单台100％汽动给水泵可rb的锅炉除氧给水系统及控制方法
技术领域
1.本发明涉及火力发电技术领域，具体来讲是一种单台100％汽动给水泵可rb的锅炉除氧给水系统及控制方法。
背景技术：
2.运行中的大型火电机组，当主要辅机发生故障或手动切除，造成锅炉出力无法满足机组负荷的要求，机组实时功率受到限制时，为了适应运行设备出力，机组协调控制系统自动将机组负荷迅速降到尚在运行的辅机所能承受的目标负荷值，并控制机组在允许参数范围内继续运行而不停炉，这一过程称为辅机故障快速减负荷(runback)，简称rb。rb工况是机组对热工控制最严峻的考验，需要机组各个子系统的相互协调配合。而要实现rb顺利的完成，系统的合理性及配合性是不可或缺的。
3.给水泵rb是rb试验中最重要的环节之一。随着机组参数的不断增加，电动给水泵因消耗厂用电过大逐渐无法满足大负荷条件下锅炉给水需求，随之而来是使用汽动给水泵代替电动给水泵，因此逐渐产生了单台100％负荷汽泵或者2台50％负荷汽泵两种给水系统，通常情况下汽泵系统都会配置小容量电泵作为低流量或者无辅助汽源情况下系统启动初期的小流量使用，待负荷升至一定程度时再切回汽泵出力。单台100％容量汽泵系统和2台50％容量汽泵系统相比，系统设置更简单，维护难度相对小，控制系统操作方便；同样，缺点也很鲜明，就是单台100％容量汽泵发生故障跳闸后，即会立即发生锅炉断水，锅炉，汽机均要跳闸，安全可靠性较低。
4.专利文件《一种大型发电机组高背压汽动给水泵控制系统与控制方法》(专利申请号：201910782958.3)公开了一种汽动给水泵控制系统，该技术方案主要目的为减少设备数量，设置电动给水泵在启动阶段满足给水流量的需求，弥补汽动给水泵在流量低时不能正常使用的缺陷。另外，电泵前置泵的设置仅为电动给水泵入口水升压设置，满足电动给水泵的正常使用，防止电动给水泵汽蚀。但是，上述技术方案中因电动给水泵扬程不足，当汽动给水泵故障时，即使电动给水泵重新运行，依然无法满足继续向给水系统管路中供水，造成锅炉断水，而后锅炉，汽机均要跳闸，此时只能造成非计划停机，安全可靠性较低。
技术实现要素：
5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种单台100％汽动给水泵可rb的锅炉除氧给水系统及控制方法，采用快速启动电动给水泵的控制方法，即使单100％汽动给水泵跳闸情况下，也可通过启动电动给水泵继续维持给水系统出力，大大增大锅炉系统的安全性、稳定性和可靠性。
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种单台100％汽动给水泵可rb的锅炉除氧给水系统，包括除氧器，还包括50％负荷的电动给水系统和100％负荷的汽动给水系统；所述电动给水系统包括1号截止阀、电动给水前置泵、电动给水泵、2号逆止阀、4号截止阀、1号调节阀和2号截止阀；所述1号截止阀的进口与除氧器的出口连接，1号截止阀的出口
依次与电动给水前置泵、电动给水泵、2号逆止阀、4号截止阀串联后与锅炉连接；所述2号截止阀的进口与电动给水泵的出口连接，2号截止阀的出口通过1号调节阀与除氧器的进口连接；所述汽动给水系统包括5号截止阀、汽动给水泵、4号逆止阀、8号截止阀、2号调节阀和6号截止阀；所述5号截止阀的进口与除氧器的出口连接，5号截止阀的出口依次与汽动给水泵、4号逆止阀、8号截止阀串联后与锅炉连接；所述6号截止阀的进口与汽动给水泵的出口连接，6号截止阀的出口通过2号调节阀与除氧器的进口连接。
7.在上述技术方案的基础上，所述电动给水泵前置泵和电动给水泵扬程和大于等于汽动给水泵扬程。
8.在上述技术方案的基础上，所述电动给水系统还包括1号逆止阀，该1号逆止阀的进口与电动给水泵连接，1号逆止阀的出口通过3号截止阀与再热器连接。
9.在上述技术方案的基础上，所述汽动给水系统还包括3号逆止阀，该3号逆止阀的进口与汽动给水泵连接，3号逆止阀的出口通过7号截止阀与再热器连接。
10.本发明还提供一种基于上述锅炉除氧给水系统的控制方法，包括：当汽动给水泵正常运行时，打开4号截止阀，打开2号截止阀，至1号调节阀开度为100％，至电动给水泵勺管为20％；维持上述设备状态，保持电动给水泵水路通畅，可使电动给水泵在需求时快速启动；当汽动给水泵故障或跳闸后，电动给水泵立即启动，初始启动电流迅速增大，待电动给水泵电流回归正常以后，开始关闭1号调节阀。
