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摘 要：介绍旋模式除氧器水箱水位控制的特点及控制策略的改造。结合三冲量水位控制方案的功能，根据高加投切状态对给水前馈信号进行修正，使除氧器水位控制在机组变负荷过程中更加稳定，避免水位大幅波动。
关键词：热力除氧 前馈 控制策略
1 引言
旋膜除氧器近年已在许多电厂中推广应用，其具有补水水温适应性强，除氧效率高的特点。某电厂135MW流化床机组采用旋模式除氧器，配置2台100%凝结水泵、一台除氧器上水气动调节门为除氧器上水，2台100%锅炉电动给水泵，除氧器用汽正常运行时采用汽轮机三级抽汽（取自汽轮机中压抽汽，通过电动截止门为除氧器提供蒸汽），启动阶段采用辅助蒸汽，冷段再热蒸汽。热工控制系统采用GE新华生产的OC6000e分散控制系统，实现机组的一体化控制。
2 水位控制存在的问题及问题分析
常规除氧水箱水位控制方案采用单冲量和三冲量控制，低负荷时采用单冲量控制方案控制除氧水箱水位；高负荷时采用三冲量控制方案，串级控制回路的内回路控制除氧水箱水位，外回路控制凝结水至除氧器上水流量，锅炉给水流量乘系数后作为前馈控制信号。
本机组在采用常规控制方案时，机组负荷升/降过程中，除氧器水位经常水位突升/突降现象。在负荷降低时出现水位大幅度降低，此时增加除氧器上水流量反而加剧水位上升趋势。升负荷现象相反.降负荷过程数据趋势如下图所示：
图1 降负荷过程除氧器水箱水位及相关参数
参数：1 除氧器水位设定值 2 除氧器水箱水位 4 除氧器上水流量 6 锅炉给水流量
8 除氧器压力 11 除氧器进汽压力（安装于汽轮机抽汽管道） 12 机组电负荷
在负荷下降过程中（135MW-128MW），除氧器进汽压力迅速下降（0.04Mpa），锅炉给水流量下降（13.1t/h），凝结水至除氧器上水流量加大（63t/h），但除氧器水箱水位出现明显下降（198mm）。
根据除氧水箱水位变化趋势，除氧器热力除氧原理及除氧器内部结构分析认为：除氧器内局部压力的变化对除氧器至除氧水箱下水速度产生了影响。
本机组采用青岛青力锅炉辅机有限公司的旋模式除氧器， 除氧器装置由旋模除氧器与除氧水箱组成。除氧器与除氧水箱通过下水管（DN500）相连。旋模式除氧器按照水流方向，由上而下，分为排汽区，起膜区（由水室和汽室组成），空间区和填料区段。主凝结水及补给水，以及各处合格的疏水进入除氧器起膜组的水室内，在差压的作用下，经旋模管上的小孔，射流喷射，沿旋模管内壁形成水膜旋转而下，由于离心作用，在管口处形成高速旋转的水膜裙，加热蒸汽由于填料层下部上升，经汽液网和篦条，水膜裙及管内壁的中空部分通过，与入口水逐级相遇，进行热质交换。将入口水加热到与除氧器运行压力相应的饱和蒸汽温度，根据亨利定律和盖吕萨克定律将溶解于水中的氧气及不凝结气体排出，气体自水中逸出，经封头上部的排汽管排入大气。入口水在起膜器内完成一次除氧，再填料区内完成二次除氧。除氧水由除氧器自流而下，经水箱上的分水圈下落，汇集于除氧水箱内。
旋模式除氧器的结构如下：
图2 除氧器与水箱结构图
除氧器与除氧水箱是两个独立的部件，只通过下水管相连（除氧器底部距离除氧水箱中心线2144mm），那么其各自内部空间的压力就会对相互间工质的流通产生影响。在负荷稳定状态下进行除氧器上水扰动试验，手动操作凝结水至除氧器上水调节阀较大幅度增加上水流量（70t/h）， 除氧器进汽压力先降后升，除氧水箱水位同样先降后升。
