淺析660MW超臨界機組給水系統超調現象

候曉紅

摘要：某公司總裝機容量為2×660MW超臨界直流爐機組。在機組投運期間由于給水調節超調使得機組協調退出。在此對該現象進行分析并提出解決方法。

關鍵詞：給水控制；超調；PID

某公司總裝機容量為2×660MW超臨界直流爐機組，分別于2006年6月26日和8月27日投產發電，熱控控制采用兩機一控方式，爐、機、電均在單元控制室集中監控。DCS系統是HIACS-5000M型分散型控制系統。

一、給水控制原理

水冷壁出口混合集箱給水溫度作為中間點溫度修正，其作用是修正燃水比。其修正原理是：對給定的鍋爐負荷其允許的噴水量和中間點溫度有一定的關系。當噴水量與給水量的比例增加時，證明煤水的比例中煤量增多，煤量的增多反應最快的是中間點溫度。中間點溫度修正的系數為08～1.2。

汽泵流量調節回路，接受總給水流量調節回路來的總給水流量設定值信號。流量調節器接受流量偏差信號，經PID運算后，輸出作為轉速指令，控制汽泵轉速，實現汽泵流量控制。運行人員可對汽泵轉速指令進行偏置設置，用于平衡或調整各給水泵值間的出力。

為了消除靜差，提高控制精度，在給水PID控制中引入積分環節，但在過程的啟動，結束或大幅度增減設定時，短時間內系統輸出有很大的偏差，會造成PID運算的積分累加，致使控制量超過執行機構極限控制量，引起系統較大的超調，甚至引起控制系統振蕩。這在生產中是不允許的，因此在自動控制邏輯中設計了防止積分保護的閃爍邏輯。

閃爍邏輯的動作：例如在SP>PV時，若給水泵轉速已達5790（接近最大值5800），這時閃爍邏輯起作用，計算2秒后跟蹤1秒。在給水泵轉速達最大值5800后，雖然設定值大，需要增大PID輸出，從而去提高給水泵轉速。但在跟蹤的1秒內，PID輸出又回到給水泵實際轉速的平均值5800，從而保證PID輸出不會偏離最高大值太多，實現防積分飽和的作用。從給水控制可以看出，協調方式下給水指令變化有三種原因：a負荷指令變化；b主汽壓力設定值與實際值有偏差；c減溫水量變化。

二.給水案例分析

2.1PID中抗積分飽和邏輯設計不合理造成的控制異常

現象：降負荷過程中，給水設定值下降，但給水泵指令在小降一點后，保持不變，此后小范圍波動，導致實際給水量不變。

控制過程：降負荷前，給水流量設定值大于實際值，給水泵PID輸出為5798.8，A泵指令5800，B泵指令5797.4。開始降負荷后，給水設定值下減，但因還是大于實際值，給水泵指令一直在最大值不變。當設定值小于實際值的一小段時間內，給水泵指令下降。但當給水泵PID降至5791.3，A泵指令降至5792，B泵降至5789.9后，給水PID輸出，A/B泵指令不再下降。一段時間后按閃爍塊邏輯動作，但每次跟蹤的秒內PID輸出回到一個固定的值，導致給水減不下去。

由控制邏輯分析可知給水PID輸出不變的原因有以下幾種：

a.輸入SP-PV=0。

條件：給水總站切跟蹤，SP跟蹤PV。

切跟蹤條件：給水旁路閥、汽泵切手動，但這同時會導致鍋爐主控切手動，協調退出。事實證明未發生切協調，排除。

b.PId上的跟蹤條件為0

條件1：兩臺汽泵切手動。未發生。

條件2：閃爍塊搭成的防積分飽和回路=1。

現只有最后一個條件可能出現。另經過實驗證明，PID在輸出達上限后，即使輸入SP-PV還有偏差，PI調節器也不會再積分。當偏差反向時，PID輸出會馬上降下來。

光標處即為輸入偏差反向處。因此，防積分飽和作用在這里沒有太大用途，反而引起了系統的震蕩。現已將該邏輯從組態中退出。

2.2F（X）函數控制輸出造成的類似積分飽和

現象：降負荷過程中，給水長時間不降，導致主汽壓力偏高，主汽溫降低

過程：降負荷前：13：02：16負荷600MW，煤量260噸，給水設定值1870，給水實際值1883。13：14：24，負荷降至573MW，煤量降至241噸，給水設定值降至1730.8，給水實際值1779.6，之后給水泵指令開始下降，2秒后運行手動切協調。此時主汽壓力升至24 .5MPa，屏過出口溫度有533/549降至505/519，高過出口主汽溫度由572/573降至579/574。

分析：降負荷前，因主汽壓力長時間低于設定值，一直去加煤加水。但因給水泵出力達上限，水加不上去，汽壓上不去，給水設定值一直高于實際值。降負荷前，SP-PV為70噸。

降負荷過程中，煤量由260降至241的過程中，水的設定值由1870降至173

0.8，總降低139.2噸。直至13：14：26，設定值降至比實際值低，給水泵轉速才下降。整個過程中，給水設定值動作正常，只是用12分鐘的時間才把設定值高于實際值的那部分減下來。但與此同時，因煤按負荷減下去了，導致水多煤少，主汽壓力升高，汽溫下降。

直接原因：降負荷前，給水設定值高于實際值。降負荷前，因主汽壓力長時間低于設定值，一直去加煤加水。但因給水泵出力達上限，水加不上去，汽壓上不去，給水設定值一直高于實際值。降負荷前，SP-PV為70噸。且只有在SP-PV小于0時，給水泵指令才會降。

2.3減溫水控制異常造成的設定值與實際值偏差大

現象：負荷593MW，負荷穩定，給水、汽泵、中間點溫度、協調切手動

過程：10：40至11：10，因主汽壓力偏低，煤量從252加至271，但因減溫水由79降至0（給水設定值減小44.8噸），給水設定值由1893降至1868，即主汽壓力偏低加水35噸。

此后至11：30左右，主汽壓力相對穩定，但因減溫水由0加至69，導致給水設定值增大39噸，達1937。因給水出力達上限，實際給水量未變，偏差大于53噸，無延時切給水總站、兩臺汽泵自動，同時中間點溫度和鍋爐主控隨之切手動。減溫水的大量噴入，加快了給水設定值增長的過程，給水很快切手動。

上述兩種現象的產生只能從運行的操作方面進行調整，解決方法：

a、在給水出力已達上限后，若給水設定值大于實際值，這時即使主汽壓力上不去，也不要去提高主汽壓力設定值了，有可能的話甚至可以稍微降低主汽壓力設定值。因為此時水加不上去了，通過主汽壓力偏差只能加煤，這時在保證汽溫的情況下可稍微提高中間點溫度的設定值，通過中間點溫度加煤。這樣既能保證煤加進去，提升主汽壓，又可以減小給水設定值上升的幅度，從而減少給水偏差大切手動的可能。

b、如果不能同時兼顧主汽壓上來，汽溫又不超溫，則需要通過降負荷來實現。

參考文獻

[1]廣東粵電大埔發電有限公司.公共及輔助系統運行規程[S].梅州：廣東粵電大埔發電有限公司運行部，2016.

[2]廣東粵電大埔發電有限公司.化學運行規程[S].梅州：廣東粵電大埔發電有限公司運行部，2016.

（作者單位：大唐三門峽發電有限責任公司）