直流给水自控系统

直流给水自控系统篇1

1 给水流量扰动下直流锅炉动态特性

超临界直流锅炉机组与以往的机组存在着一些差异, 首先是系统的相关性, 在这种直流锅炉中一个参数的变化可能会直接影响到其他的参数。由于没有汽包, 因而过热受热面与蒸发的界限不再清晰, 给水控制系统的运行变化将直接影响机组汽压、汽温等的变化。

直流锅炉的动态特性主要表现在以下几点:第一, 锅炉起始阶段的加热段以及蒸发段, 主汽流量等于给水控制系统的给水流量。第二, 正常情况下主汽压力与给水压力同向变化, 但是当给水流量过高时会导致热汽温和蒸汽的下降, 这时主汽压力不再随给水压力的升高而升高, 反而呈现下降的态势。第三, 机组的功率在整个运行过程中大致在一个稳定的水准, 但是前期会随着主汽流量的增加稍有增高, 之后又会因流量的降低而减小, 但是由于燃料控制在一个相等的水平, 因而变化值并不大。第四, 蒸发量、主汽压力等对给水系统的流量变化的反应存在一个延后的现象, 造成这种现象的原因是给水系统与加热段之间还有一定的距离, 因而给水流量扰动开始时蒸发量并不能及时做出反应, 同时这又造成了其他参数的反应延迟。

2 给水系统控制策略

2.1 湿态下的给水控制

我们将湿态下的锅炉给水控制分为两个部分来具体阐述。首先是蒸汽产生之前, 锅炉加水后在未点火之时不会产生水蒸气, 在此阶段一般水泵不做功, 不需要向直流锅炉中注水, 只需要利用循环泵对锅炉中的水位进行控制即可。当锅炉点火之后便会有蒸汽产生, 随着蒸汽量的不断增加, 分离器的水位也会相应下降, 这时可以先后启动电动给水泵和气动给水泵对机组进行给水补充。在此过程中为了保证机组的正常运行还需要对水冷壁流量进行控制, 一般来说流量应当保持在600t/h以上, 从而为机组的冷却提供保障, 避免机组因为过热引起故障。除此之外随着燃料量、蒸汽量的增加, 锅炉的负荷也不断攀升, 这时就需要通过适当加大给水量, 使其与蒸汽流量相适应, 在此基础上还要保证循环泵的稳定。

2.2 湿态和干态的转换下的给水控制

超临界直流锅炉运行过程中分为湿态和干态两种状态, 机组启动初期给水控制系统可自主进行分离器水位的控制, 之后锅炉随着时间的推移, 燃料投入量和蒸汽量不断增加, 锅炉的符合也不断提升, 渐渐进入到干态 (纯直流负荷方式) , 这时通过温度的控制进行给水量的控制。锅炉启动后随着蒸汽量的增加, 分离器内水量越来越小, 此时的给水流量便需要不断增加, 当分离器入口处的蒸汽干度达到1时, 分离器便停止运作, 此时的省煤器入口处的给水流量与锅炉的给水流量相等。之后锅炉的功率不断增高, 此时由于分离器内的蒸汽过热, 而出口处的温度未达到温度控制的限定值, 这时新产生的蒸汽便起到增高温度的目的。随着燃烧率的继续升高, 分离器出口的温度也达到了温度控制的要求, 此时锅炉正式达到干态, 这时给水控制的主要目的就是维持分离器的燃水比。

2.3 干态时的给水控制

锅炉进行干态运行后, 应当将给水流量与燃料量控制在一定的比例, 从而保证整个系统的稳定运行。燃料量与给水流量呈现一种非线性的函数关系, 这时需要对煤水比调节器进行设定, 从而可以计算出实时给水量的需求, 该仪器的误差在20%左右。除此之外中间点温度具有对给水流量反应快, 延迟较小的特点, 因此可以通过对中间点温度的测定进行给水流量的控制和调整。以上已经介绍过机组反应具有迟延的表现, 这可能会造成给水流量无法适应锅炉燃烧功率升高或下降的要求, 因而在实际的操作中需要通过对其反应延迟时间的测定对最低给水量进行调整。

3 异常工况下的给水控制

3.1 RB工况

当进行RB时, 超临界直流过流的负荷以及压力将呈现下降的趋势, 为了保证下降过程的稳定及目标值的到达, 在此过程中应当将给水控制的自动流量调节切换为手动调节, 从而维持其他运行参数的稳定。除此之外锅炉内的燃料的急剧减少还会导致机组内部的温度的波动, 甚至会导致锅炉内火的熄灭, 为了避免这种情况, 相关的工作人员应当采取相应的助燃措施, 并保证给水量的稳定, 避免炉壁温度过高。RB动作时的给水流量也会大幅下降, 这会导致汽化点的前移, 这会导致内部过热器难以达到适当的温度, 主蒸汽会呈现下降的态势。为了尽可能减少RB对锅炉正常运行的影响, 可以在RB过程中先将减温水调门关闭30s左右后再打开。

