2×600MW机组工程高低压加热器水位控制方案
毛新静
【摘 要】The author briefly introduced basic situation of 2×600 MW unit engineering of Vietnam Weng An Power Plant,and expounded design idea of the system and technological rule of industry standards.Then,the author discussed high-low pressure heater process system,and expounded design program of water level control,which provided reference for similar engineering at home and abroad.%简要介绍了越南翁安电厂一期2×600 MW机组工程的基本情况,阐述了系统设计思路和所遵循行业标准的技术规定,讨论了高低压加热器工艺系统,详细论述了高低压加热器水位控制的工程设计方案,为设计国外类似工程提供了有益的借鉴。 【期刊名称】《科技创新与生产力》 【年(卷),期】2012(000)009 【总页数】4页(P80-82,84)
【关键词】加热器;水位控制;水位调节;保护;保护系统 【作 者】毛新静
【作者单位】山西省电力勘测设计院,山西太原030001 【正文语种】中 文 【中图分类】TM621
越南翁安电厂一期2×600 MW机组工程选址于越南河晋市翁安港，为湿冷凝汽式汽轮发电机组。锅炉选用巴威亚临界汽包炉，汽机采用日本东芝三缸四排汽、亚临界一次中间再热、凝汽式汽轮机。拟于2012年底建成投产。越南翁安电厂一期2×600 MW机组工程高低压加热器采用东方电气集团东方锅炉股份有限公司产品。笔者仅对高低压加热器液位开关、液位变送器配置以及相关的水位控制方案做详细介绍。
该工程高压加热器给水系统设置3台全容量、卧式、双流程高压加热器（按照抽汽压力由高到低分别为1号、2号、3号），采用大旁路系统，3台加热器共用一个旁路。由给水泵出口母管来的给水依次通过3号、2号、1号高压加热器，由1号高压加热器出口通过给水操作台和流量测量装置接至锅炉省煤器入口集箱。当任何一台高压加热器发生故障时，关闭高压加热器水侧进口三通阀和出口隔离阀，3台高压加热器解列，给水经三通阀旁路向锅炉省煤器直接供水。
高压加热器疏水系统是指在正常运行时，3台高压加热器的疏水采用逐级自流的方式，即1号高压加热器的疏水流入2号高压加热器，2号高压加热器的疏水到3号高压加热器，最后从3号高压加热器的疏水排入除氧器，各级高压加热器均设有单独的事故疏水接口，其疏水管道单独接至凝汽器的疏水系统。
每级高压加热器的正常疏水管道上设置气动角式疏水调节阀，用于控制高压加热器正常水位。
高压加热器事故疏水主要以下有3种情况：一是高压加热器的管子破裂或管板焊口泄露，给水进入壳体造成水位升高；二是正常疏水调节阀故障，疏水不畅造成壳体水位升高；三是下一级高压加热器或除氧器水箱高水位后关闭上一级来的疏水调节阀，上一级高压加热器疏水无出路。上述任何一种事故情况下，开启有关高压加热器的事故疏水阀，将疏水排到凝汽器。1号、2号、3号高压加热器的事故疏水均通往凝汽器A，事故疏水管道上装设有气动调节阀，每个调节阀前后都设置有隔
离阀。
低压加热器凝结水系统是指由凝结水泵出口除氧器水位调节阀门站来的凝结水管道依次通过8号、7号、6号、5号低压加热器，由5号低压加热器出口接至除氧器的凝结水管道系统。
低压加热器疏水系统是指在正常运行时，4台低压加热器的疏水采用逐级自流的方式，即5号低压加热器的疏水流入6号低压加热器，6号低压加热器的疏水到7号低压加热器，7号低压加热器的疏水到8号低压加热器，最后从8号低压加热器的疏水排入凝汽器，并且在30%及以下低负荷时7号低压加热器设一路疏水直接排入凝汽器，各级低压加热器均设有单独的事故疏水接口，其疏水管道单独接至凝汽器的疏水系统。各级低压加热器的正常疏水官道上设置气动疏水调节阀，用于控制低压加热器正常水位。
低压加热器采用卧式结构，均采用小旁路系统（每个加热器设单独的旁路），各级低压加热器均采用全容量表面式加热器（抽汽压力由高到低为5号、6号、7号、8号）。由于疏水不畅或加热器管束泄露，引起低压加热器汽侧水位过高或因其他故障需要隔离检修时，则该级加热器解列，关闭其进出口水侧隔离阀，同时开启旁路阀，凝结水走旁路，这时应对机组负荷做相应的。
如果某级加热器解列检修，上一级加热器正常疏水阀关闭，其疏水通过事故疏水阀到凝汽器。解列加热器的正常疏水阀和事故疏水阀也应关闭。5号、6号、7号低压加热器的事故疏水通往凝汽器A，8号低压加热器的事故疏水通往凝汽器B，事故疏水管道上装设有气动调节阀，每个调节阀前后都设置隔离阀。
