汽轮机除氧器水位控制逻辑优化

李树宇

摘 要：随着当今社会的迅速发展，人们对电力能源的需求不论在工作方面还是生活方面都是不可或缺的。而在我国电力能源的主要产出方式还是以火力发电为主，在火电厂的发电过程中，除氧器是其重要的辅机设备，其工作状态以及水位是否在其正常的工作范围，将直接决定火力电厂发电机组的运行是否安全和稳定。因此，对汽轮机除氧器水位控制逻辑的优化是保证电厂发电机组合理运行的必要手段。

关键词：除氧器 水位控制 逻辑优化

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）11-0-02

前言

电厂发电机组的安全稳定性的要求决定汽轮机除氧器水位的控制在一定合理的范围内，除氧器能够对锅炉的给水进行合理有效地除氧和去不凝结气体处理，从而提高了锅炉给水的品质，保证给水中没有氧气，避免含氧对所接触的金属设备造成腐蚀影响，从而对设备性能产生影响。所以，本文主要针对汽轮机除氧器水位控制逻辑优化进行分析，从而推动发电机组的稳定发电。

一、汽轮机除氧器水位控制的现状

1.汽轮机除氧器水位调节阀控制

汽轮机除氧器水位控制主要有其相关调节阀进行水位的正常控制，调节阀采用一主一辅的方式进行控制，当汽轮机除氧器的水位发生较大变化时，调节阀就会根据变化的程度是增高还是降低的一定范围，进行合理的调节作用。在启停机的过程中，需要根据发电机组具体的参数变化和工况进行汽轮机除氧器水位的合理控制，当发电机组启机时间，先启动辅助调节阀进行调节，并网运行后再选择主调节阀进行调节。往往在汽轮机除氧器调节阀控制中有手动调节和自动调节两种方式，在运行调节过程中，要保证手动调节和自动调节互不干扰影响，而在其自动调节的自动化水平还有待提高，所以手动调节的运用比较频繁。

2.汽轮机除氧器具有复杂性

在火力发电机组中，对汽轮机除氧器水位的控制是重要任务。除氧器具有很强的复杂性，它的状态会随着运行时间的变化而变化，而且没有一定的规律，多种变量也对其存在影响，因此传统的控制方法对它来说存在一定的局限性，所系需要引进先进的控制理念和技术优化。在火电厂发电中，就有用到除氧器水位多变量模糊PID控制和除氧器水位多变量神经元PID控制，就很有效地解决了传统除氧器PID控制的弊端和存在的不足，因此可以看出这两种先进控制技术具有很好的前景和潜力[1]。

二、汽轮机除氧器水位控制意义

除氧器在发电机组中不仅可以起到给水中的除氧和除不凝结气体、加热等作用，还对锅炉的给水量具有一定的储备作用。除氧器水位过低会影响锅炉的正常运行，严重时候可能发生锅炉干锅现象，从而对锅炉的使用寿命产生影响，另外还会使给水泵的工作环境恶化，从而不能正常工作；除氧器水位过高则会使除氧器内的水从内溢出，从而造成热量的严重流失，另一方面，水位过高还会造成除氧器内的压力不稳定，从而使除氧效果大大降低，严重则会对相关设备的安全运行造成影响。因此，汽轮机除氧器的水位控制一定要保持在合理的范围内，是对发电机组有效工作和正常运行的保障。

三、汽轮机除氧器水位控制原逻辑分析

在发电机组的运行中，汽轮机除氧器水位必须保持在一定的允许范围内，才能保证机组的正常运行，在发电机组不同的工况下，通过调节阀的调节作用，对除氧器水位的补充或是降低都是整个机组正常运行的保障。

如下图所示，即为汽轮机除氧器的水位控制。由除氧器调节阀入口调节阀进行除氧器水位的正常调节，从而保证除氧器的水位在一个允许的范围。当除氧器内的实际水位升高或者降低的时候，除氧器入口调节阀就会发生相应的动作，调节除氧器的水位从而达到设定值的要求。但是当严重的情况发生时，比如汽轮机除氧器的水位迅速上升，入口调节阀动作程度满足不了设定的要求或者入口调节阀故障从而导致不动作的现象发生，这个时候除氧器水位迅速上升到高高值时，就会发生除氧器水位过高跳闸，除氧器逆止阀关闭、高加至除氧器疏水阀关闭、低加至除氧器疏水阀关闭[2]。

四、汽轮机除氧器水位控制逻辑优化分析

在原来发电机组的汽轮机除氧器水位控制逻辑中，除氧器水位控制方式太过单一，所以需要对除氧器水位控制逻辑进行合理有效地优化措施，来保证除氧器水位在发电机组不同工况下都能够及时进行水位控制。