3.2高加解列工况

高加解列会导致蒸汽抽送的中断, 这时会使得汽轮机的做功骤然增加, 进而导致锅炉整体的负荷增加。这时给水流量也会降低, 可以通过提高设备转速维持给水流量的稳定。除此之外, 该种工况还会造成锅炉内部水温的大幅降低, 进而造成中间点温度和壁温的下降, 无法维持主汽的温度, 锅炉的整体功率受到影响, 蒸汽能力降低。这时可以将主汽调门打开, 从而维持机组的负荷, 但是这种措施短时有效, 如果时间过长将会导致汽轮机超负荷运转, 汽轮机的气缸以及轮子可能会由于胀差而产生剧烈的震动, 给锅炉的运行带来安全隐患。因此这种工况出现时, 最直接的措施是对系统进行“减负”, 先减少锅炉内的燃料量再减少给水量, 保证水煤比维持在一个相对合理的比例。

3.3给水流量的超驰控制

通过对中间点温度的调节可以实现对给水流量的控制使其适应超临界直流锅炉的运行, 可以满足过热器对温度的要求。但是在一些特殊情况下中间点的温度可能也会出现反应迟延等现象, 这时就会导致过热器超温现象的出现, 这将严重影响直流锅炉的安全运行。这时就需要对给水流量进行超驰控制, 就是通过一些编程的设计让给水流量对过热汽温的升高做出反应, 当温度达到一定的数值时, 给水流量便会自动进行提高。目前已经由部分机组已经进行了给水流量的超驰控制, 在实践中我们发现这种措施可以有效降低因为中间点温度或者焓值变化不显著引起的直流锅炉故障。

4结论

超临界直流锅炉机组作为重要的供电设备, 其安全运行对于保证整个电网的稳定来说至关重要, 而给水控制系统在调节燃水比中又发挥着决定性的作用, 因而相关技术人员应该通过对超临界直流锅炉不同运行阶段的特点分析, 不断进行给水控制系统的优化和改进, 提高其利用效率, 推动我国的电力发展。

参考文献

[1]朱延海.1995th直流锅炉快速减负荷控制策略优化及试验[J].发电设备, 2010 (4) .

[2]谢军.超超临界直流锅炉的给水控制[J].电站辅机, 2012 (4) .

[3]蔡云贵.超 (超) 临界直流锅炉给水控制解决方案[J].电站系统工程, 2014 (1) .

建筑 消防给水系统设计探讨篇2

关键词：消防给水系统技术规范设计

中图分类号：TU99文献标识码：A文章编号：1007-3973(2010)012—113-02

消防给水系统的设计是建筑消防系统设计中一个非常重要的环节，决定着整个设计的成败，它是消防系统中最后一到关卡，直接影响到所有消防系统的有效使用。目前越来越往体型巨大，功能复杂方向发展。如果建筑消防给水系统设计、施工过程中出现漏洞，一旦发生火灾，极易造成重大损失，下面就建筑消防给水系统谈一谈笔者的看法。

1消防水池及室外消火栓

(1)供消防车取水的消防水池的取水口或取水井距建筑(水泵房除外)不宜小于15米(高层不宜小于5米)，这一点对于沿街无内院的建筑来说确实很难做到，国家相关技术规范对此也作了相应的放松。然而部分设计人员认为，既然没有进行强制性规定，即使现场条件满足，也可以不做到15米以上。关于此项内容，笔者认为，设计人员应正确理解规范中“宜”的含义，即没有特殊困难应满足，而不是可做可不做。

(2)当室外消防给水采用临时高压系统，若室内外消防水池及消防泵合用时，此时应慎重考虑室外消火栓出水口压力。规范规定，管道的供水压力应能保证水枪的充实水柱不小于10.0m，对于设计人员来讲，往往出现疏漏的就是室内外合用消防泵时，室外管网上是否需要设置减压设施。

2消防水泵房防水设置

消防泵从水池吸水时，应采用自灌式吸水方式，常采用的自灌式吸水方式是使水泵轴线标高低于水池的工作水位高度。为了满足自灌式吸水及最低水位的要求，水泵房通常是设地下室或半地下室内。而从大多数建成投入使用的地下、半地下泵房来看，大部分泵房都有积水，比较潮湿。究其原因，除了一部分是由水泵管道漏水造成的，决大部分是由消防水池漏水或渗透造成的，虽然绝大多数泵房都设有排污泵，但其排水流量是有限的，且其一般不具备报警功能。笔者认为，若要解决水泵房潮湿、漏水问题，可从三个方面着手：一是通过技术手段，将消防水池的溢流管直接通向室外排水井；二是消防水池设置溢流警报装置；三是排污泵设置启动警报装置。

