華能南通電廠一期工程2臺(tái)350MW機(jī)組高壓加熱器（高加）水位控制系統(tǒng)，投產(chǎn)后一直存在投用困難、水位調(diào)節(jié)品質(zhì)不佳的問題，而且遇到擾動(dòng)，水位就難以控制，多次發(fā)生高加水位高保護(hù)動(dòng)作而使高加解列。因此，有必要對高加水位的控制和保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善。
　　
　　一、系統(tǒng)簡介
　　
　　1號(hào)機(jī)組共有6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)3臺(tái)U型管表面立式高加。按常規(guī)抽汽、給水回路設(shè)計(jì)，6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)高加是1個(gè)給水大旁路。正常疏水為逐級流水，每臺(tái)高加有1路危急疏水直通冷凝器。
　　
　　每臺(tái)高加各裝有1臺(tái)水位變送器、1臺(tái)就地水位控制器（氣助）和1只水位開關(guān)。水位變送器用于主控室的水位顯示和高/低水位報(bào)警。就地水位控制器根據(jù)高加水位控制正常疏水閥和危急疏水閥，該氣動(dòng)控制器輸出（20.67～103.35）kPa控制信號(hào)。該控制信號(hào)在（20.67～62.21）kPa范圍控制正常疏水閥0～開度，在（62.21～103.35）kPa范圍控制危急疏水閥0～開度。不同工況下，通過控制正常疏水閥和危急疏水閥氣路上的電磁閥，來實(shí)現(xiàn)這2個(gè)閥門控制方式的切換。正常疏水閥的電磁閥受電時(shí)參與水位調(diào)節(jié)，接受水位控制器的控制信號(hào)；失電則使正常疏水閥關(guān)閉。危急疏水閥的電磁閥失電時(shí)參與水位調(diào)節(jié)，接受水位控制器的控制信號(hào)；受電則使危急疏水閥關(guān)閉。7號(hào)高加疏水閥的控制邏輯如圖1所示（6號(hào)，8號(hào)類同）。水位開關(guān)用于檢測水位高三值信號(hào)，水位達(dá)高三值即延時(shí)20s，關(guān)閉本高加抽汽逆止閥和抽汽關(guān)斷閥；水位達(dá)高三值同時(shí)延時(shí)1min，使3臺(tái)高加給水走大旁路，3臺(tái)高加均解列。　　
　　二、存在問題
　　
　　（1）水位控制器由于水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)僅用1臺(tái)就地水位控制器控制正常疏水閥和危急疏水閥，而這2個(gè)疏水閥的控制特性不同。正常疏水閥用于高加水位的正常調(diào)節(jié)，要求動(dòng)作平穩(wěn)和較高的精度；而危急疏水閥用于高加水位保護(hù)功能，要求反應(yīng)迅速，所以1個(gè)水位控制器難以滿足正常疏水閥和危急疏水閥的不同要求，因而水位調(diào)節(jié)品質(zhì)不理想，造成高加投用困難，而且，水位控制器在運(yùn)行中經(jīng)不起擾動(dòng)，遇擾動(dòng)就經(jīng)常發(fā)生高加水位高保護(hù)動(dòng)作，影響機(jī)組的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
　　
　　（2）電磁閥安裝位置及其控制邏輯高加危急流水閥的電磁閥安裝于水位控制器輸出的控制信號(hào)氣管路上，正常運(yùn)行時(shí)，該電磁閥受電，切斷控制氣信號(hào)，危急疏水閥關(guān)閉。在發(fā)生下列情況之一時(shí)該電磁閥失電：1）本高加水位達(dá)高二值；2）下級高加水位達(dá)高三值；3）正常疏水閥關(guān)閉。此時(shí)水位控制器的控制氣信號(hào)送到危急疏水閥的定位器，危急疏水閥處于調(diào)節(jié)狀態(tài)。然而，當(dāng)發(fā)生上述3種情況之一時(shí)，高加運(yùn)行已經(jīng)處于比較緊急的工況，但水位控制器的輸出信號(hào)還要經(jīng)過定位器轉(zhuǎn)換放大才使危急疏水閥開啟。這樣水位往往會(huì)迅速上升，有時(shí)會(huì)達(dá)到水位高三值而切斷本高加進(jìn)汽，甚至使高加給水走旁路。特別嚴(yán)重的是一旦水位控制器故障，高加無法疏水，將造成更嚴(yán)重的后果。
　　
　?。?）水位開關(guān)水位開關(guān)反應(yīng)不靈敏，水位高三值開關(guān)動(dòng)作后，即使實(shí)際水位恢復(fù)正常亦不能馬上恢復(fù)原位，從而誤發(fā)高加水位保護(hù)信號(hào)。
　　
　　（4）高加水位保護(hù)邏輯高加水位高三值時(shí)切斷本高加進(jìn)汽延時(shí)并且高加給水走旁路的延時(shí)時(shí)間太長，若因高加泄漏引起高加水位高，將可能延誤保護(hù)而導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)水。
　　
　　三、改進(jìn)方案和改進(jìn)效果
　　
　?。?）淘汰氣動(dòng)控制器，以DCS實(shí)現(xiàn)高加水位調(diào)節(jié)
