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1、第三篇第十二章凝汽器热井水位和除氧器水位调节系统 第一节系统简介一、热力系统简介凝汽器和除氧器系统是补充水系统。由于发电厂系统内部存在设备本身和系统造成的蒸汽和凝结水的损失以及系统对外有供热设备，因此存在着蒸汽和凝结水的损失（汽水损失），它直接影响着发电厂的安全经济运行。为补充发电厂工质的损失必须加入补充水。为保证蒸汽的品质，补充水必须经过严格处理，可以进行化学处理和热处理，通常采用化学处理。化学处理是将生水经过化学除盐设备除去水中的钙离子、镁离子、钠盐变成软水。在确 定化学水与发电厂热力系统的连接方式时，应满足下列要求：化学水要除氧，其水量应随工质损失的大小而调节，应尽可能使其引起的传热过程
2、的不可逆损失为最小。所以中参数的电厂将化学水送入除氧器，高参数的电厂将化学水送入凝汽器或除氧器中。二、水位调节的意义除氧器水箱用以保证锅炉有一定的给水储备量，一般要求能满足锅炉额定负荷下连续运行1520分钟的给水量。水位太低会因储水量不足而危及锅炉的安全运行，还可能使给水 泵入口汽化而使给水泵不能正常工作；水位太高，可能淹没除氧头而影响除氧效果。一般要求水位在规定值的士 100mrrr ± 200mm范围内，所以除氧器设计有水位自动系统，并有高、 低水位异常报警和联锁保护。凝汽器是汽轮机的主要辅助设备，它的主要作用是回收做过功的蒸汽，是负压容器，对 化学补充水进行初级除氧，补充水温度
3、较低可在凝汽器中吸收排气热量，提高凝汽器真空， 进而提高机组热效率。1 .凝汽器水位调节的意义凝汽器热井水位过低或过高，也要影响机组的安全经济运行。当凝汽器热井水位过高淹 没铜管时，会使凝结水过冷度增加， 使溶于凝结水中的氧气增多导致凝汽器到除氧器之间的 管道阀门和加热器受到腐蚀，而且凝结水过冷使冷却水带走的热量增大，回热系统加热凝结水的热量增加，降低汽轮机的经济性。因此要设计凝汽器热井水位自动调节系统。2 .除氧器水位调节的意义将给水加热到相应除氧器内压力的饱和温度，可以保证气体从水中分离出来，很好的清 除氧气，给水在除氧器中清除氧气的主要机理是加热除氧。除氧器除了通过用汽轮机抽汽加热给水到
4、沸腾状态以除氧外，还担负着向给水泵不断供水的任务，为了保证给水泵的安全运行，即要求避免给水泵入口发生汽化或缺水事故，一定要保证除氧器下部的给水箱保持规定的水位，除氧器水位过低，除了影响给水泵安全运行之外，甚至会威胁锅炉上水，造成停炉事故；除氧器给水箱水位过高，汽轮机汽封将进水，抽汽管将发生水击，威胁汽轮机的安全运行，因此要设计可靠的除氧器水位自动控制系统。第二节调节系统的原理一、调节系统的原理1 .凝汽器热井水位调节系统凝汽器热井水位调节系统比较简单，是单回路单冲量自动调节系统。被控对象为凝汽器 热井水位，凝结器水位通过控制化学补给水或者凝汽器放水来满足要求。2 .除氧器水位自动调节系统除氧器
5、水位自动调节系统根据热力系统设计的不同有不同的设计思路。中小型机组有的采用单冲量单回路调节系统，通过控制化学水补给水门或者低加至除氧器的调节阀来实现，也有采用三冲量控制系统。大型机组都采用全程控制系统，当给水流量从零到一定值（如10随定负荷）时，系统为单冲量水位控制系统，当给水流量大于一定值（如10%额定时，系统为三冲量水位控制系统，即水位控制器接受三个输入信号：水位信号、化学水流量、给水流量。两种方式的切换通过逻辑切换实现，控制主凝结水到除氧器的进水阀。二、水位调节系统常见的设计方案1 .凝汽器热井水位调节系统中小型机组的凝汽器热井水位比较简单，通常采用电动调节设备的单回路单冲量调节系统，控
6、制化学水补给水阀门，调节系统原理与低加系统原理一样；有的采用气动基地式调节仪表，不再赘述。下面是一个350MWI组的凝汽器热井水位调节系统原理：当机组带初始负荷或冷态条件下时，凝汽器热井水位通过凝汽器再循环门调整维持热井水位在给定值，保证凝结水泵的正常运行。在低负荷情况下，当水位高于设定值时，开大凝汽器到除氧器的低负荷疏水阀门，同时逐渐关闭再循环门来调节凝汽器热井水位；当低负荷疏水阀门开到一定开度时（即机组负荷增加，仅调节低负荷阀门是不够的）凝汽器到低加的图3-12-1为凝汽器热井水位调节原理示意图2 .除氧器水位调节系统中小型机组的除氧器水位比较简单，通常采用电动调节设备的单回路单冲量调节系
7、统。调节器采用PI调节规律。水位信号经变送器转换为 420mAt流信号送入调节器,调节器输 出信号控制化学补充水调节阀门的开度。当化学补充水送入凝汽器时，则把除氧器水位调节和凝汽器调节作为一个整体来考虑。其工作过程是：当除氧器水位降低时， 除氧器水位调节器开大凝汽器补充水调节阀门，凝汽器水位上升；凝汽器水位调节器增大凝汽器的出水量，即增加经低压加热器进入除氧器的凝结水，使除氧器的水位升高； 当除氧器水位从正常值升高时，除氧器水位调节器时进入凝汽器的补充水调节阀关闭，同时打开另一个调节阀使凝结水被旁路并返回补充水箱，减少进入除氧器的水量。这种系统被调量的迟延比较大。调节系统原理与低加水位系统原理