3屋顶消防水箱的容积确定

高层建筑高位水箱容积的确定，个别设计单位及审图单位理解不同，焦点在于此处消防储水量是否包含10min喷淋用水量。《自动喷水灭火系统设计规范》(以下简称《自喷》)第10.3.1条：U采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，应设高位消水箱，其储水量应符合现行有关国家标准的规定。《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第7.4,7.1条：高位消防水箱的消防储水量，一类公共建筑不应小于18m³：二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12m³；二类居住建筑不应小于6.00m³。

部分设计人员认为既然《高规》规定如果消火栓给水系统和自动喷水灭火系统分设水箱时，水箱容积应按系统分别保证，那么，如果台用水箱时，则应把水箱面积扩大，比如说分开时水箱均为18m³，则在设计时应确定为36m³。笔者认为对于消防水箱容积的大小，首先应经严格计算确定，同时应考虑到两方面的因素。一是土建施工与经济因素。二是要考虑到火灾情况下各类水灭火系统的工作状况，对于无人值守的场所来说，消火栓系统在消防救援人员到来之前，是无法运行的，18m³足够火灾初期喷淋10min用水量要求，而对于现场有人值守的场所来说，发生火灾后，消火栓系统消防泵可通过人工启动，同样不存在18m³不能满足火灾初期10min用水量的问题。

4超高层建筑消防给水形式

对于超高层建筑消防给水，通常分为串联给水和并联给水两种方式，而对于建筑高度超过130m的建筑，通常采用的是串联给水方式。常见的一种方式是在地下层设置传输泵。在设备层或避难层殴置转输水箱和高区消防泵。然而此种方式设置有其局限性，对于超高层住宅来说，它与公共建筑最大的差别就是不设避难层(间)。目前，对于建筑高度小于130m的住宅来说，一般采用一泵到顶的做法，而对于高度超过130m的住宅来说，如果继续采用一泵到顶的设计方法，对管材、阀门、管件的要求将会非常高，而且，对于日后维护保养来说，也将比较麻烦。而如果采取在建筑中间设置接力泵或设置中转水箱的方法，一是对泵的控制要求高，二是要在局部楼层设置设备层，这一点对于开发商或建造商来说，往往是很难认同的。当然从理想状态来说，如果泵的扬程足够大，及管道、阀门质量好的情况下，周转环节越少，则越安全。所以，笔者建议，在相关规范修改的时候，应参照公共建筑，硬性规定设置类似于避难层的公共楼层，从而改变审图部门审核此类问题时与开发商再三沟通，而开发商仍不情不愿的局面。

5水泵接合器的设置

(1)消防水泵接合器应设置在室外便于消防车使用的地点，与室外消火栓或消防水池取水口的距离宜为15～40m，同时，水泵接合器的设置要考虑停放消防车的位置和消防车转弯半径的需要。而在设计过程中，往往出现水泵接合器集中、扎堆设置，这里面主要存在两个问题：一是水泵接合器设置位置、水泵接合器相互间的间距、水泵接合器距离室外消火栓或消防水池不合理，导致消防车停放、取水出现相互干扰的情况。二是室外消火栓与水泵接合器不能一一对应问题。室外消火栓的数量是由室外消防用水量确定的，而水泵接合器数量则是由室内消防给水系统用水量之和确定的，室外消火栓与水泵接合器的流量均按10～15L／s计算。当室内消防用水量大于室外消防用水量时，就出现了室外消火栓数量少于水泵接合器的情况，此时，室外消火栓的数量应按水泵接合器的数量来确定。总的来说，在水泵接合器15～40m范围内，室外消火栓与水泵接合器应是一一对应的关系，或者说室外消火栓数量应多于水泵接合器数量。

(2)对于高层建筑来说，水泵接合器的设置，除了采用串联式分区供水外，其它的供水方式均应在每个分区独立设置水泵接合器，而许多采用分区供水的高层建筑都未能做到这一点，只是对低区的消防给水系统设计水泵接合器。目前超高层建筑各供水分区是否设置水泵接合器的最基本依据是根据现有消防车供水压力范围以及消防水带的承压能力来决定的，但是从技术发展长远角度和超高层建筑生命周期来讲，笔者认为各分区均应设置水泵接合器。

6地下自行车库设

《高规》7.6.4条规定，高层建筑中的歌舞娱乐放映游艺场所、空调机房、公共餐厅、公共厨房以及经常有人停留或可燃物较多的地下室、半地下室房间等，应设自动喷水灭火系统。对于设置在高层地下室内的自行车库，设计人员在设计时应充分考虑到其实际用途，目前的自行车库的使用范围已不仅仅是停放自行车，大多数停的是电动车，甚至还有摩托车。从电瓶车充电方式及火灾扑救难度来看，此类车库属于易发生火灾且比较难扑救。笔者认为，虽然《高规》没有对此类车库做出规定，但考虑到实际情况，应设置自动喷水灭火系统，而这一点，从高层建筑来讲，对于建造成本实际上并没有什么大的影响。

