一种锅炉变温冲洗控制系统的制作方法

本申请涉及火力发电的技术领域，尤其是涉及一种锅炉变温冲洗控制系统。

背景技术：

传统锅炉在冷态启动过程中需要经历上水、冷态冲洗、热态冲洗等阶段,邻机加热系统使用邻机二段抽汽加热锅炉冲洗水以代替本机点火加热，用于超（超）临界锅炉，以邻机加热系统进行锅炉冲洗的主要目标有2个：缩短启动时间和减少启动能耗，其中启动时间即为工作邻机蒸汽开始接入本机至退出本机的时间段，在保证邻机工作稳定、邻机加热系统工作稳定的前提下，以调节邻机的进汽参数来实现对邻机加热冲洗水升温过程的精确控制，相关技术中大多数通过温度测量装置辅助人工调节的方式，而上述人工调试的方式调试精确率较低且依赖于人工经验，故有待优化。

技术实现要素：

为了优化对邻机加热系统的控制过程，本申请提供一种锅炉变温冲洗控制系统。

本申请提供的一种锅炉变温冲洗控制系统采用如下的技术方案：

一种锅炉变温冲洗控制系统，所述邻机与本机之间连通设置有进汽管道和邻机加热系统，冲洗水经邻机加热系统加热后送入本机，在进汽管道上设置有抽汽电动门组，设进汽管道被抽汽电动门组分为进汽段和出汽段，进汽段位于出汽段靠近邻机的一侧，所述控制系统包括蒸汽压力检测模块、蒸汽温度检测模块、升温速率检测模块和控制单元，

所述蒸汽压力检测模块设置在进汽段上用于检测进汽段的蒸汽压力并输出蒸汽压力信息；

所述蒸汽温度检测模块设置在进汽管道上用于检测进汽管道内的蒸汽温度并输出蒸汽温度信息；

所述升温速率检测模块设置在邻机加热系统出水口用于检测邻机加热系统的升温速率信息；

所述控制单元还用于，获取本机启动信息、获取蒸汽压力信息、蒸汽温度信息和升温速率信息，响应于本机启动信息并控制抽汽电动门组在预设的预暖时间段内以第一预设开度开启，定义预暖时间段结束的时间点为预暖时间点；

控制单元还用于，判断蒸汽压力信息是否大于基准压力信息，若是，则在预暖时间点起以第一调节速率增大抽汽电动门组的开度，直至升温速率信息等于基准高加升温信息，定义升温速率信息等于基准高加升温信息的时间点为校准时间点；

所述控制单元用于，自校准时间点起，以预设对应关系调节抽汽电动门组的开度，所述预设对应关系为抽汽电动门组开度的数值与蒸汽温度信息的乘积等于校准值，所述校准值与基准高加升温信息的数值以预设校准关系对应。

通过采用上述技术方案，进汽段与邻机连通，通过蒸汽压力检测模块检测邻机的蒸汽压力，邻机蒸汽压力信息可以反映邻机是否处于正常工作状态，若控制单元接收到本机启动信息，则首先在预暖时间段对进汽管道、邻机加热系统进行预暖，在预暖期间段内抽汽电动门组以第一预设开度开启，而后以第一调节速率均匀增大抽汽电动门组的开度，使得邻机蒸汽被“抽取”初期不易影响邻机工作的工作状态；预暖结束后，通过调节抽汽电动门组的开度与蒸汽温度相适应，校准值与基准高加升温信息的数值以预设校准关系对应，使得抽汽电动门组开度的数值与蒸汽温度信息的乘积等于校准值时，升温速率信息等于基准高加升温信息，进而能够使得邻机加热系统加热冲洗水的速率与邻机加热系统本身的参数信息相适配，通过对抽汽电动门组开度的调节，使邻机加热系统能够适应蒸汽温度在一定温度范围内的动态波动，调节更加精准且不需要工作人员参与，优化了根据邻机状态进而对邻机加热系统的控制过程。