1.對凝结水泵变频控制逻辑的优化

对于原除氧器水位控制逻辑，主要针对调节阀和凝结水泵变频器控制的组态来进行水位和压力控制，因此控制形式单一，对除氧器水位的控制作用有限，因此在进行除氧器水位控制逻辑的优化中，在针对调节阀和变频器的控制中，其控制逻辑不变化，但是可以增加凝结水泵的操作控制，将变频控制有效地使用到凝结水泵的其它应用中，因此，就可以丰富除氧器水位控制逻辑，具备除氧器水位的更好调节。

在凝结水泵上使用变频操作，根据凝结水泵实际使用情况，将控制对象进行合理改动，将作用对象改成除氧器水位，因此，就具有除氧器水位的两种控制模式，然后根据发电的实际情况，进行两种模式间的合理切换[3]。

2.对除氧器水位调节阀控制逻辑的优化

除氧器水位调节阀可以分为自动调节和手动调节两种方式，但是手动调节和自动调节的模式转换中存在一定的干扰现象，因此需要对两种调节方式间的干扰问题进行控制逻辑优化。为保证手动调节和自动调节之间的顺利有效地切换，可以将变频器转动速度的信号作为调节的参数信息，调节器根据变频器转速的变化作出相应反应。

在除氧器原水位控制逻辑中，存在两个高高开关的控制，但是只要其中一个高高开关动作，就会造成除氧器水位的高跳闸现象发生，因此，这样会产生除氧器水位误跳闸现象，为了避免这种现象的发生，对发电机组正常发电造成影响，可以增加一项除氧器水位高的控制，当除氧器水位高和除氧器水位高高值都动作时，从而除氧器进行水位高跳闸现象。

五、汽轮机除氧器水位控制逻辑优化后的节能分析

随着国民意识水平的日益提高，其对发电行业的节能降耗效果越来越重视，在火力电厂发电的过程中，如何进行节能降耗工作是发电行业迫切需要解决的问题。在火力发电机组中，发电设备的耗能问题是电力行业需要重视的方面，而凝结水泵在火力发电机组中的耗能量是很大的，因此合理有效地降低凝结水泵的高耗能问题，是降低火电厂电力设备总耗能量的重要一个部分。

在原汽轮机的除氧器水位控制逻辑中，除氧器水位的控制主要受除氧器入水调节阀和凝结水泵变频压力调节的影响，采用这种控制方式对控制逻辑的单一调节功能，造成凝结水泵变频耗能现象的发生。因为，通过凝结水泵出口压力参数为依照物，进行凝结水泵的变频操作，但是，在发电机组不同工况时对凝结水的要求，还要在不同工况下对除氧器水位调节阀的开度进行一定控制，因此需要凝结水泵长时间的保持足够的动力来提高凝结水泵出口的压力。由于凝结水泵长时间的高速运转，必然造成耗能情况的严重程度加深，因此，对火力发电厂的综合耗电量的造成坏的影响。同时，因为凝结水泵出口高压力，久而久之就会对相应的管道和阀门产生不利的影响，造成设备的故障，从而加大了火电厂设备的耗材。另外，在除氧器调节阀门的使用上，由于在不同工况下都处于开启状态，因此，在火电厂实际的机组发电过程中，必然会存在一定的压力降低，即节流损失现象[4]。

上图为负荷凝泵的电流对比曲线，通过图片的不同负荷可以发现，在汽轮机除氧器水位控制逻辑进行优化后，两种控制模式对凝结水泵电机的电流存在一定的影响。

另外，除氧器水位控制逻辑的优化会使除氧器水位的波动降低，从而增加了除氧器水位的稳定性，在发电机组低负荷运行时，除氧器调节阀会产生动作，从而降低调节閥前后的压力差，大大减少了节流损失，从而降低发电机组的总体耗能量，对管道和设备的高压冲击，也起到了一定的减弱效果，从而降低设备故障和材料的消耗。

结语

综上所述，汽轮机除氧器水位控制逻辑的优化可以更好地完成除氧器水位的控制，避免了传统除氧器水位调节控制的诸多弊端，同时利用其控制优化方案的可行性和经济性，从而很大程度地降低了电厂发电机组的高耗能程度。同时，汽轮机除氧器水位控制逻辑的优化的实践性还有待提高，其存在较好的发展空间和发展前景，需要进一步地应用到发电机组的实际运行中来，来提高发电机组的经济性和发电效率。

参考文献

[1]舒晓明.汽轮机除氧器水位控制逻辑优化[J]. 科技与企业， 2013（13）：333-333.

[2]周海雁.某1000 MW机组除氧器水位控制优化及节能分析[J].安徽电气工程职业技术学院学报， 2017， 22（1）：79-84.

[3]潘友国，程辰晨， 黄旭峰，等. 660 MW机组除氧器水位控制方式逻辑优化[J].上海电力学院学报， 2016， 32（s1）.

[4]王继鹏.700MW汽轮机组除氧器水位控制异常原因分析及处理[J].华电技术，2014（11）：60-61.