模糊控制在直流炉给水系统中的应用篇3

给水控制系统作为直流锅炉控制系统中的一个非常重要子系统, 关系着整个机组的安全、稳定运行。同时对提高机组效率与降低设备损耗有着重要的作用, 积极研究直流锅炉给水控制有着重要的意义。当常规控制无法得到满意的控制效果, 从而要想获得精确的数学模型、使用先进的控制理念。

目前对中间点温度的控制方案主要有两种:一种是通过修正给水流量来控制;另一种是通过修正给煤量来控制[1]。修正给水量控制可以快速调节中间点温度, 使中间点温度偏差保持在较小范围内。对于数学模型比较明确, 没有外界参数干扰影响的系统来说, PID控制无疑有着很好的控制效果。然而在实际运行过程中, PID控制器对工况变化的响应速度就会受到影响, 优势也就无法得到充分的发挥了。模糊控制能克服这样的缺点。

1 基于 PSO 建立给水模型

PSO中 , 每个优化问题的潜在解都是搜索空间中的一只鸟 , 称之为粒子。所有的粒子都有一个由被优化的函数决定的适值 ( fitnessvalue) , 每个粒子还有一个速度决定它们飞翔的方向和距离。然后粒子们就追随当前的最优粒子在解空间中搜索[2]。

根据热工过程的特征, 专家总结出的经验模型是:

式中:K为系统增益;τ为纯迟延时间常数;T为系统惯性时间常数;β为微分时间常数;当系统为无自平衡时m=1, 有自平衡时m=0;n为惯性部分的阶次。当α=0、m=0时, 系统为零稳态对象。显然汽泵转速发生变化所引起的给水流量变化的过程是一个具有滞后、惯性和自平衡能力的过程, 所以整个被控对象的传递函数为:

利用标准PSO算法对给水系统对象辨识, 对选取的数据进行数据零均值化处理;群体规模popsize取80, 最大迭代次数Max=100, 惯性区间ω=[0.4, 0.8], 学习因子c1=2.05、c2=2.05。

将被控对象传递函数带入, 得到拟合出的给水系统模型, 如图3所示:

2模糊控制器实现

模糊推理系统的基本结构由四个重要部件组成见图4: 知识库、推理机制、模糊化输入接口与去模糊化输出接口。知识库又包含模糊IF-THEN规则库和数据库。规则库 (rule base) 中的模糊规则定义和体现了与领域问题有关的专家经验或知识, 而数据库中包含了与模糊控制规则以及模糊数据处理的有关各种参数, 其中包括尺度变换参数、模糊空间参数分割和隶属函数的选择等[3]。

由文献[4]可知三种不同工况下给水扰动给中间点温度的关系:

为模糊控制器设计, 需指定中间点温度偏差Δt论域, 中间点温度偏差Δt的离散论域为{-8, -4, 0, 4, 8}, 中间点温度偏差变化率e的离散论域为{-2, -1, 0, 1, 2}, 根据计算和实际经验修正给水流量w的离散论域为{-2, -1, 0, 1, 2}。

利用MATLAB, 在Fuzzy Logic Toolbox中建立好隶属规则如下图:

现将各变量之间各种情况和相应的控制策略汇总为表2, 即为该模糊控制器的规则库:

3 优化仿真

如图3我们将中间点温度偏差修正给水流量的PID控制器, 采用模糊控制器来加以改进。系统做定值阶跃扰动, 仿真时间为500s, 仿真结果如图8所示:

由仿真结果可知, 在定值阶跃扰动下, 采用PID控制方法, 且PID参数整定较好时, 中间点温度的超调量10.9%。采用模糊控制方法时, 中间点温度无超调, 控制效果优于PID的控制。

在80%额定功率情况下负荷扰动仿真曲线如下:

由仿真结果图9可知, 采用PID控制方法, 中间点温度的超调最明显高于模糊控制, 振荡加剧, 调节时间稍短, 但釆用模糊控制方法的鲁棒性明显优于PID控制, 曲线更加平缓。

参考文献

[1]张秋生, 梁华.超超临界机组的两种典型协调控制方案[J].中国电力, 2011, 44 (10) :74-79.

[2]Kennedy J, Eberhart R.Particle swarm optimization[C]//Proceedings of the 4th IEEE International Conference on Neural Networks, Piscataway:IEEE Service Center, 1995:1942-1948.

