基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统，该系统包括除氧器、给水泵、给水泵出口流量传感器、给水泵调节装置、给水泵小汽轮机、变速给水泵、转速测量表、最小给水流量计算模块、再循环控制器、给水再循环阀门和基于再循环状态给水前馈模块等。本实用新型专利技术在保护给水泵低负荷运行安全的前提下，通过限制给水再循环阀门的开度速率及开度曲线，避免给水再循环阀门的低开度运行，减少给水再循环阀门的磨损；并在给水再循环阀门开启或关闭的瞬间，对给水系统进行水量前馈补偿，减小机组在低负荷下由于给水再循环阀门大幅动作对给水系统带来的控制扰动，从而实现低负荷下给水系统的安全、节能与提升控制稳定性的综合目标。

Feed forward control system of feed water based on the state of recycle valve of feed water pump

【技术实现步骤摘要】
基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统
本技术属于火力发电厂的自动控制领域，涉及锅炉的给水控制系统，具体涉及一种基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统，适用于给水泵最小流量阀开启及关闭过程。
技术介绍
随着我国电力产业机构的升级与可再生能源的快速发展，火电机组将承担电网深度调峰的功能角色，以低负荷至中高负荷的灵活性调节为其主要的运行模式，而频繁低负荷的运行工况对机炉设备及控制系统都提出更高的要求。常规给水控制逻辑设置给水最小流量保护系统保证低负荷下给水泵的安全运行，该系统包括再循环管、给水流量再循环阀、再循环调节前、后电动截止阀、差压变送器及过程控制器等，其中最小流量再循环阀门是最为关键的设备。在机组低负荷运行过程中，若锅炉实际的给水流量持续降低，当给水泵的出口流量低于最小流量再循环阀开启限值时，再循环阀门将自动开启，旁路部分给水回到除氧器，从而增加流经给水泵的工质流量，避免给水泵发生过热和汽蚀，减轻泵体的运行损害。在深度调峰运行工况下，机组负荷频繁触及30％Pe以下负荷点，给水泵流量偏低的工况持续存在，使得最小流量再循环阀门的保护动作频繁，从而造成给水流量波动大、最小流量阀磨损严重等问题：(1)常规再循环阀控制策略无法适应深度调峰运行给水泵最小流量常规保护逻辑采用基础PID控制方式，手动设置的定值作为流量控制目标。当给水泵出口流量小于设定值时，再循环阀开度增大，提高给水泵的入口流量；当实际流量高于设定值后，再通过PID拉回作用关小再循环阀。而长期低负荷运行下，给水泵经常在最小流量附近工作，PID控制过程存在的超调现象，会频繁触发最小流量阀的开关，不利于给水系统的稳定运行及给水泵的安全运行。(2)给水泵最小流量再循环阀设备易磨损最小流量再循环阀门安装在给水泵出口与除氧器水箱之间，阀门进出口压差约为20Mpa左右，时刻在高压差下工作。因此，阀门节流后的工质很容易出现闪蒸和气蚀，尤其是低负荷下，阀门在频繁开启的过程中极易产生磨损。实际运行中应考虑避免再循环阀门在小开度下工作，否则将严重加速设备的磨损，牺牲设备寿命。(3)低负荷下加剧给水控制回路的扰动在深度调峰运行工况下，出于最小流量阀门保护的目的，可以通过设置给水再循环阀的最小开度限值并设定阀门死区，使其直接越过节流过大的小开度范围。但是由于低负荷下机组的稳定性较弱，当再循环阀门开度瞬时开大或关死时，给水流量的突变将对给水系统带来不可避免的控制扰动，甚至会引起系统的震荡和发散。
技术实现思路
鉴于以上现有技术存在的问题，本技术提供了一种基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统，在保护给水泵低负荷运行安全的前提下，通过限制给水再循环阀门的开度速率及开度曲线，避免给水再循环阀门的低开度运行，减少给水再循环阀门的磨损；并在给水再循环阀门开启或关闭的瞬间，对给水系统进行水量前馈补偿，减小机组在低负荷下由于给水再循环阀门大幅动作对给水系统带来的控制扰动，从而实现低负荷下给水系统的安全、节能与提升控制稳定性的综合目标。本技术采用如下技术方案来实现的：基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统，包括除氧器、给水泵、给水泵出口流量传感器、给水泵调节装置、给水泵小汽轮机、变速给水泵、转速测量表、最小给水流量计算模块、再循环控制器、给水再循环阀门和基于再循环状态给水前馈模块；其中，除氧器出口连通至给水泵入口，给水泵出口连通至变速给水泵入口，变速给水泵出口连通至给水母管入口，给水母管出口的一个支路出口连通至给水再循环阀门入口，给水再循环阀门出口连通至除氧器入口，给水泵出口流量传感器设置在连通给水泵出口与变速给水泵入口的管道上；给水泵调节装置用于驱动给水泵，并与给水泵小汽轮机连接，给水泵小汽轮机通过转轴与变速给水泵连接，转速测量表设置在转轴上；转速测量表的输出端连接至最小给水流量计算模块的输入端，最小给水流量计算模块的输出端和给水泵出口流量传感器的输出端均连接至再循环控制器的输入端，再循环控制器的输入端连接至给水再循环阀门的输入端，给水再循环阀门的输出端连接至基于再循环状态给水前馈模块的输入端，基于再循环状态给水前馈模块的输出端连接至给水泵调节装置的控制端。本技术进一步的改进在于，还包括给水泵入口阀门，其设置在连通除氧器出口与给水泵入口的管道上。