汽机凝结水系统“一键启停”——粤电新会电厂燃机APS规划与设计（六）

来源：北极星电力网发布时间：2022-11-29 09:48:33

凝结水系统的作用是利用凝结水泵将凝结水从凝汽器热井抽出，经轴封加热器加热后，送至余热锅炉低压汽包（除氧器），维持系统的汽水循环。凝结水系统配置一台双程表面式凝汽器、两台100%容量的立式外筒型多级离心式凝结水泵、一台轴封加热器以及相关的管道、阀门、仪表等。凝结水系统的用户有：（1）余热锅炉低压汽包给水、（2）本体疏水扩容器减温喷水、（3）中压旁路减温水、（4）低压旁路减温水、（5）凝汽器水幕喷水、（6）真空泵密封水补水、（7）真空破坏阀水封补水、（8）膨胀水箱补水、（9）冷再供辅汽减温水、（10）高压轴封减温水、（12）低压轴封减温水、（13）低压缸喷水减温水。

(资料图)

图1 汽机凝结水系统图

凝结水系统“一键启停”控制和关联的设备合计有32台套，

凝结水系统的工艺系统构成的特点：第一、凝结水泵单元并不复杂，两台台凝结水泵，每台凝结水泵一进一出两个阀门。第二、凝结水系统有13个用户，每个用户的压力、流量、工作时段各不相同，构成很复杂。第三、与凝结水泵关联的32台套设备中含有14个模拟量调节回路，这是个非常典型的复合变量（开关量+模拟量+自动联锁）控制系统。凝结水系统“一键启停”热工控制的规划设计要全面关注启动过程中大量的设备启动和回路调节的复杂性，协调开关量设备顺控自动过程中模拟量和开关量自动联锁“自动投自动”的时机，确保凝结水系统“一键启停”的顺畅，顺序自动控制过程禁止掺杂手动操作。

凝结水热工控制系统由主控器、步序逻辑、智能二单元选择器、A和B凝结水泵单元以及相关的模拟量调节回路和阀门组成。

启动的操作过程：单击APS机组启动操作画面选择框“APS启机/停机”或“APS投入/退出”，弹出“APS操作面板”，在这个面板上分别单击选择框“APS启机”（复选“执行”）、“APS投入”（复选“执行”），APS主控器进入APS启机工作方式。返回APS机组启动操作画面，单击节点框“辅机启动”或“自动/手动”，弹出“节点操作面板”，在弹窗面板上点击确定“节点选定”（复选“执行”）， “辅机启动”被确认接受APS导引层的控制，最后点击“自动”（复选“执行”）。若此前BP01-辅机启动节点控制器的工作许可条件已获满足，立即触发节点控制器输出“节点顺控起步”发出指令驱动节点执行步序逻辑。节点步序逻辑执行到第三步，向汽机凝结水系统顺控发出“一键启动”指令。