[3]李国勇, 杨丽娟.神经·模糊·预测控制及其MATLAB实现[M].电子工业出版社, 2013.

直流给水自控系统篇4

蒸汽吹管是新建机组启动运行之前必须进行的一项十分重要的调试项目。它是以蒸汽为动力,吹洗过热器、再热器及其相关的蒸汽管道,在制造、运输、存放及安装过程中,积存其内部的沙石、焊渣、锈垢及氧化皮等杂物,使干净合格的蒸汽进入汽轮机,保证机组的运行安全。

辽宁某发电公司二期工程2 × 600MW超超临界机组中的锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的HG - 1795 /26. 15 - YM1 型燃煤直流炉。带启动循环泵、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、墙式切圆燃烧、紧身封闭结构、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构 Π 型布置。主蒸汽及再热蒸汽采用单元制系统,主、再蒸汽系统管道采用“2 - 1 -2”连接方式。蒸汽吹管包括: 过热器、过热蒸汽管道、再热器、再热器冷段及热段管道、高压旁路管道。此次吹管采用蓄能降压方式进行吹管。这是一种通过降压将锅炉工质、金属及炉墙的蓄热在短时间内释放出来以提高吹管流量的方法。吹管时,锅炉升压到一定值后,锅炉保持一定的燃烧率,全开临吹门1#、2#,利用压力下降产生的附加蒸汽量增大吹管流量。当压力、水位降到一定值后,关闭临吹门1#、2#,补水到正常水位后重新升压。吹管时锅炉以投粉为主,按冷态启动曲线进行锅炉升温升压,当分离器出口温度190℃ 时,降低燃烧率开始热态清洗,此时由WDC阀控制启动分离器储水罐水位,保持启动循环泵连续运行,锅炉主汽压力达到7. 0MPa,主汽温度450℃ 时,开启临吹门1#、2#进行正式吹管。此时,可满足吹管系数大于1. 0的要求,保证吹管质量。

1 600M W超超临界机组直流锅炉蒸汽吹管给水控制与调整中的存在问题及其分析

吹管过程中,大量蒸汽携带杂质直接排至室外不能回收,同时为保证启动分离器储水罐水位在快速变化时过高而开启WDC阀,因此吹管过程是需要消耗大量除盐补充水。而化学除盐水装置制水最大出力为160t/h,这就要求在吹管过程中,要减少WDC阀的开启排放,进而节省除盐水,实现吹管零排放。

1. 1 存在问题

1. 1. 1 锅炉频繁发生M FT

开临吹门时,大量蒸汽外排不能回收,汽水分离器储水罐水位由于压力突降产生虚假水位及储水箱容积过小导致过低,水位变化大引起炉水循环水泵( BCP再循环) 频繁跳闸,从而影响到省煤器入口给水流量低于保护动作值( < 277t/h) 延时30s锅炉M FT保护动作。某发电公司二期2 ×600M W超超临界锅炉吹管系统如图1 所示。

1. 1. 2 除盐补充水过大

由于此次吹管采用蓄能降压吹管法,WDC阀频繁打开排掉热水,未能实现锅炉零排放,除盐补充水量过大超过化学除盐水装置的制水能力,导致吹管工作缺水停炉而中断。

1. 2 问题分析

1. 2. 1 锅炉频繁发生MFT

蒸汽吹管过程给水控制相当于锅炉启动及低负荷运行阶段的湿态运行工况。在湿态工况下,其运行方式与强制循环汽包炉是相同的。汽水分离器及启动分离器储水罐就相当于汽包,但是两者容积相差很大,由于直流炉启动分离器及启动分离器储水罐的水容积小( 共10m3) ,所以在给水调整过程中水位变化速度也就更快。其控制方式比其他形式的超临界直流锅炉( 如不带炉水循环泵,启动分离器储水罐的水经WDC阀直接排放至锅炉疏水扩容器、除氧器、凝汽器等) 有较大不同,控制更为复杂。WDC阀主要用于控制启动分离器储水罐水位,炉水循环泵出口BR阀控制省煤器入口流量保证锅炉的最小循环水流量,启动分离器储水罐水位过高时则通过两路WDC阀排放至锅炉疏水扩容器。吹管过程中给水控制正是在这种情况下,由于临吹门的全开、全关排放引起启动分离器虚假水位的频繁发生,启动分离器水位产生巨大波动,水位达到高、低保护动作值引起炉水循环泵跳闸。由炉水循环泵将启动分离器贮水箱的水升压进入省煤器入口,与电泵出口经过高压加热器来的给水共同构成最小安全经济循环流量。炉水循环泵跳闸,从而导致省煤器入口给水流量低于277t/h锅炉发生MFT。