可选的，若蒸汽压力信息是否小于或等于基准压力信息，则控制系统控制抽汽电动门组关闭，同时输出低负荷报警信息。

通过采用上述技术方案，若通过蒸汽压力信息反映邻机处于低负荷状态，则关闭抽汽电动门组，降低对邻机的干扰，同时发出低负荷报警信息，警示工作人员可启动采用锅炉点火的方式。

可选的，所述出汽段上连通设置有辅助进汽管，辅助进汽管设置有辅助压力检测装置，辅助压力检测装置用于检测辅助邻机蒸汽压力并输出辅助蒸汽压力信息，辅助进汽管靠近出汽段的一端设置有辅助阀，辅助进汽管的另一端与辅助邻机连接，辅助阀响应于低负荷报警信息并开启，控制单元用于控制辅助阀的开度。

通过采用上述技术方案，本机通过进汽管道与邻机连接、通过辅助进汽管与辅助邻机连接，当邻机处于低负荷状态时，通过辅助邻机的蒸汽对本机冲洗水加热，提高了邻机加热系统蒸汽来源的可靠性。

可选的，所述控制单元控制辅助阀的开度时具体用于：使得辅助蒸汽阀开度的数值与辅助蒸汽压力信息的乘积等于校准值，所述校准值与基准高加升温信息的数值以预设校准关系对应。

通过采用上述技术方案，控制单元对控制辅助阀和基准高加升温信息的数值、以及抽汽电动门组与基准高加升温信息的数值均以预设校准关系调节，实现了来自邻机蒸汽和辅助邻机蒸汽的可替换性，提高了系统的适应性。

可选的，所述控制系统还包括：

冲洗水温度检测模块，设置于邻机加热系统至本机的冲洗水进口处，用于采集冲洗水温度并输出冲洗水温度信息；

离子浓度检测模块，用于采集冲洗水铁离子浓度并输出当前离子浓度信息；

所述控制单元还用于，判断当前离子浓度信息是否小于预设离子浓度信息，若是，则输出开式冲洗结束信息。

通过采用上述技术方案，采集经过邻机加热系统加热后的冲洗水的温度，用于监控冲洗水温度是否达冲洗水中铁离子浓度溶解度最高的温度，当冲洗水中当前离子浓度信息小于预设离子浓度信息后，锅炉开式冲洗阶段结束。

可选的，所述本机设置有锅炉点火装置，锅炉点火装置连接于控制单元，所述控制单元内预设有基准清洗时间信息，若在基准清洗时间信息点当前离子浓度信息小于预设离子浓度信息，则控制单元启动锅炉点火装置，并控制邻机加热系统在预设安全时间段内以第一预设关系关闭。

通过采用上述技术方案，基准清洗时间信息为预设用于表示若冲洗水上升至铁离子溶解度较高时邻机加热系统的工作时长，若冲洗水在基准清洗时间段结束时的当前离子浓度信息大于预设离子浓度信息，则说明邻机加热系统的升温速率较低、所需冲洗时长较长，此时通过启动锅炉点火装置，在邻机加热系统投入的后期提高冲洗水的温度，能够建立缩短冲洗时间与减少启动能耗之间的平衡。

可选的，所述设退出关系具体为：本机设置有省煤器，控制系统控制抽气电动门组/辅助阀的开度使邻机加热系统出口的冲洗水温度降低，使得ta–tb>30℃，其中ta表示锅炉省煤器出口压力对应的饱和温度，tb表示省煤器出口温度。

通过采用上述技术方案，经邻机加热系统加热后的冲洗水与锅炉本身循环冲洗的冲洗水在省煤器入口处混合，在本机点火之前，应降低邻机加热系统的冲洗水温度，保证省煤器出口水温的过冷度满足一定要求，以确保锅炉水动力安全。

可选的，所述控制系统还连接有振动检测模块，

所述振动检测模块安装于省煤器上,用于采集省煤器的振动参数并输出当前振动信息；

所述控制单元还用于，判断当前振动信息是否大于基准振动信息，若是，则控制系统控制抽汽电动门组的开度/辅助阀的开度以降低邻机加热系统出口的冲洗水温度，直至当前振动信息是否小于等于基准振动信息。