11.在上述技术方案的基础上，电动给水泵启动9s后，开始关闭1号调节阀。
12.在上述技术方案的基础上，关闭1号调节阀的持续时间为32s。
13.本发明的有益效果在于：
14.本发明中的锅炉除氧给水系统中仅设置一台汽动给水泵及一台电动给水泵。与双气泵系统相比，本公开中系统结构简单，汽动给水泵控制系统操作简单、无辅助汽源情况下仍可采用电动给水泵进行系统启动。与传统单汽泵和单电泵系统相比，当汽动给水泵发生故障或手动切除时，传统除氧给水系统电泵无法满足高负荷条件下的锅炉供水需求，只能进行非计划停机，本系统经过设置电动给水泵前置泵和电动给水泵共同升压后可满足继续向锅炉供水，此时可进行rb使协调系统将出力缓慢降低至电动给水泵的运行工况内，实现机组汽动给水泵跳闸时不停机持续安全稳定运行。
附图说明
15.图1为本发明实施例中单台100％汽动给水泵可rb的锅炉除氧给水系统的示意图。
16.图2为本发明实施例中电动给水泵在汽动给水泵跳闸后的启动电流曲线图；
17.图3为本发明实施例中电动给水泵电流和液耦反馈随电动给水泵再循环阀关闭过程变化图；
18.图4为本发明实施例中汽动给水泵跳闸后不同水冷壁壁温变化曲线图。
19.附图标记：
[0020]1‑
除氧器；2
‑
1号截止阀；3
‑
电动给水前置泵；4
‑
1号调节阀；5
‑
2号截止阀；6
‑
电动给水泵；7
‑
1号逆止阀；8
‑
3号截止阀；9
‑
2号逆止阀；10
‑
4号截止阀；11
‑
5号截止阀；12
‑
2号调节阀；13
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汽动给水泵；14
‑
6号截止阀；15
‑
3号逆止阀；16
‑
7号截止阀；17
‑
4号逆止阀；18
‑
8号截止阀。
具体实施方式
[0021]
下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
[0022]
下面结合说明书的附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0023]
参见图1所示，本发明实施例提供了一种单台100％汽动给水泵可rb的锅炉除氧给水系统，包括除氧器1，还包括50％负荷的电动给水系统和100％负荷的汽动给水系统；汽动给水系统可满足100％负荷运行时的给水流量需求，电动给水系统可满足50％负荷以下运行时的给水流量需求。本发明中，本公开中电动给水系统主要功能为在低负荷下(＜40％)供应主给水流量、低负荷(＜40％)下汽动给水泵跳闸后，电动给水泵启动供应主给水流量及高负荷(＞40％)下汽动给水泵跳闸后，电动给水泵启动后，迅速以最大流量升速率升至电泵，系统经甩负荷(rb)后稳定在40％负荷下运行。
[0024]
电动给水系统包括1号截止阀2、电动给水前置泵3、电动给水泵6、2号逆止阀9、4号截止阀10、1号调节阀4和2号截止阀5；1号截止阀2的进口与除氧器1的出口连接，1号截止阀2的出口依次与电动给水前置泵3、电动给水泵6、2号逆止阀9、4号截止阀10串联后与锅炉连接；2号截止阀5的进口与电动给水泵6的出口连接，2号截止阀5的出口通过1号调节阀4与除氧器1的进口连接；电动给水系统的主给水流程为主给水从除氧器流经1号截止阀、经过电动给水泵前置泵升压、再经电动给水泵出力后经过2号逆止阀和4号截止阀、再经过其他换热设备进入锅炉中。电动给水系统的小流量再循环水流程为主给水从电动给水泵出口分别经过2号截止阀和1号调节阀后又回到除氧器中。
[0025]
汽动给水系统包括5号截止阀11、汽动给水泵13、4号逆止阀17、8号截止阀18、2号调节阀12和6号截止阀14；5号截止阀11的进口与除氧器1的出口连接，5号截止阀11的出口依次与汽动给水泵13、4号逆止阀17、8号截止阀18串联后与锅炉连接；6号截止阀14的进口与汽动给水泵13的出口连接，6号截止阀14的出口通过2号调节阀12与除氧器1的进口连接。汽动给水系统的主给水流程为主给水从除氧器流经5号截止阀、经由汽动给水泵出力升压后经过4号逆止阀和8号截止阀、再经其他换热设备进入锅炉中。汽动给水系统的小流量再循环水流程为主给水从汽动给水泵出口分别经过6号截止阀和2号调节阀后又回到除氧器中。
[0026]