8、一样。大型机组的除氧器水位为全程控制系统，当给水流量小时，采用单冲量水位控制系统， 当给水流量大时切换至三冲量水位控制系统。三冲量分别为除氧器水位、给水流量、凝结水流量。图2-12-2为除氧器水位全程控制图。为了补充机组热力系统汽水循环过程中的汽、水损失，除氧器要经常补充化学水处理的洁净的补给水，经化学水处理的补给水， 经补给水控制阀进入除氧塔的上部， 与主凝结水一 样，自上而下流入下部的贮水箱， 当除氧器贮水箱的水位偏离给定值时， 通过除氧器水位控 制系统，开大或关小凝结水控制阀，以保持水位在设定值。当机组负荷从零到10%寸，系统为单冲量水位控制系统，水位控制器只接受水位信号及水位设定值信号
9、间的偏差信号。控制器PI6为单冲量水位控制器。凝结水再循环流量凝结水流量除氧器水位给水流量水位设定0.056PI1KPI2fi(x)K2T8KPI6单冲量控制器H/>210t/hAO除氧器水位控制阀图2-13-2除氧器水位全程控制系统当机组负荷大于10%寸（即给水流量大于 10%额定给水流量时），系统为三冲量水位控制 系统。PI2为主调节器，PI1为付调节器。当机组负荷小于10%寸，转换器T8选通B端，这时单冲量水位控制器起作用，PI6只接受水位信号和水位设定值（设定只有运行人员通过设定器设置），当除氧器运行过程中水位不等于设定值时，单冲量控制器就有控制输出，该控制器的输出信号通过转换器
10、T8到输出模块直接控制除氧器水位控制阀，使该控制阀阀门开大或关小，从而改变进入除氧器的凝结水流量，如果水位高于设定值时，要求减少进入除氧器的凝结水，则关小控制阀，反之开大控制阀。当机组负荷大于10%寸，转换器T8逻辑控制回路自动地切回到A端。这时水位主调节器PI2的输出信号在加法器中与给水流量相加后（给水流量先经函数器 f1（x）转换成相应的凝结水流量信号）作用到三冲量水位控制PI1 ,在控制器PI1中与凝结水流量信号进行比较，如有差值，PI1就有控制输出，该输出通过转换器 T8,其动作原理与单冲量控制一样。由于凝结水量在凝结水泵中要保持在最小流量以上，因此需要一部分凝结水进行再循 环，这样实
11、际进入除氧器的凝结水流量只是凝结水泵通过的凝结水量与再循环凝结水量之差(通过减法器)第三节联锁保护逻辑在机组运行过程中，为保证设备安全尤其在事故状态下，保证汽轮机叶片安全更为重要，因此联锁保护条件必须和自动调节系统共同维持系统的稳定。高低加系统联锁保护主要控制 电动门。根据热力系统不同设置有相应的电动门来维持系统的安全稳定运行，抽汽系统的电 动门设有允许条件和联锁条件。第四节系统的调试一、单体调试与高低加水位调节系统相同。二、系统调试方法步骤与高低加水位调节系统相同。这里只对不同加以说明。(1)投入自动前的调节参数预定凝汽器热井水位调节系统 8=80% Ti =1min除氧器水位调节系统主调
12、8=50% Ti =0.5min ，付调8=100% Ti=1min(2)系统的投入机组运行稳定，变送器投入且指示正常，将凝汽器热井水位手动维持到规定值，投入自动。根据水位变化整定调节参数，使之能维持正常的水位。机组运行稳定，变送器投入且指示正常，凝汽器水位投入自动且稳定运行，投入除氧器水位自动。根据水位变化按照串级调节系统整定参数的方法整定调节参数，使之能维持正常的水位。三、试验项目和方法(仅作定值扰动试验)1 .试验过程试验在汽机运行正常、负荷稳定、监测仪表齐全并指示正常的条件下进行。在调节系统投入自动的运行工况下，改变给定值，并定时记录水位变化的数值及其过渡 曲线，在水位稳定后将水位恢复
13、到正常值。根据试验结果，分析水位突然波动情况下调节器使水位恢复到正常值的能力；确定参数 是否合适。做定值扰动试验时，凝汽器热井水位调节系统的扰动量为±200 mm ,过程时间要求为2分钟；除氧器水位调节系统的扰动量为±200mm,过程时间为15分钟。2 .质量指标机组正常运行时， 对被调量的要求是凝汽器热井水位不能超过给定值土200mm,除氧器水位不能超过给定值± 200mm。四、常见的故障排除1 .除氧器水位自动调节效果不好，水位波动太大除氧器水位信号增加滤波功能，重新调整调节器参数，根据各个功能块的输出细调参数。对滞后比较大的系统，增加微分作用和前馈作用。2 .凝汽器热井水位投入自动后不能维持水位检查在水位正常时，水位变送器是否工作正常，如不正常检查有无泄漏。为水位信号增 加滤波时间，细调调节参数。