通过采用上述技术方案，通过振动检测模块检测省煤器是否发生振动，可以判断省煤器出口温度，即经过邻机加热系统加热后冲洗水温度是否降低至所需温度，对省煤器的状态进行监控，以确保锅炉水动力安全。

可选的，所述控制单元还连接有存储模块，控制单元还用于获取预设的本机停机信息，获取本机停机信息对应的停机时间点，获取本机启动信息与已存储的前一停机时间点之间的差值作为停机时长信息，定义本机启动信息至开式冲洗结束信息之间的信息的时间长度为冲洗时间信息，存储模块用于存储停机时长信息与冲洗时间信息。

通过采用上述技术方案，记录停机时长信息与冲洗时间信息之间的关系，便于工作人员在本机下次启动时，预判锅炉启动所需的时长，以便工作人员选择启动时间点。

可选的，所述本机还包括水冷壁，控制单元响应于获取到的停机信息并控制本机的给水管道的放水阀、省煤器的放水阀、水冷壁的放水阀均打开。

通过采用上述技术方案，若给水管道、省煤器、水冷壁内的炉水不及时排出，则可能会加剧锅炉水冷壁内的氧化腐蚀，延长冲洗时间，在锅炉停机时将可能会造成二次污染的炉水排出。

附图说明

图1是本申请实施例邻机加热系统的整体结构示意图；

图2是控制系统的整体控制框图。

附图标记说明：1、进汽管道；11、进汽段；12、出汽段；2、邻机加热系统；3、控制系统；31、蒸汽压力检测模块；32、蒸汽温度检测模块；33、升温速率检测模块；34、控制单元；4、辅助进汽管；401、辅助压力检测装置；41、辅助阀；42、辅助邻机；43、辅助蒸汽阀开度；5、冲洗水温度检测模块；6、离子浓度检测模块；9、锅炉点火装置；7、振动检测模块；8、存储模块；05、抽汽电动门组。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例提供一种锅炉变温冲洗控制系统，参照图1，一种锅炉变温冲洗控制系统用于控制邻机加热系统2为本机冲洗水加热，通过邻机加热系统2消除了原本冷态冲洗与热态冲洗之间的明显温度界限，可以实现锅炉的柔性启动，对于减小锅炉启动热应力、改善锅炉点火特性，对于相邻的两个锅炉，“本机”和“邻机”可以相互调换。

锅炉变温冲洗总体流程为：在冷态冲洗开始阶段即投入邻机加热系统2，通过调整邻机蒸汽压力和流量，缓慢提高本机冲洗水温；当水温升至170℃后，停止升温，维持冲洗；在冲洗达到水质合格条件后，停运邻机加热系统2，再进行锅炉点火。经邻机加热系统2加热后的冲洗水与锅炉本身循环冲洗的冲洗水在省煤器入口处混合，此时锅炉未点火，省煤器出口处的水基本混合均匀，此处水温可以代表锅炉冲洗水温，对锅炉冲洗水进行温度检测的测温点选择在此处。邻机加热汽源根据所需要的锅炉启动进水温升来选择，可以是相邻机组的低温再热蒸汽、或者是二级抽汽、三级抽汽，本申请实施例采用邻机加热汽源取自邻机再热冷段管道或二段抽汽管道。

采用邻机加热系统2加热时，从邻机再热器冷段抽走一部分蒸汽，可能会造成邻炉再热器壁温出现超温现象，同时由于邻机蒸汽参数不同，可能会出现进汽参数与邻机加热系统2升温速率无法准确适配，因此需要根据邻机工作状态和邻机加热系统2的工作状态调节进汽参数，其中进汽参数包括进汽速率、蒸汽压力和蒸汽温度。