1. 2. 2 除盐补充水过大

在吹管初期为了避免启动分离器水位过高或过低引起炉水循环水泵( BCP) 跳闸导致省煤器入口给水流量低保护发生炉MFT动作,部分运行人员只好将电泵出力加大,将高压加热器来水作为主给水量,炉水循环泵出口BR阀开度很小,炉水循环泵来水量只占少部分。这样控制虽然避免了炉水循环泵跳闸给水流量不致低于277t/h MFT动作,却是很不经济的。

这种情况下,由于电泵来的低温给水( 相对于炉水循环泵来水而言) 占省煤器入口给水流量的主要部分,而启动分离器储水罐经过炉水循环泵来的高温给水只占省煤器入口给水流量的较少部分,造成启动分离器水位过高,严重时发生启动分离器满水引起顶棚过热器进水或蒸汽带水,主蒸汽温度大幅度降低,以至于末级过热器出口蒸汽过热度为0,吹管系数低于规定值,吹管质量下降,严重影响到吹管整体效果。

为了防止出现过热器进水造成主蒸汽温度过低,只好在启动分离器水位过高时,通过开启两路启动排水WDC阀进行放水,来保证启动分离器水位保持在正常范围内。经过WDC阀排出的高温热水被白白地浪费掉了,而这部分排掉的水只能通过加大凝汽器化学除盐水水量来补充。吹管过程中临吹门的定期开启进行吹管,大量的高温高压蒸汽被排到大气中,不能回收,再加上WDC阀大量排掉的热水,已远远超出了化学除盐水系统最大制水量,最后不得不因为补水量不足而中断吹管工作。

2 600MW超超临界机组直流锅炉蒸汽吹管给水控制与调整中有效的应对方案

在正常工况下,在没有大的扰动时,分离器储水罐水位控制可以投自动,但是该锅炉的水位控制逻辑还不够完善,只是采用水位单冲量控制,不能采用水位、蒸汽流量、给水流量三冲量控制,当扰动较大时水位会产生较大的波动,无法自动控制水位在正常范围内。吹管阶段频繁开、关吹管临吹1#、2#门时,蒸汽流量、给水流量、启动分离器压力、水位、温度等参数瞬间发生巨大变化,对整个系统来说是一个很大的扰动,实际运行过程中给水自动控制系统根本无法调整相关参数在正常范围内,经常发生锅炉MFT。为避免由于启动分离器水位大幅度波动引发锅炉MFT和2 个WDC阀常开浪费大量热水的发生,吹管阶段给水控制必须采取有效措施控制。

在吹管蒸汽参数未达到7. 0MPa,主汽温度450℃ 临吹门开启之前,根据实际调试操作经验,从增加省煤器入口给水流量到启动分离器储水罐水位增加要经过较长的时间,所以在控制给水流量时重在提前控制,根据水位变化速度,蒸汽流量变化,燃烧情况等提前调节,否则很难调平衡。此时WDC阀可投自动,炉水循环泵出口BR阀手动保持一定开度,控制水位,必要时可有一定排放。给水旁路调节阀前后保持一定压差,该过程中要始终保持省煤器入口流量在大于锅炉MFT( 277t/h) 流量以上的一个数值。炉水循环泵出口BR阀一般不投自动( 以防BR阀瞬间开度过大引起BCP电机过流过热损坏设备) ,尽量加大BCP再循环的工作量,BR阀开度在85% 以上,而电泵的补水只占10% 额定流量,过冷水量占5% 额定流量,此时省煤器入口给水流量大约保持在400t/h,从而维持分离器储水罐水位正常,同时又能达到WDC阀处于零开度,实现零排放。现阶段电泵转速还是手动控制,所以要及时调整电泵转速,尤其在大幅度调整给水流量时,同时要防止电泵过负荷,加强对电泵的监视,防止电机绕组温度、油温、瓦温过高、振动过大。

根据启动系统和吹管临时管路暖管疏水阀的开度,在调整时尽量保持一个恒定的给水流量,用电动给水泵转速和给水调节旁路来控制启动分离器储水罐水位。缓慢增加燃料量,保持适当的升温升压率,储水箱水位在某一点逐渐下降,两路WDC阀逐渐关小直至全关,启动分离器中间点过热度由负值逐渐升高到2℃左右,机组呈稳定升温升压运行状态。

