超臨界燃煤機組鍋爐給水泵控制策略研究及應(yīng)用

摘 要 本文分析了600MW超臨界燃煤機組鍋爐給水泵跳閘時的控制策略，即采用超馳回路迅速提高在運泵的轉(zhuǎn)速和給水流量的效果，防止因鍋爐斷水保護動作導(dǎo)致機組停機，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 超臨界機組；鍋爐給水泵跳閘；給水流量；超馳回路

本文通過分析600MW超臨界燃煤機組鍋爐給水泵跳閘而造成機組停機的基礎(chǔ)上，提出當(dāng)鍋爐給水泵跳閘而負荷未達RUNBACK觸發(fā)條件時，通過負荷指令確定鍋爐給水泵轉(zhuǎn)速和給水流量目標(biāo)值，經(jīng)超馳回路提高給水泵轉(zhuǎn)速的控制策略，防止因鍋爐給水流量低低導(dǎo)致機組停機，提高了機組低負荷時的安全性能[1-2]。

1 事件經(jīng)過

某電廠1號機組為600MW超臨界機組，正常運行采用兩臺汽泵（50%容量）供水。2017年1月23日， 1號機組負荷300MW，鍋爐給水流量880t/h，2臺汽動給水泵并列運行，入口流量均為612t/h。

00時00分51秒，1A小機故障跳閘。給水流量最低降至434t/h，跳閘15秒后，回升至490t/h，但最終鍋爐因給水流量低于539.5t/h低限值超過10秒而MFT。因機組負荷低，小機跳閘后不會觸發(fā)RUNBACK功能，鍋爐給水流量的提升，完全靠PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用來完成，速度無法滿足要求。

2 小機跳閘后給水流量趨勢

如圖1所示，1A小機跳閘后，1B小機轉(zhuǎn)速設(shè)定值、實際轉(zhuǎn)速、入口流量迅速上升。在15秒內(nèi)，轉(zhuǎn)速設(shè)定值由4010r/min上升到4351r/min，入口流量也迅速增加到822t/h，但由于B泵最小流量閥在打開狀態(tài)，鍋爐給水流量最高僅490t/h，最終觸發(fā)MFT。

B泵給水流量調(diào)節(jié)PID的參數(shù)為：K=0.0833，Kp=7，Ti=3秒，PID輸出范圍為2800～6000r/min。MEH轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)PID參數(shù)為：K=0.013，Kp=10，Ti=5秒，PID輸出范圍為0～100%。

從參數(shù)和趨勢來看，B泵的PID調(diào)節(jié)已經(jīng)很快，給水流量調(diào)節(jié)甚至已經(jīng)出現(xiàn)振蕩，如圖2所示。因此，進一步提升PID調(diào)節(jié)速度的空間已經(jīng)不大。

3 低負荷工況給水泵控制策略

3.1 低負荷下給水泵超馳控制

當(dāng)高負荷時發(fā)生給水泵跳閘，則會引起CCS的RUNBACK動作，在超馳控制的作用下，運行給水泵的轉(zhuǎn)速指令會立即增加到最高上限值。但低負荷時，有可能因流量超限引起汽溫迅速下降，危及設(shè)備安全。因此，必須根據(jù)機組當(dāng)前的負荷情況來確定給水流量設(shè)定值和給水泵的轉(zhuǎn)速指令。

當(dāng)發(fā)生一臺給水泵跳閘時，若未發(fā)生RUNBACK，則首先根據(jù)機組當(dāng)前的具體負荷確定給水流量設(shè)定值和單臺給水泵運行的目標(biāo)轉(zhuǎn)速值，采用超馳回路快速提升給水泵/小機轉(zhuǎn)速，達到更高的可靠性。如圖3-圖4所示。

如圖3，當(dāng)負荷在低于300MW時發(fā)生B給水泵跳閘，且B給水泵跳閘前在正常的鍋爐給水運行轉(zhuǎn)態(tài)，則超馳信號有效。

圖4為A泵的轉(zhuǎn)速控制回路，當(dāng)超馳信號有效時，產(chǎn)生30秒的脈沖，由給水流量指令換算至目標(biāo)轉(zhuǎn)速值，實現(xiàn)方式為線性函數(shù)FX，設(shè)置如下表1所示。

在A給水泵轉(zhuǎn)速超馳控制期間，給水流量控制的PID處于跟蹤轉(zhuǎn)態(tài)，30秒后脈沖信號消失，將給水泵轉(zhuǎn)速交由PID根據(jù)實際給水流量來進行控制。

4 應(yīng)用情況

實施以 上控制策略后，進行了240MW、300MW負荷段的給水泵跳閘試驗，試驗證明，另一臺給水泵能夠在6秒內(nèi)迅速提升鍋爐給水流量到低限值以上，有足夠余量來避免MFT。在超馳信號結(jié)束后，鍋爐給水控制平穩(wěn)。

5 結(jié)束語

本文提出和驗證了超弛控制策略，即機組在較低負荷時鍋爐給水泵跳閘，根據(jù)機組負荷值（或給水設(shè)定值）快速提高給水泵轉(zhuǎn)速，提高了機組在較低負荷時的安全可靠性能。

參考文獻

[1] 朱亞清，張曦，黃衛(wèi)劍，等. 并行前饋給水控制策略及其在1000MW機組應(yīng)用[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù)，2010，（S1）：76-79.

[2] 王英.超超臨界機組給水控制方法的研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2011.

作者簡介

蔡?。?983-），男，湖南益陽人，工程師，研究方向：燃煤電廠自動控制系統(tǒng)的工程建設(shè)、維護管理、系統(tǒng)分析與優(yōu)化、可靠性分析。