参照图2，本申请实施例设置的一种锅炉变温冲洗控制系统包括蒸汽压力检测模块31、蒸汽温度检测模块32、升温速率检测模块33、冲洗水温度检测模块5、离子浓度检测模块6和控制单元34，在本机与邻机之间连通设置有进汽管道1，进汽管道1上设置有抽汽电动门组05，设进汽管道1被抽汽电动门组05分为进汽段11和出汽段12，进汽段11位于出汽段12靠近邻机的一侧；蒸汽压力检测模块31设置在进汽段11上用于检测进汽段11的蒸汽压力并输出蒸汽压力信息，蒸汽温度检测模块32设置在进汽管道1上用于检测进汽管道1内的蒸汽温度并输出蒸汽温度信息，升温速率检测模块33设置在邻机加热系统2出水口用于检测邻机加热系统2的升温速率信息，冲洗水温度检测模块5设置于邻机加热系统2至本机的冲洗水进口处用于采集冲洗水温度并输出冲洗水温度信息，离子浓度检测模块6用于采集冲洗水铁离子浓度并输出当前离子浓度信息，控制单元34用于根据蒸汽温度信息控制抽汽电动门组05的开度。

上述控制系统3的工作原理为：通过采集蒸汽压力信息判断邻机是否处于正常工作状态，在邻机处于正常工作状态时，邻机蒸汽由进汽管道1进入邻机加热系统2，控制单元34根据蒸汽温度信息调节抽汽电动门组05的开度，使得邻机加热系统2加热冲洗水的速率与邻机加热系统2的自身参数相适配，通过冲洗水温度检测模块5监控邻机加热系统2的出水温度，便于工作人员判断铁离子溶解速率以及冲洗阶段所需时长。

参照图1，本申请实施设置的邻机加热系统2包括#1高加、#2高加和#3高加，由除氧器来的机组给水通过管道01进入#3高加→#3高加出水经过管道02进入#2高加→#2高加出水经过管道03进入#1高加→#1高加出水经过管道04进入锅炉；邻机二段抽汽通过抽汽电动门组05后经过管道06进入#2高加→#2高加抽汽疏水正常情况通过阀门组09进入下一级#3高加→危急情况下通过危急疏水管道010进入凝汽器。其中，2号高加热应力以及所选管道规格允许流速是本机2号高加温升速率的主要限制因素，本申请实施例设置的机组2号高加温升限制速率为2℃/min，还可采用3℃/min。

上述邻机加热系统2的工作原理为：本机启动时，从邻机二段抽汽引出进汽管道1接在抽汽电动门组05后进入本机#2高加，锅炉启动后，还可以从本机二段抽汽引出一抽汽管路07接在抽汽电动门组05后进入本机#2高加；本机启动时，首先投入#2高加，而后从邻机引入蒸汽进入#1高加和#3高加，通过多级加热的方式提高冲洗水的温度，当本机正常启动后，#2高加退出，#1高加和#3高加利用本机蒸汽正常工作；邻机加热系统2投运时抽汽疏水需要隔离#1高加至#2高加正常疏水阀门组08，#2高加至#3高加正常疏水阀门组09→邻机加热抽汽疏水通过#2高加危急疏水管道010进入凝汽器。

#2号高加开始投运阶段，通向除氧器的正常疏水管路关闭，危急疏水开启，疏水直接进入凝汽器，2号高加通往除氧器的正常疏水管路并非系统必备，如果不设置这一系统，疏水通过2号高加危急疏水管路进入凝汽器，会造成一定程度的热量浪费，但除氧器整体水质条件能得到一定改善，且系统可大幅度简化。

参照图1，由于冲洗时间通常持续数个小时，邻机在冲洗的时间段内可能会出现低负荷的情况，此时可能会造成邻机加热系统2蒸汽来源不稳定，因此本申请实施例在出汽段12上连通设置有辅助进汽管4，辅助进汽管4设置有辅助压力检测装置401，辅助压力检测装置401用于检测辅助邻机蒸汽压力并输出辅助蒸汽压力信息，辅助进汽管4靠近出汽段12的一端设置有辅助阀41，辅助进汽管4的另一端与辅助邻机42连接，辅助阀41响应于低负荷报警信息并开启，控制单元34用于控制辅助阀41的开度，且控制单元34控制抽气电动门组5门开度的方式与控制辅助阀41开度的方式相同。本机通过进汽管道1与邻机连接、通过辅助进汽管4与辅助邻机42连接，当邻机处于低负荷状态时，通过辅助邻机42的蒸汽对本机冲洗水加热，提高了邻机加热系统2蒸汽来源的可靠性，“辅助邻机42”和“邻机”可相互调换。