新会电厂APS启机BP01节点“一键启动”控制凝结水系统“一键启动”要满足以下全部许可（条件相与）。

1）凝汽器热井水位>650mm延时3秒；

2）除盐水系统正常；

3）闭冷水系统顺控启动完成；

4）凝结水泵选择器已投入；

5）凝结水泵选择器无故障；

6）凝结水放水电动门全关位置；

7）冷段供辅汽减温器减温水门全关；

8）凝结水泵A已在自动；

9）凝结水泵A出口电动门已在自动；

10）凝结水泵A入口电动门已在自动；

11）凝结水泵B已在自动；

12）凝结水泵B出口电动门已在自动；

13）凝结水泵B入口电动门已在自动；

14）凝汽器水幕喷水旁路电动门已在自动；

15）汽轮机低压缸喷水旁路电动阀已在自动；

16）至凝汽器水幕喷水电动阀已在自动；

17）凝结水加热器放水电动截止阀已在自动；

18）凝结水加热器放空电动截止阀已在自动；

19）中压旁路减温水关断阀已在自动；

20）低压旁路减温水关断阀已在自动；

21）本体疏水扩容器减温水旁路门已在自动；

22）凝结水泵变频器已在自动；

23）化水补水母管关断门已在自动；

24）至本体疏扩减温喷水电动阀已在自动；

25）凝汽器水幕保护调门自动伺服；

26）本体疏水扩容器减温水阀自动伺服；

27）汽轮机低压缸喷水调自动伺服；

28）凝汽器供热补水调节阀自动伺服；

29）凝结水泵变频器自动伺服；

30）中压旁路阀减温水调阀自动伺服；

31）低压旁路阀减温水调阀自动伺服；

32）冷段供辅汽减温器调阀自动伺服；

33）凝结水再循环管道调节阀自动伺服；

34）凝汽器正常补水调节阀自动伺服；

35）低压给水气动调节阀自动伺服；

36）膨胀水箱补水调门自动伺服；

37）高压汽封减温器减温水调阀自动伺服；

38）汽封减温器减温水调节阀自动伺服；

汽机凝结水系统顺控步序如下：

步序1：向以下设备（回路）发出指令。

1）

关闭凝结水加热器放水电动截止阀；

10）

关闭至凝汽器水幕喷水电动阀；

2）

关闭凝结水加热器放空电动截止阀；

11）

关闭至本体疏扩减温喷水电动阀；

3）

关闭中压旁路减温水关断阀；

12）

打开化水补水母管关断门；

4）

关闭低压旁路减温水关断阀；

13）

凝汽器水幕保护调节门阀位置零；

5）

关闭本体疏水扩容器减温水旁路门；

14）

本体疏水扩容器减温水调阀位置零；

6）

关闭凝结水放水电动门；

15）

汽轮机低压缸喷水调节阀阀位置零；

7）

关闭凝汽器水幕喷水旁路电动门；

16）

高压汽封减温器减温水调阀阀位置零；

8）

关闭冷段供辅汽减温器减温水门；

17）

汽封减温器减温水调节阀阀位置零；

9）

关闭汽轮机低压缸喷水旁路电动阀；

这是站在DCS（Distributed Control System）的角度规划设计顺序控制的典型做法，“多线程”并行控制，一声令下， 17台套设备毫秒级的起步并进，换做人工操作呢？只能是一台一台的操作。这就是差距，人工操作与DCS操作的差距，这还仅仅是时间方面的，时间就是效率，效率就是经济。那些笃信DCS顺控启动不如人工操作快的论调不知道依据何在？除非完全仿照运行规程按人工操作（按计算机话说就是“串行”）的方式来设计DCS的控制策略，也许人工操作比DCS能快点儿？

图2 凝结水系统一键启动步序操作画面

步序2：收到17台套设备执行到位的反馈信号，并且凝汽器水位＞650mm，向凝结水单元“缺省智能选择器”（以下简称“智能双选”）发出指令：启动凝结水单元顺序控制。发出指令，关闭凝结水泵A出口电动门（以凝结水泵A为例， B泵控制同A不再赘述）。

步序3：接到任一反馈信号，

1）凝结水泵A出口电动门已全关；

2）满足全部条件，（1）凝结水泵选择器已投入；（2）凝结水泵A出口电动门在全开位置；（3）凝结水泵B运行反馈信号延时5秒置“1”、再延时5秒置“0”；（4）凝结水泵A已运行取非。

发出指令，1）打开凝结水泵A入口电动门；2）凝结水泵变频器转速置20%。

步序4：接到反馈信号，

1）凝结水泵A入口电动门全开位置；

2）符合任一条件，（1）凝结水泵变频器转速给定在17%到23%之间；（2）凝结水泵A工频状态。

发出指令，1）启动凝结水泵变频器；2）启动凝结水泵A。

步序5：接到反馈信号，凝结水泵A已启动。

发出指令，打开凝结水泵A出口电动门。

凝结水系统顺控“一键启动”完成状态，满足1）和2）的全部条件（条件相与）。

1）以下任一条件延时20S（条件相或）

（1）以下条件相与

a）凝结水泵A入口电动门全开位置

b）凝结水泵A运行反馈信号

c）凝结水泵A出口电动门全开位置

（2）以下条件相与

a）凝结水泵B入口电动门全开位置

b）凝结水泵B运行反馈信号

c）凝结水泵B出口电动门全开位置

2）满足以下任一条件（条件相或）

（1）以下条件相与

a）凝结水泵出口压力大于1.6MPa延时3秒；

b）凝结水泵A或B工频运行；

（2）以下条件相与

a）凝结水泵出口压力大于1.3MPa延时3秒；

b）凝结水泵A或B变频运行；

凝结水泵采用了一拖二变频驱动和控制方式，凝结水泵变频或工频供电由人工手动倒闸完成，经过DCS逻辑辨识确认。凝结水泵的热工联锁由凝结水泵出口压力信号触发，增加一台凝结水泵运行的逻辑为：凝结水泵出口压力＜工频定值（1.5MPa）&（工频驱动）&（A或B凝结水已运行）。或者，凝结水泵出口压力＜变频定值（1.2MPa）&（变频驱动）&（A或B凝结水已运行）。无论是变频或工频供电，当凝结水泵出口压力低于对应的联锁定值时，凝结水泵智能联锁将自动启动备用泵。

“一键启停”的凝结水系统集中拥有机组中最多的模拟量调节回路，合计14个。要实现热工系统级的“一键启停”，设备级就要具备智能化的逻辑功能。为此，模拟量调节回路研发设计了“三态式”智能调节，其功能为 “三态式”自主切换，SV值随动变化，PID调节器入口自动纠偏，出口超驰控制。

图3 三态式智能调节回路原理图

图3就是专为热工系统“一键启停”程序控制设计的智能三态式模拟量调节回路原理图，具有如下特点。1）两种切换方式（手动、自动）；2）三种工作状态（手动、自动伺服、自动调节）；3）利用控制装置品质条件以及工艺设备状态条件，通过一次硬手操、两次软逻辑转换自动调节回路的工作方式，在工艺设备与系统尚未启动之前MCS就可以投入“自动”；4）在自动伺服状态下，MCS定值随动给定、偏差超驰纠偏，从开环控制自动地无扰投入闭环自动调节。其突出的优点是热工系统顺控在步序进行过程中，无须人工参与投切模拟量回路而为实现热工系统的“一键启停”提供了必要条件。