分析认为：降负荷过程中，由于除氧器入口蒸汽压力下降，导致除氧器下水管下水不畅，除氧器补水积存于除氧器内，除氧器水箱由于补水量小于锅炉给水流量而导致水位下降。此时除氧器水箱水位控制器会加大除氧器上水流量，大量的除氧器上水，进一步加剧了除氧器内局部压力的下降，同时造成除氧器水箱水位迅速下降。大量补水积存于除氧器内，等除氧器内水位与除氧器水箱水位压差大于除氧器与除氧器水箱压力差时，才开始重新下水，由于此时凝结水至除氧器上水流量远大于锅炉给水流量，这就导致了除氧器水箱水位出现迅速上升现象。而此时由于水箱水位仍远低于水位设定值，水位控制器减少除氧器上水指令，除氧器压力迅速回升，除氧水箱水位后期迅速上升，水位控制器超调。
3控制策略的優化
要解决这一问题就要解决在负荷变化过程中因除氧器进汽压力变化而引起的除氧器水箱水位突变，从而造成的除氧器水位控制器的反向动作。为此我们改造控制方案如下：
1 除氧器水箱水位三冲量控制内回路采用变参调节，在负荷变化和除氧器进汽压力突变时，减小内回路比例和积分作用。这样就有效地防止了内回路反向动作。
2 除氧器水箱水位三冲量控制前馈信号精确计算。根据汽轮机热平衡图计算出各负荷工况下，计算出凝结水至除氧器补水流量与锅炉给水流量之间的精确关系，并考虑高加投切状况的不同，对前馈比例系数进行修正，作为三冲量控制的前馈信号。在变负荷和除氧器进汽压力突变时以前馈信号作为主导，控制除氧器上水流量。
3 尽量避免大幅度快速调节除氧器上水流量。
控制方案改造后机组变负荷过程中除氧器水箱水位突变现象得到了有效控制，可以满足控制要求。
结语：除氧器水箱水位是电厂运行的重要监控参数之一，保持水位稳定非常重要。旋模式除氧器水箱水位控制存在大滞后及耦合特性，受除氧器除氧蒸汽压力，除氧器水箱压力，锅炉给水流量，及除氧器上水水量影响。运行过程中应保持除氧器压力平稳，同时避免大幅度快速调整除氧器上水。保证机组安全运行。
参考文献
[1] 邱砚明 旋模式除氧器的设计调试简析[J] 电站辅机 2007.9
关键词：热力除氧 前馈 控制策略
1 引言
旋膜除氧器近年已在许多电厂中推广应用，其具有补水水温适应性强，除氧效率高的特点。某电厂135MW流化床机组采用旋模式除氧器，配置2台100%凝结水泵、一台除氧器上水气动调节门为除氧器上水，2台100%锅炉电动给水泵，除氧器用汽正常运行时采用汽轮机三级抽汽（取自汽轮机中压抽汽，通过电动截止门为除氧器提供蒸汽），启动阶段采用辅助蒸汽，冷段再热蒸汽。热工控制系统采用GE新华生产的OC6000e分散控制系统，实现机组的一体化控制。
2 水位控制存在的问题及问题分析
常规除氧水箱水位控制方案采用单冲量和三冲量控制，低负荷时采用单冲量控制方案控制除氧水箱水位；高负荷时采用三冲量控制方案，串级控制回路的内回路控制除氧水箱水位，外回路控制凝结水至除氧器上水流量，锅炉给水流量乘系数后作为前馈控制信号。
本机组在采用常规控制方案时，机组负荷升/降过程中，除氧器水位经常水位突升/突降现象。在负荷降低时出现水位大幅度降低，此时增加除氧器上水流量反而加剧水位上升趋势。升负荷现象相反.降负荷过程数据趋势如下图所示：
图1 降负荷过程除氧器水箱水位及相关参数
参数：1 除氧器水位设定值 2 除氧器水箱水位 4 除氧器上水流量 6 锅炉给水流量
8 除氧器压力 11 除氧器进汽压力（安装于汽轮机抽汽管道） 12 机组电负荷
在负荷下降过程中（135MW-128MW），除氧器进汽压力迅速下降（0.04Mpa），锅炉给水流量下降（13.1t/h），凝结水至除氧器上水流量加大（63t/h），但除氧器水箱水位出现明显下降（198mm）。