1）根据DL/T 5428—2009火力发电厂热工保护系统设计技术规定，高压加热器水位设计应遵循以下3方面技术规定[1]。
一是高压加热器水位高保护，当高压加热器水位高Ⅰ值时，打开本级加热器的事故疏水阀，同时报警；高Ⅱ值时，应关闭上一级加热器来的疏水阀，关闭相应的抽汽
逆止阀和抽汽隔离阀，打开抽汽管上的疏水阀，打开高压加热器旁路阀，关闭高压加热器进出口给水阀，解列高压加热器的运行。
二是低压加热器水位高保护，当低压加热器水位高Ⅰ值时，打开本级加热器的事故疏水阀，同时报警；高Ⅱ值时，应关闭上一级加热器来的疏水阀，关闭相应的抽汽逆止阀和抽汽隔离阀，打开抽汽管上的疏水阀，打开低压加热器旁路阀，关闭低压加热器进出口凝结水阀，用以解列低压加热器的运行。
三是在控制盘（台）/操作员站上应设有重要保护动作的显示、报警信号；根据机组自动化水平，显示、报警内容应按《火力发电厂热工保护系统设计技术规定》中的表9.2.1-3配置（笔者仅摘选该表中与高、低压加热器有关的内容），见表1。其中，符号“■”表示严格操作，在正常情况下均应这样做。
2）根据东方电气集团东方锅炉股份有限公司提供的资料，在加热器启动和运行的整个过程中，加热器水位一般可偏离正常水位±38mm。如加热器疏水水位太低，会使疏水冷却段的吸入口露出水面，蒸汽会进入该段。这将破坏该段的虹吸作用，造成疏水段差变化和蒸汽热量损失，进入的蒸汽还会冲击冷却段的U型管，造成振动，还有可能发生汽蚀现象损坏管束。因此，如果水位过低，应关闭正常疏水阀。 3）根据DL/T 5175—2003火力发电厂热工控制系统设计技术规定，汽轮机应设加热器模拟量控制[2]。
该工程设计初期，越南LILAMA机械安装总公司要求高低压加热器水位控制和汽包水位及炉膛压力控制一样，严格按照保护系统“三取二”，调节系统“三取二”原则冗余配置差压变送器和液位开关，而忽视了高低压加热器水位控制和保护并不会直接触发停机、停炉这一事实。实际上，高低压加热器水位控制级别是低于汽包水位和炉膛压力控制级别的。
经过与越南LILAMA机械安装总公司、日本横河（YOKOGAWA）电机株式会社多次讨论协商，针对该工程高压加热器系统采取大旁路，低压加热器系统采取小旁
路的工艺特点，制定以下控制策略。
每台高压加热器设2台差压变送器LC1，LC2，加热器的正常水位调节由冗余配置的LC1，LC2水位控制器控制疏水调节阀，将疏水正常排放至下一级加热器。 水位过低时（低Ⅱ值），液位开关LS1控制关闭本级加热器正常疏水阀。 当加热器达到高水位时（高Ⅱ值），液位开关LS2控制打开事故疏水阀，事故疏水至凝汽器疏水系统，同时控制室报警[2]。
如果事故疏水阀完全打开一段时间后（可在DCS控制逻辑中设置相应的延时，如5 s），水位继续上升至超高水位时（高Ⅲ值），液位开关LS3控制关闭1～3段抽汽逆止阀和抽汽隔离阀，打开1～3段抽汽管道上的疏水阀，关闭高压加热器进出口给水阀，3台高压加热器全部解列，给水经旁路向锅炉省煤器直接供水，见图1。
每台低压加热器设2台差压变送器LC1，LC2，正常水位调节由冗余配置的LC1，LC2水位控制器控制疏水调节阀，将疏水正常排放至下一级加热器。 水位过低时（低Ⅱ值），液位开关LS1控制关闭加热器正常疏水阀。
当加热器达到高水位时（高Ⅱ值），液位开关LS2控制打开本级加热器事故疏水阀，事故疏水至凝汽器疏水系统，同时控制室报警。
如果事故疏水阀完全打开一段时间后（可在DCS控制逻辑中设置相应的延时，如5 s），水位继续上升至超高水位时（高Ⅲ值），液位开关LS3控制关闭上一级加热器来的疏水阀，停止上一级加热器疏水的进入；同时打开上一级加热器的事故疏水阀。保证上一级加热器的正常疏水。关闭相应的抽汽逆止阀和抽汽隔离阀，打开抽汽管道上的疏水阀，打开低压加热器旁路阀，关闭低压加热器进出口凝结水阀，解列本级低压加热器的运行，见图2。
由于高压加热器采用大旁路系统，任何一台高压加热器水位过高，3台高压加热器全部解列，给水直接走旁路。
而低压加热器采用小旁路系统，其中一台低压加热器水位过高，只需切除该级低压级热器走旁路；其他级低压加热器均正常运行，并不切除[3]。
笔者结合工程特点，在符合规程规定的前提下，提出并优化了高低压加热器水位控制方案，既满足了设计要求，又减少了液位开关的数量，降低了成本，为国外类似工程提供了设计参考。
【相关文献】
[1]中华人民共和国国家能源局.DL/T 5428—2009火力发电厂热工保护系统设计技术规定[S].北京：中国电力出版社,2009.
[2]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T 834—2003火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则[S].北京：中国电力出版社,2009.
[3]胡念苏.汽轮机设备及系统[M].北京：中国电力出版社,2006.