随着启动系统蒸汽参数不断升高,末级过热器出口压力升至6. 5MPa时,提前适当提高电泵转数,以提高给水压力,开大电泵给水调节旁路,加大给水流量; 同时减少BR阀开度,将BR阀开度缓慢关小至45% 以下,减少BCP再循环工作水量。在保证省煤器入口给水量428 t/h不变的基础上,调整电泵的补水只占45% 额定流量,过冷水量占15% 额定流量,BCP再循环来水占40% 额定流量,保证电泵来水与BCP再循环来水之和不变,稍微开启WDC阀控制储水箱水位在正常范围内。做好即将开启临吹1#、2#门调整准备工作。在开启临吹1#、2#门的过程中,相当于锅炉过热器系统安全门跑砣,其排放量比安全门排泄量更大,锅炉过热器压力急剧下降,经过10 余秒的延时,分离器压力也出现快速下降,蒸汽量大量排出和压力急剧下降,启动分离器储水罐内的热水由于压力下降而瞬间汽化,启动分离器产生虚假水位,水位瞬间上升。此时,启动分离器储水罐内是无水或是只有少量水,这一点可以从BCP电机电流急剧下降来说明。BCP再循环泵由于入口也就是启动分离器内压力下降和启动分离器储水罐内无水,出现瞬间汽化不工作,BCP再循环来水下降,甚至下降为0,从而影响到省煤器入口给水流量下降。为防止锅炉给水流量低MFT保护动作和保证BCP工作正常,此时要迅速开大过冷水阀至最大,通过过冷管直接快速将电泵给水补入储水箱内,从而保证BCP工作正常,防止BCP由于汽化而损坏。开启临吹1#、2#门直至全开,末级过热器出口及启动分离器内压力从7MPa降到5MPa时,根据末级过热器出口蒸汽温度及其过热度下降情况,及时关闭临吹1#、2#门。当临吹1#、2#门关闭后,启动分离器内压力又快速上升,储水箱内的水由于压力升高饱和温度随之升高,大量蒸汽变为饱和水,启动分离器水位急剧下降。在临吹1#、2#门开启过程中,由于大量蒸汽排到大气中,需要快速加大电泵出力。开大电泵给水调节旁路直至全开,将省煤器入口给水流量加至850t / h左右,及时补充给水量,保证启动系统各受热面不出现断水或缺水。临吹1#、2#门关闭后,给水量调整根据BCP的电机电流和BR阀的开度的增大,及时将过冷水阀开度关至10% ,降低电泵出力,在保证省煤器入口给水流量不低于最小循环流量和启动分离器水位正常情况下,将启动系统的各路给水控制调整到最初的升温升压稳定运行状态,进行下一次吹管工作。

3 结语

蒸汽吹管是新建机组启动运行之前不可缺少的一个调试工况,该工况区别于锅炉正常运行时发生的一些不可预料事故工况,它是一种可预料的复杂工况。蒸汽吹管时发生的给水控制与调整超出了超超临界机组给水自动控制系统设计调整范围,在实际控制过程是一个盲点。

超超临界机组启动系统与亚临界汽包锅炉相比,分离器储水罐水位控制和汽包水位控制有相似之处,但因直流炉有最小给水流量的限制,使调整过程变得相对复杂。分离器储水罐水位的变化导致WDC、BR阀开度改变,在对WDC、BR阀调节控制时会影响省煤器入口给水总流量,因此必须相应改变电泵给水量来保证省煤器入口流量的恒定,给水量的改变又会引起分离储水罐水位的变化,这是一个复杂的相互协调和平衡的过程。

在某发电有限公司二期2 × 600MW超超临界机组直流锅炉试运期间,蒸汽吹管给水控制与调整中遇到的锅炉频繁发生MFT和启动排放量过大等问题,对超超临界直流锅炉给水控制采取了正确的操作调整,成功实现了吹管过程中无一次锅炉MFT保护动作和锅炉启动分离器储水箱水量零排放,克服了直流炉吹管过程除盐水补水量过大问题,确保了吹管工作保质保量一次性顺利完成。

参考文献

[1]张国伟,郭晓红,王二所.超临界600MW直流锅炉蒸汽吹管[J].锅炉制造,2008,(2):16-18.

[2]段宝.600MW超临界直流锅炉蒸汽吹管技术的分析[J].电力安全技术,2010,(6):13-16.

[3]高绥强,黄磊,万小燕.国产600MW机组超临界直流锅炉吹管工艺的研究[J].热能动力工程,2006,21(2):201-204.

建筑给水系统的给水方式篇5

1 直接给水方式

建筑物内部只设有给水管道系统,不设增压及贮水设备,室内给水管道系统与室外供水管网直接相连,利用室外管网压力直接向室内给水系统供水。这是最为简单、经济的给水方式,如图1所示。

2 单设水箱给水方式

单设水箱给水方式是建筑物内部设有管道系统和屋顶水箱,且室内给水系统与室外给水管网直接连接,如图2所示。当室外管网压力能够满足室内用水需要时,则由室外管网直接向室内管网供水,并向水箱充水,以贮备一定水量。当用水高峰时,室外管网压力不足,由水箱向室内供水系统补充供水。为了防止水箱中的水回流至室外管网,在引入管上要设置止回阀。在室外管网水压周期性不足的多层建筑中,也可以采用如图3所示的给水方式,即建筑物下面几层由室外管网直接供水,建筑物上面几层采用有水箱的给水方式。这样可以减小水箱的容积。