控制系统3控制抽气电动门组5/辅助阀41的方式为：控制单元34获取本机启动信息后获取蒸汽压力信息、蒸汽温度信息和升温速率信息，响应于本机启动信息并控制抽汽电动门组05在预设的预暖时间段内以第一预设开度开启，定义预暖时间段结束的时间点为预暖时间点；控制单元34还用于，判断蒸汽压力信息是否大于基准压力信息，若是，则在预暖时间点起以第一调节速率增大抽汽电动门组05的开度，直至升温速率信息等于基准高加升温信息，定义升温速率信息等于基准高加升温信息的时间点为校准时间点；控制单元34用于，自校准时间点起，以预设对应关系调节抽汽电动门组05的开度，预设对应关系为抽汽电动门组05开度的数值与辅助蒸汽压力信息的乘积等于校准值，所述校准值与基准高加升温信息的数值以预设校准关系对应；若蒸汽压力信息是否小于或等于基准压力信息，则控制系统3控制抽汽电动门组05关闭，同时输出低负荷报警信息。

上述控制单元34的控制原理为：若控制单元34接收到本机启动信息，则首先在预暖时间段对进汽管道1、邻机加热系统2进行预暖，在预暖期间段内抽汽电动门组05以第一预设开度开启，而后以第一调节速率均匀增大抽汽电动门组05的开度，使得邻机蒸汽被“抽取”初期不易影响邻机工作的工作状态；预暖结束后，通过对抽汽电动门组05开度的调节，使邻机加热系统2能够适应蒸汽温度在一定温度范围内的动态波动，调节更加精准且不需要工作人员参与，优化了根据邻机状态进而对邻机加热系统2的控制过程；所述预设校准关系可采用正比例关系，使得抽汽电动门组开度的数值与蒸汽温度信息的乘积等于校准值时，升温速率信息等于基准高加升温信息；若通过蒸汽压力信息反映邻机处于低负荷状态，则关闭抽汽电动门组05，降低对邻机的干扰，同时发出低负荷报警信息，以警示工作人员；同时，辅助阀41响应于低负荷报警信息并开启，控制单元34控制辅助蒸汽阀的开度，使辅助蒸汽阀开度43的数值与辅助蒸汽压力信息的乘积等于校准值，所述校准值与基准高加升温信息的数值以预设校准关系对应。通过辅助邻机42和邻机之间互援的方式，提高了本机蒸汽来源的可靠性。

若由于邻机/辅助邻机42蒸汽量不足，导致冲洗水温度检测模块5检测到的冲洗水温度较低时，则说明此时铁离子溶解度较低，通过邻机加热系统2冲洗的方式较为缓慢，为了平衡冲洗时间与启动能耗之间的关系，参照图2，本申请实施例所设的控制单元34还用于判断当前离子浓度信息是否小于预设离子浓度信息，若是，则输出开式冲洗结束信息；本机设置有锅炉点火装置9，锅炉点火装置9连接于控制单元34，控制单元34内预设有基准清洗时间信息，若在基准清洗时间信息点当前离子浓度信息小于预设离子浓度信息，则控制单元34启动锅炉点火装置9，并控制#2高加在预设安全时间段内以第一预设关系关闭。

上述控制单元34的控制原理为：当冲洗水中当前离子浓度信息小于预设离子浓度信息后，锅炉开式冲洗阶段结束，基准清洗时间信息为预设的用于表示若冲洗水上升至铁离子溶解度较高时邻机加热系统2的工作时长，若冲洗水在基准清洗时间段结束时的当前离子浓度信息大于预设离子浓度信息，则说明邻机加热系统2所需冲洗时长较长，此时通过启动锅炉点火装置9，在邻机加热系统2投入的后期提高冲洗水的温度。