　　
　　將正常疏水閥和危急流水閥改由DCS控制，分別設(shè)計(jì)各自的水位調(diào)節(jié)器。根據(jù)正常疏水閥和危急疏水閥的不同動(dòng)態(tài)特性，整定各自的調(diào)節(jié)參數(shù)。正常疏水水位控制器的水位給定值為正常水位，調(diào)節(jié)品質(zhì)力求平穩(wěn)和準(zhǔn)確。危急流水水位控制器的水位給定值為水位高一值，調(diào)節(jié)特性設(shè)計(jì)和整定為快速響應(yīng)。
　　
　　（2）改進(jìn)高加危急疏水閥控制方式
　　
　　將高加危急疏水閥的控制電磁閥改到危急疏水閥的薄膜控制閥氣源管路上，并修改電磁閥的控制邏輯。在正常情況下，電磁閥受氣，氣路接通，危急疏水閥接受控制器的控制。當(dāng)水位高?；虬踩珪r(shí)，電磁閥失電，膜盒對空放氣，使危急疏水閥全開。這樣就保證在系統(tǒng)或控制器故障的情況下，均能安全地將高加的水疏泄到冷凝器。此項(xiàng)改進(jìn)提高了高加水位控制系統(tǒng)的安全保護(hù)等級。
　　
　?。?）提高高加水位測量信號(hào)與保護(hù)信號(hào)的可靠性和準(zhǔn)確性
　　
　　增加高加水位變送器，使每臺(tái)高加有3臺(tái)水位變送器。三取中信號(hào)用于顯示和調(diào)節(jié)，聯(lián)鎖保護(hù)信號(hào)以三取二邏輯運(yùn)算結(jié)果取代原水位開關(guān)信號(hào)。
　　
　　（4）改進(jìn)高加水位保護(hù)邏輯和參數(shù)設(shè)定
　　
　　將高加水位高三值的保護(hù)延時(shí)縮短。水位達(dá)高三值延時(shí)5s關(guān)閉本高加抽汽逆止閥和抽汽關(guān)斷閥，延時(shí)8s高加給水切換至走旁路，從而能有效地防止因高加泄漏所導(dǎo)致的汽輪機(jī)進(jìn)水。
　　
　?。?）改進(jìn)后的效果
　　
　　在正常情況下，由正常疏水閥對高加水位進(jìn)行水位調(diào)節(jié)；當(dāng)高加水位達(dá)到高一值時(shí)，危急疏水閥參與水位調(diào)節(jié)。當(dāng)高加水位達(dá)到高二值時(shí)，危急疏水閥快速全開；當(dāng)高加水位達(dá)到高三值時(shí)，延時(shí)5s關(guān)閉本高加抽汽逆止閥和抽汽關(guān)斷閥，延時(shí)8s則3臺(tái)高加給水走旁路。改進(jìn)后的高加水位控制和保護(hù)系統(tǒng)邏輯清晰、層次合理、動(dòng)作準(zhǔn)確、保護(hù)可靠，未再發(fā)生因控制系統(tǒng)原因而引起的高加解列，在高加泄漏時(shí)可有效地控制水位。
　　
　　四、結(jié)論及建議
　　
　?。?）在設(shè)計(jì)高加水位調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意：1）選用準(zhǔn)確可靠的水位測量裝置，以確保調(diào)節(jié)信號(hào)靈敏、保護(hù)信號(hào)正確；2）控制邏輯要條理清晰、目的明確，保護(hù)邏輯及延時(shí)設(shè)定應(yīng)切合工藝運(yùn)行的實(shí)際情況；3）要考慮調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障時(shí)的危急疏水后備手段，以保證系統(tǒng)運(yùn)行安全。
　　
　?。?）不同的控制對象不宜采用同一個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，應(yīng)采用各自的調(diào)節(jié)器分別控制，有針對性地整定控制參數(shù)，以獲得較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
　　
　?。?）基地式控制裝置多為機(jī)械式設(shè)備，功能單一，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，因機(jī)械磨損而故障多發(fā)，性能下降，維護(hù)費(fèi)用增加，逐步淘汰。采用DCS系統(tǒng)替代基地式控制裝置，不僅便于對原有的控制功能進(jìn)行優(yōu)化完善，使其性能和可靠性得到提高，而且可增進(jìn)自動(dòng)化程度，方便運(yùn)行監(jiān)視，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，實(shí)行DCS一體化設(shè)計(jì)還能夠降低維護(hù)費(fèi)用。
　　
　?。?）電廠應(yīng)對調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)定期進(jìn)行評估和完善工作，對不適應(yīng)工藝運(yùn)行要求的硬件裝置和軟件組態(tài)進(jìn)行更新和改造，以便不斷提高機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，為發(fā)電企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。