3 水泵水箱联合给水方式

当室外给水管网水压经常性不足、室内用水不均匀、室外管网不允许水泵直接吸水而且建筑物允许设置水箱时,常采用水泵水箱联合给水方式,如图4所示。

水泵从贮水池吸水,经加压后送入水箱。因水泵供水量大于系统用水量,水箱水位上升,至最高水位时停泵,此后由水箱向系统供水,水箱水位下降,至最低水位时水泵重新启动。

4 气压给水方式

利用密闭压力水罐取代水泵水箱联合给水方式中的高位水箱,形成气压给水方式,如图5所示。

水泵从贮水池吸水,水送至给水管网的同时,多余的水进入气压水罐,将罐内的气体压缩,罐内压力上升,至最大工作压力时,水泵停止工作。此后,利用罐内气体的压力将水送至给水管网,罐内压力随之下降,至最小工作压力时,水泵重新启动,如此周而复始实现连续供水。

5 变频调速给水方式

水泵扬程随流量减少而增大,管路水头损失随流量减少而减小,当水量下降时,水泵扬程在恒速条件下得不到充分利用,为达到节能的目的,可采用变频调速给水方式,如图6所示。变频调速水泵工作原理为:当给水系统中流量发生变化时,扬程也随之发生变化,压力传感器不断向微机控制器输入水泵出水管压力的信号,当测得的压力值大于设计给水量对应的压力值时,则微机控制器向变频调速器发出降低电流频率的信号,从而使水泵转速降低,水泵出水量减少,水泵出水管压力下降,反之亦然。

6 分区给水方式

在多层建筑物中,当室外给水管网的压力只能满足建筑物下面几层供水要求时,为了充分利用室外管网水压,可将建筑物供水系统划分为上、下两区。下区由外网直接供水,上区由升压、贮水设备供水。可将两区的一根或几根立管相互连通,在连接处装设阀门,以备下区进水管发生故障或外网水压不足时,打开阀门由高区水箱向低区供水,如图7所示。对于建筑高度较大的高层建筑,由升压、贮水设备供水的区域如果采用同一个给水系统,建筑低层管道系统的静水压力会很大,因而就会产生以下弊端:1)费用增加;2)使用寿命缩短;3)产生流水噪声、振动噪声。为了降低管道中的静水压力,消除或减轻上述弊端,当建筑物达到一定高度时,给水系统需作竖向分区,即在建筑物的垂直方向按一定高度依次分为若干个供水区域,每个供水区域分别组成各自独立的给水系统。

高层建筑给水系统的竖向分区,应根据使用设备材料性能、维护管理条件、建筑层数和室外给水管网水压等合理确定。根据我国目前水暖产品所能承受的压力情况,GB 50015-2003建筑给水排水设计规范规定:各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45 MPa,特殊情况下不宜大于0.55 MPa。

根据各分区之间的相互关系,高层建筑给水方式可分为串联给水方式、并联给水方式和减压给水方式。设计时应根据工程的实际情况,按照供水安全可靠、技术先进、经济合理的原则确定给水方式。

1)串联给水方式。

串联给水方式如图8所示,各分区均设有水泵和水箱,上区的水泵从下区的水箱中抽水。这种方式适用于允许分区设置水箱和水泵的各类高层建筑,建筑高度超过100 m的建筑宜采用这种给水方式。

2)并联给水方式。

并联给水方式如图9所示,各分区独立设置水箱和水泵,水泵集中布置在建筑底层或地下室,各区水泵独立向各区的水箱供水。由于这种方式优点较显著,因而在允许分区设置水箱的各类高度不超过100 m的高层建筑中被广泛采用。

采用这种给水方式供水,水泵宜采用相同型号、不同级数的多级水泵,并应尽可能利用外网水压直接向下层供水。

对于分区不多的高层建筑,当电价较低时,也可以采用单管并联给水方式,如图10所示。并联给水方式也可采用气压给水设备或变频调速给水设备并联工作。

3)减压给水方式。

减压给水方式分为减压水箱给水方式和减压阀给水方式,如图11所示。

这两种方式的共同点是建筑物的用水由设置在底层的水泵一次提升至屋顶总水箱,再由此水箱依次向下区减压供水。减压水箱给水方式是通过各区减压水箱实现减压供水。这种方式适用于允许分区设置水箱,电力供应充足,电价较低的各类高层建筑。采用这种给水方式供水,中间水箱进水管上最好安装减压阀,以防浮球阀损坏并起到减缓水锤的作用。减压阀给水方式是利用减压阀替代减压水箱,这种方式与减压水箱给水方式相比,最大优点是节省了建筑的使用面积。