具体的，电动给水泵6前置泵和电动给水泵6扬程和大于等于汽动给水泵13扬程。通过设置电动给水泵前置泵和电动给水泵共同升压，实现两泵扬程和大于等于汽动给水泵扬程，在高负荷情况下，汽动给水泵突然丧失出力时，电动给水泵启动后仍可向锅炉中继续供水，仅供水流量降低。
[0027]
具体的，电动给水系统还包括1号逆止阀7，该1号逆止阀7的进口与电动给水泵6连接，1号逆止阀7的出口通过3号截止阀3与再热器连接。汽动给水系统还包括3号逆止阀15，该3号逆止阀15的进口与汽动给水泵13连接，3号逆止阀15的出口通过7号截止阀16与再热器连接。通过在电动给水泵和汽动给水泵出口分别设置1号逆止阀和2号逆止阀，当汽动给水泵跳闸以后，1号逆止阀和2号逆止阀可使整个给水系统出口压力保持，使高位的锅炉内水不逆流；为电动给水泵快速启动提供启动环境，通过1号再循环调节阀打开，电动给水泵
小流量启动，降低电动给水泵启动负荷，实现电动给水泵快速启动。
[0028]
本发明实施例还公开了一种基于上述锅炉除氧给水系统的控制方法，包括：
[0029]
当汽动给水泵13正常运行时，打开4号截止阀10，打开2号截止阀5，至1号调节阀4开度为100％，至电动给水泵6勺管为20％；维持上述设备状态，保持电动给水泵6水路通畅，可使电动给水泵6在需求时快速启动；
[0030]
当汽动给水泵13故障或跳闸后，电动给水泵6立即启动，初始启动电流迅速增大，待电动给水泵6电流回归正常以后，开始关闭1号调节阀4。具体的，电动给水泵6启动9s后，开始关闭1号调节阀4。关闭1号调节阀4的持续时间为32s。
[0031]
参见图2所示，本发明一个实施例提供的电动给水泵在汽动给水泵跳闸后的启动电流曲线；
[0032]
汽动给水泵跳闸时间为20:33:20，电动给水泵联锁启动，电动给水泵电流迅速增大，当电流从最大值恢复正常时，此时电泵已正常启动，时间为20:33:28；因此关闭1号调节阀的开始时间为电动给水泵启动后9s。
[0033]
设定关闭1号调节阀的阀门关闭速率。关闭1号调节阀的速率决定锅炉恢复给水的时间。1号调节阀的关闭速率太快，会对电动给水系统造成很大冲击和负担，太快时可能会损坏电动给水泵；关闭1号调节阀的速率过慢，电动给水泵的出力增加的越慢，电动给水泵的负担越小，但锅炉恢复给水的时间，即锅炉断水的时间会越长，水冷壁可能会出现干烧现象，水冷壁壁温会迅速上升。因此再循环阀关闭时间要兼顾水冷壁壁温升温过程和电动给水泵电流变化过程。
[0034]
参见图3所示，本发明一个实施例提供的电动给水泵电流和液耦反馈随电动给水泵再循环阀关闭过程变化图。
[0035]
20:33:29，开始关闭再循环阀，20:34:01，再循环调阀关闭至0.9％，认为1号再循环调节阀全关，整个过程用时32秒，电动给水泵电流变化曲线正常，电动给水泵运行正常。
[0036]
参见图4所示，本发明一个实施例提供的汽动给水泵跳闸后不同水冷壁壁温变化曲线；
[0037]
当汽动给水泵跳闸后，在断水期间，各水冷壁壁温均逐渐变大，当电动给水泵正常运行以后，水冷壁温度上升速度减慢后随rb过程正常后壁温逐渐下降恢复到正常水平；其中，前墙壁温增大最多，约为45℃。锅炉壁温处于耐承受阶段。
[0038]
因此，1号调节阀关闭时间为32s时，电动给水泵运行正常，锅炉壁温未超温。
[0039]
本公开中的锅炉除氧给水系统中仅设置一台汽动给水泵及一台电动给水泵。与双气泵系统相比，本公开中系统结构简单，汽动给水泵控制系统操作简单、无辅助汽源情况下仍可采用电动给水泵进行系统启动。与传统单汽泵和单电泵系统相比，当汽动给水泵发生故障或手动切除时，传统除氧给水系统电泵无法满足高负荷条件下的锅炉供水需求，只能进行非计划停机，本系统经过设置电动给水泵前置泵和电动给水泵共同升压后可满足继续向锅炉供水，同时经过设置电动给水泵的快速启动控制方法，可进行rb使协调系统将出力缓慢降低至电动给水泵的运行工况内，实现机组汽动给水泵跳闸时不停机持续安全稳定运行。
[0040]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点，包含于
本发明的至少一个实施例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。
[0041]
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。