甩负荷给水流量大幅度波动，满足FCB\甩负荷的要求，并且安全性高，可靠性好，结构简单。
附图说明
图1是本发明的汽包水位三冲量调节结构图；
图2是本发明的前馈切换结构图。
附图中：sp是指setponit，汽包水位的设定值；PV就是processvalue，汽包水位的测量值；PID为控制模块，汽包水位控制是串级三冲量控制方式；Σ是加法运算的符号，这个是参照SAMA图的图例来绘制的。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：如图所示，一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构，包括汽包、给水管和蒸汽进管，所述的汽包中设有汽包水位测量传感器，所述的给水管中设有给水流量测量传感器，所述的蒸汽进管中设有蒸汽流量测量传感器，所述的汽包水位测量传感器中的汽包水位测量值Ⅰ与汽包水位设定值进行比对；
汽包水位测量传感器：为主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输出信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；
蒸汽流量信号传感器：是前馈信号，防止由于虚假水位而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；
蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差；
当给水流量变化时，测量设备前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构的控制方法，按以下步骤进行：
在机组FCB或甩负荷试验过程中，汽轮机侧提前触发OPC功能快关进汽调节阀，快开高低旁路，开锅炉侧压力控制阀，汽机侧主蒸汽压力急剧上升后急剧下降，同时主蒸汽流量急剧下降导致汽包水位快速上升出现虚假水位，当汽包水位处于常规三冲量控制时，给水主控将会快速减少供水量，造成水位短暂上升后急剧回落至危险水位，但给水主控蒸汽流量前馈在FCB或甩负荷试验过程中通过一个切换模块切换至锅炉设计总燃料量的折算蒸汽流量替代实际蒸汽流量，根据实际运行情况可手动修正偏差，通过速率限制模块区分50％试验工况和100％试验工况下的速率限制，限制上限按照最大吨标煤产汽量，此时系统可模糊判断蒸汽流量，减少虚假水位的影响，维持给水系统的稳定；
上述锅炉设计总燃料量的折算蒸汽流量替代实际蒸汽流量依据热力学第一定律；煤粉在锅炉中燃烧加热锅炉汽包中的水，产生具有一定温度和压强的蒸汽，这个过程是把燃料的化学能转化为蒸汽的内能，能量转换过程为：
△U＝W+Q
△U：内能的改变量，增加取正值，减小取负值；Q：热量，吸热取正值，放热取负值；W：功，外界对系统做功取正值，系统对外界做功减小取负值；
锅炉燃烧过程复杂，做功情况极难计算，在计算吨煤产汽量的过程中引入锅炉热效率η，公式简化为：
△U＝Q*η
式中△U为水转化为蒸汽吸收的总内能，Q为煤的总发热量，η为热效率，吨煤产汽量表达式：
Q(吨)/△U(吨)*η＝吨煤产汽量
在不同的压力温度下，饱和水蒸气热力性质不同，不同工况下产生一吨饱和蒸汽需要的热量也不相同，具体计算可依据饱和水蒸气焓值表。
在锅炉不同负荷下，对吨煤产汽量进行计算，修正煤-蒸汽流量折算函数，可有效提高函数的准确性，在锅炉FCB\甩负荷试验时，减少虚假水位对锅炉汽水系统的影响，维持FCB\甩负荷试验过程中汽包水位的可控性。

Claims (2)

1.一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构，其特征在于：包括汽包、给水管和蒸汽进管，所述的汽包中设有汽包水位测量传感器，所述的给水管中设有给水流量测量传感器，所述的蒸汽进管中设有蒸汽流量测量传感器，所述的汽包水位测量传感器中的汽包水位测量值Ⅰ与汽包水位设定值进行比对；
汽包水位测量传感器：为主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输出信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；
蒸汽流量信号传感器：是前馈信号，防止由于虚假水位而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；
蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差；
当给水流量变化时，测量设备前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机FCB试验汽包水位控制前馈结构的控制方法，其特征在于按以下步骤进行：
在机组FCB或甩负荷试验过程中，汽轮机侧提前触发OPC功能快关进汽调节阀，快开高低旁路，开锅炉侧压力控制阀，汽机侧主蒸汽压力急剧上升后急剧下降，同时主蒸汽流量急剧下降导致汽包水位快速上升出现虚假水位，当汽包水位处于常规三冲量控制时，给水主控将会快速减少供水量，造成水位短暂上升后急剧回落至危险水位，但给水主控蒸汽流量前馈在FCB或甩负荷试验过程中通过一个切换模块切换至锅炉设计总燃料量的折算蒸汽流量替代实际蒸汽流量，根据实际运行情况可手动修正偏差，通过速率限制模块区分50％试验工况和100％试验工况下的速率限制，限制上限按照最大吨标煤产汽量，此时系统可模糊判断蒸汽流量，减少虚假水位的影响，维持给水系统的稳定；
上述锅炉设计总燃料量的折算蒸汽流量替代实际蒸汽流量依据热力学第一定律；煤粉在锅炉中燃烧加热锅炉汽包中的水，产生具有一定温度和压强的蒸汽，这个过程是把燃料的化学能转化为蒸汽的内能，能量转换过程为：
△U＝W+Q
△U：内能的改变量，增加取正值，减小取负值；Q：热量，吸热取正值，放热取负值；W：功，外界对系统做功取正值，系统对外界做功减小取负值；
锅炉燃烧过程复杂，做功情况极难计算，在计算吨煤产汽量的过程中引入锅炉热效率η，公式简化为：
△U＝Q*η
式中△U为水转化为蒸汽吸收的总内能，Q为煤的总发热量，η为热效率，吨煤产汽量表达式：
Q(吨)/△U(吨)*η＝吨煤产汽量
在不同的压力温度下，饱和水蒸气热力性质不同，不同工况下产生一吨饱和蒸汽需要的热量也不相同，具体计算可依据饱和水蒸气焓值表。
在锅炉不同负荷下，对吨煤产汽量进行计算，修正煤-蒸汽流量折算函数，可有效提高函数的准确性，在锅炉FCB\甩负荷试验时，减少虚假水位对锅炉汽水系统的影响，维持FCB\甩负荷试验过程中汽包水位的可控性。
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