给水泵最小流量再循环阀的安全工作区及控制方法和存在的问题

20150320-6
超临界机组给水泵为多级离心泵,其入口为经过给水泵前置泵升压的中压给水,中压给水接近饱和,当给水泵低于最小流量运行时,泵体摩擦的发热量不能被给水带走,使泵内温度升高,当泵内温度超过泵所处压力下的饱和温度时,给水就会发生汽化,造成给水泵汽蚀。
为此,在给水泵出口至除氧器之间设置再循环系统。给水泵再循环系统由再循环管、最小流量再循环阀(简称“再循环阀”)和再循环调节阀前、后阀门组成。当给水泵低于最小流量运行时,通过再循环系统增加给水泵的入口给水流量,保证给水泵的安全运行;当给水泵流量大于最小流量并有一定余量时,关闭再循环阀,以提高经济性。

1、给水泵的安全工作区

给水泵最小流量定值,根据各给水泵运行特性曲线确定,给水泵必须运行在特性曲线的安全工作区,给水泵运行特性曲线见文献[1]。考虑给水泵运行的不同工况,在给水泵投运或机组运行在低负荷期间,为了使泵工作在安全区,必须由再循环阀来保证流过给水泵的最小流量。

2、再循环阀控制方法及存在的问题

再循环阀的控制方法一般分为开关式控制和连续式控制:前者通常用于小容量机组;对于大容量或超临界机组为保证给水流量调节的稳定及提高经济性,再循环阀控制应采用连续式控制。常规的再循环阀连续控制方法有PID调节控制和单一曲线函数控制。
PID调节使用单冲量、闭环反馈控制再循环阀,给水泵入口流量与设定值偏差输入PI调节器,再循环阀为PI调节器控制对象,从而实现最小流量的连续控制。
再循环阀工作在高温、高压且前后压差大的工况中,频繁调整可能导致阀门故障。此控制方法为连续控制,能够保证给水泵安全运行,但再循环阀的频繁调整,增加了再循环阀故障率;同时,再循环阀的开度变化,会影响锅炉给水流量,从而影响锅炉给水自动的调整,严重时可能造成给水自动控制发散,影响机组运行安全。
设一个单一曲线函数F(x),由F(x)直接给出给水泵入口流量和再循环阀开度指令的关系。采用该控制方法在机组运行过程中阀门动作频繁,幅度较大,在阀门的开关瞬间会引起给水流量的大幅波动,而流量的波动又影响阀门的动作,既不利于给水泵的安全经济运行,也会使整个给水系统振荡。

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