本技术具有如下有益的技术效果：1、常规的给水泵最小流量防汽蚀保护中，采用给水泵额定转速下的一固定最小流量值作为控制目标。然而，随着机组低负荷运行下给水泵转速的降低，泵体的实际最小给水流量限值也随之降低。本技术提出根据给水泵的当前实际转速进行给水流量低限的设置，更加合理的设定给水再循环阀门开启流量，减少给水再循环阀门的不必要开启次数，在保证了系统安全的前提下，有效避免不必要的旁路流量造成的经济损失。2、本技术采用单调开启或关闭阀门开度的方法，关闭阀门开度的方法实现对最小流量给水再循环阀门过程控制，防止阀门的波动并灵活调控给水再循环阀门的动作变化及速率。该种方式相比常规PID控制策略，可有效避免调节过程中出现的给水再循环阀门波动及系统超调等问题。3、最小流量给水再循环阀门前后压差很大，给水再循环阀门节流运行下极易出现闪蒸气蚀的现象。本技术设置在开启关闭过程中，使给水再循环阀门快速越过25％以下的低开度范围，避免给水再循环阀门长时间低开度运行，降低给水再循环阀门的冲击磨损风险，延长给水再循环阀门寿命。4、本技术设计中的基于再循环状态给水前馈模块，在给水再循环阀门开度大幅变化的时刻，作用于给水泵转速调节主给水流量，适时补偿由于再循环回路水量的大幅增减对给水母管带来的波动，从而可在给水再循环阀门快速开合状态下，增强给水系统的整体稳定性。附图说明图1为本技术的结构示意图。附图标记说明：1为除氧器，2为给水泵入口阀门，3为给水泵，4为给水泵出口流量传感器，5为给水泵调节装置，6为给水泵小汽轮机，7为转轴，8为变速给水泵，9为转速测量表，10为最小给水流量计算模块，11为再循环控制器，12为给水母管，13为给水再循环阀门，14为基于再循环状态给水前馈模块。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细描述：如图1所示，本技术提供的基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统，包括除氧器1、给水泵入口阀门2及给水泵3，给水泵3后设置给水泵出口流量传感器4，用于驱动给水泵3的给水泵调节装置5，与给水泵调节装置5连接的给水泵小汽轮机6，通过转轴7与给水泵小汽轮机6连接的变速给水泵8，装载在转轴7上的转速测量表9，转速测量表9测得的转速送入最小给水流量计算模块10，得到该转速下的最小给水流量限值。再循环控制器11用于比较给水泵出口流量传感器4输出的给水流量与最小给水流量计算模块10输出的当前转速下最小给水流量限值，当二者的偏差低于预设值时，再循环控制器11将按设定规则开启给水再循环阀门13，将给水母管12中的一部分水工质通过管道送回除氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统，其特征在于，包括除氧器(1)、给水泵(3)、给水泵出口流量传感器(4)、给水泵调节装置(5)、给水泵小汽轮机(6)、变速给水泵(8)、转速测量表(9)、最小给水流量计算模块(10)、再循环控制器(11)、给水再循环阀门(13)和基于再循环状态给水前馈模块(14)；其中，/n除氧器(1)出口连通至给水泵(3)入口，给水泵(3)出口连通至变速给水泵(8)入口，变速给水泵(8)出口连通至给水母管(12)入口，给水母管(12)出口的一个支路出口连通至给水再循环阀门(13)入口，给水再循环阀门(13)出口连通至除氧器(1)入口，给水泵出口流量传感器(4)设置在连通给水泵(3)出口与变速给水泵(8)入口的管道上；/n给水泵调节装置(5)用于驱动给水泵(3)，并与给水泵小汽轮机(6)连接，给水泵小汽轮机(6)通过转轴(7)与变速给水泵(8)连接，转速测量表(9)设置在转轴(7)上；转速测量表(9)的输出端连接至最小给水流量计算模块(10)的输入端，最小给水流量计算模块(10)的输出端和给水泵出口流量传感器(4)的输出端均连接至再循环控制器(11)的输入端，再循环控制器(11)的输入端连接至给水再循环阀门(13)的输入端，给水再循环阀门(13)的输出端连接至基于再循环状态给水前馈模块(14)的输入端，基于再循环状态给水前馈模块(14)的输出端连接至给水泵调节装置(5)的控制端。/n...

【技术特征摘要】
1.基于给水泵再循环阀状态的给水前馈控制系统，其特征在于，包括除氧器(1)、给水泵(3)、给水泵出口流量传感器(4)、给水泵调节装置(5)、给水泵小汽轮机(6)、变速给水泵(8)、转速测量表(9)、最小给水流量计算模块(10)、再循环控制器(11)、给水再循环阀门(13)和基于再循环状态给水前馈模块(14)；其中，
除氧器(1)出口连通至给水泵(3)入口，给水泵(3)出口连通至变速给水泵(8)入口，变速给水泵(8)出口连通至给水母管(12)入口，给水母管(12)出口的一个支路出口连通至给水再循环阀门(13)入口，给水再循环阀门(13)出口连通至除氧器(1)入口，给水泵出口流量传感器(4)设置在连通给水泵(3)出口与变速给水泵(8)入口的管道上；
给水泵调节装置(5)用于驱动给水泵(3)，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯玉婷，高林，李杰，张义政，刘峥嵘，韩涛，王炳莉，李继福，徐宝权，张昔国，
申请(专利权)人：华能国际电力股份有限公司，西安热工研究院有限公司，华能国际电力股份有限公司日照电厂，
类型：新型
国别省市：北京;11