根据除氧水箱水位变化趋势，除氧器热力除氧原理及除氧器内部结构分析认为：除氧器内局部压力的变化对除氧器至除氧水箱下水速度产生了影响。
本机组采用青岛青力锅炉辅机有限公司的旋模式除氧器， 除氧器装置由旋模除氧器与除氧水箱组成。除氧器与除氧水箱通过下水管（DN500）相连。旋模式除氧器按照水流方向，由上而下，分为排汽区，起膜区（由水室和汽室组成），空间区和填料区段。主凝结水及补给水，以及各处合格的疏水进入除氧器起膜组的水室内，在差压的作用下，经旋模管上的小孔，射流喷射，沿旋模管内壁形成水膜旋转而下，由于离心作用，在管口处形成高速旋转的水膜裙，加热蒸汽由于填料层下部上升，经汽液网和篦条，水膜裙及管内壁的中空部分通过，与入口水逐级相遇，进行热质交换。将入口水加热到与除氧器运行压力相应的饱和蒸汽温度，根据亨利定律和盖吕萨克定律将溶解于水中的氧气及不凝结气体排出，气体自水中逸出，经封头上部的排汽管排入大气。入口水在起膜器内完成一次除氧，再填料区内完成二次除氧。除氧水由除氧器自流而下，经水箱上的分水圈下落，汇集于除氧水箱内。
旋模式除氧器的结构如下：
图2 除氧器与水箱结构图
除氧器与除氧水箱是两个独立的部件，只通过下水管相连（除氧器底部距离除氧水箱中心线2144mm），那么其各自内部空间的压力就会对相互间工质的流通产生影响。在负荷稳定状态下进行除氧器上水扰动试验，手动操作凝结水至除氧器上水调节阀较大幅度增加上水流量（70t/h）， 除氧器进汽压力先降后升，除氧水箱水位同样先降后升。
分析认为：降负荷过程中，由于除氧器入口蒸汽压力下降，导致除氧器下水管下水不畅，除氧器补水积存于除氧器内，除氧器水箱由于补水量小于锅炉给水流量而导致水位下降。此时除氧器水箱水位控制器会加大除氧器上水流量，大量的除氧器上水，进一步加剧了除氧器内局部压力的下降，同时造成除氧器水箱水位迅速下降。大量补水积存于除氧器内，等除氧器内水位与除氧器水箱水位压差大于除氧器与除氧器水箱压力差时，才开始重新下水，由于此时凝结水至除氧器上水流量远大于锅炉给水流量，这就导致了除氧器水箱水位出现迅速上升现象。而此时由于水箱水位仍远低于水位设定值，水位控制器减少除氧器上水指令，除氧器压力迅速回升，除氧水箱水位后期迅速上升，水位控制器超调。
3控制策略的優化
要解决这一问题就要解决在负荷变化过程中因除氧器进汽压力变化而引起的除氧器水箱水位突变，从而造成的除氧器水位控制器的反向动作。为此我们改造控制方案如下：
1 除氧器水箱水位三冲量控制内回路采用变参调节，在负荷变化和除氧器进汽压力突变时，减小内回路比例和积分作用。这样就有效地防止了内回路反向动作。
2 除氧器水箱水位三冲量控制前馈信号精确计算。根据汽轮机热平衡图计算出各负荷工况下，计算出凝结水至除氧器补水流量与锅炉给水流量之间的精确关系，并考虑高加投切状况的不同，对前馈比例系数进行修正，作为三冲量控制的前馈信号。在变负荷和除氧器进汽压力突变时以前馈信号作为主导，控制除氧器上水流量。
3 尽量避免大幅度快速调节除氧器上水流量。
控制方案改造后机组变负荷过程中除氧器水箱水位突变现象得到了有效控制，可以满足控制要求。
结语：除氧器水箱水位是电厂运行的重要监控参数之一，保持水位稳定非常重要。旋模式除氧器水箱水位控制存在大滞后及耦合特性，受除氧器除氧蒸汽压力，除氧器水箱压力，锅炉给水流量，及除氧器上水水量影响。运行过程中应保持除氧器压力平稳，同时避免大幅度快速调整除氧器上水。保证机组安全运行。
参考文献
[1] 邱砚明 旋模式除氧器的设计调试简析[J] 电站辅机 2007.9