当锅炉点火装置9开始运行时，若邻机加热系统2的冲洗水温度较高，则可能会引起本机省煤器的振动，因此本申请实施例设置的预设第一关系具体为：在锅炉点火装置9启动之前，控制系统3控制抽气电动门组5/辅助阀41的开度使#2高加，即使得邻机加热系统2出口的冲洗水温度降低，使得ta–tb>30℃，其中ta表示锅炉省煤器出口压力对应的饱和温度，tb表示省煤器出口温度。应降低邻机#2高加的冲洗水温度，保证省煤器出口水温的过冷度满足一定要求，以确保锅炉水动力安全。

为了进一步对锅炉水动力进行监控，参照图2，本申请实施在省煤器上还设置有振动检测模块7，振动检测模块7安装于省煤器上，用于采集省煤器的振动参数并输出当前振动信息；控制单元34还用于，判断当前振动信息是否大于基准振动信息，若是，则控制系统3控制抽汽电动门组05的开度/辅助阀41的开度以降低邻机加热系统2出口的冲洗水温度，直至当前振动信息是否小于等于基准振动信息。通过振动检测模块7检测省煤器是否发生振动，可以判断省煤器出口温度，即经过邻机加热系统2加热后冲洗水温度是否降低至所需温度，对省煤器的状态进行监控，以确保锅炉水动力安全。

由于高压加热器水侧在停机期间不放水，给水水质会变差，进入水冷壁后造成炉水二次污染，因此为了使得本机的炉水和及给水在锅炉停机时能够顺利排出，本申请实施例设置的控制单元34响应于获取到的停机信息并控制本机的给水管道的放水阀、省煤器的放水阀、水冷壁的放水阀均打开，通过在停机时将给水管道、省煤器、水冷壁内给水及时排尽，降低了水冷壁内的氧化腐蚀的可能性，有利于缩短冲洗时间。

大型火电机组每次停机时间、气候条件以及停机前的运行状态均不尽相同，导致启炉状态均不一样，为了便于对本机的启动时间进行预判，参照图2，本申请实施例控制单元34还连接有存储模块8，控制单元34还用于获取预设的本机停机信息，获取本机停机信息对应的停机时间点，获取本机启动信息与已存储的前一停机时间点之间的差值作为停机时长信息，定义本机启动信息至开式冲洗结束信息之间的信息的时间长度为冲洗时间信息，存储模块8用于存储停机时长信息与冲洗时间信息。记录停机时长信息与冲洗时间信息之间的关系，便于工作人员在本机下次启动时，预判锅炉启动所需的时长，以便工作人员选择启动时间点。

本申请实施例一种锅炉变温冲洗控制系统的实施原理为：控制单元34用于获取本机启动信息后，获取蒸汽压力信息、蒸汽温度信息和升温速率信息，控制单元34响应于本机启动信息并控制抽汽电动门组05在预设的预暖时间段内以第一预设开度开启，定义预暖时间段结束的时间点为预暖时间点，判断蒸汽压力信息是否大于基准压力信息，若是，则在预暖时间点起以第一调节速率增大抽汽电动门组05的开度，直至升温速率信息等于基准高加升温信息，自校准时间点起，以预设对应关系调节抽汽电动门组05的开度，预设对应关系为抽汽电动门组05开度的数值与辅助蒸汽压力信息的乘积等于校准值，所述校准值与基准高加升温信息的数值以预设校准关系对应；

若蒸汽压力信息是否小于或等于基准压力信息，则控制系统3控制抽汽电动门组05关闭，同时输出低负荷报警信息，辅助阀41响应于低负荷报警信息并开启，控制单元34控制辅助蒸汽阀的开度，使辅助蒸汽阀开度43的数值与辅助蒸汽压力信息的乘积等于校准值，所述校准值与基准高加升温信息的数值以预设校准关系对应；

若在基准清洗时间信息点当前离子浓度信息小于预设离子浓度信息，则控制单元34启动锅炉点火装置9，并控制邻机加热系统2在预设安全时间段内以第一预设关系关闭。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。