石彩風(fēng)，潘海峰 （內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010）

MEH控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高低壓汽源自動(dòng)切換的探討

石彩風(fēng)，潘海峰 （內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010）

針對(duì)當(dāng)前電廠汽動(dòng)給水泵高低壓汽源自動(dòng)切換的難題，如何實(shí)現(xiàn)從小機(jī)低壓汽源自動(dòng)切到高壓汽源，保證鍋爐給水的穩(wěn)定。通過試驗(yàn)和控制思路修改來實(shí)現(xiàn)，以便降低機(jī)組的事故和非停的發(fā)生。因此進(jìn)行了大量理論和實(shí)際的探索。

MEH控制系統(tǒng)；自動(dòng)切換；轉(zhuǎn)速控制

1 汽動(dòng)給水泵現(xiàn)狀介紹

1.1 汽動(dòng)給水泵簡介

汽動(dòng)給水泵汽輪機(jī)本體是杭州汽輪機(jī)廠制造，汽動(dòng)給水泵控制系統(tǒng)（MEH）是南京西門子電站自動(dòng)化有限公司產(chǎn)品，能夠接受給水控制系統(tǒng)的指令，對(duì)小汽輪機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。同時(shí)還包括小汽輪機(jī)給水泵ETS保護(hù)、試驗(yàn)等邏輯，本系統(tǒng)有方便靈活的組態(tài)功能，并可與電廠DCS控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)信息共享。

1.2 控制系統(tǒng)簡介

驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的蒸汽來自兩路汽源，備用汽源是鍋爐高壓汽源（冷再熱汽源），工作汽源是主汽輪機(jī)的四段抽汽汽源，在每一路上設(shè)有調(diào)節(jié)汽閥各一個(gè)，蒸汽由調(diào)節(jié)汽閥出來匯到一起進(jìn)入主汽閥。每臺(tái)汽泵的調(diào)速范圍為3000～5600r/min。 控制系統(tǒng)有三種運(yùn)行方式：鍋爐自動(dòng)，轉(zhuǎn)速自動(dòng)和手動(dòng)，三種方式的切換由軟件實(shí)現(xiàn)。

1.3 控制系統(tǒng)主要功能：鍋爐給水量自動(dòng)控制；給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制；調(diào)節(jié)閥閥位控制；超速保護(hù)和試驗(yàn)；小汽輪機(jī)給水泵ETS跳閘保護(hù)及首出。

1.4 系統(tǒng)硬件配置

每套MEH控制系統(tǒng)可用于控制電廠1臺(tái)50%給水泵汽輪機(jī)。單元機(jī)組共有兩個(gè)機(jī)柜。MEH1控制柜控制＃1小汽機(jī)給水泵。MEH2控制柜控制＃2小汽機(jī)給水泵，每個(gè)控制柜主要由24VDC模件控制電源、220VAC/24VDC電源轉(zhuǎn)換器、AS414-H DPU及I/O SIM模件等組成。MEH控制柜通過網(wǎng)絡(luò)接口CP443-1模件連到西門子DCS系統(tǒng)的工廠總線上。

2 汽動(dòng)給水泵當(dāng)前存在的問題

2.1 本體系統(tǒng)問題

雖然，系統(tǒng)設(shè)計(jì)備用汽源的容量滿足最大100%的負(fù)荷，但是設(shè)計(jì)實(shí)際為：備用汽源只是作為補(bǔ)充汽源，當(dāng)?shù)蛪浩闯隽Σ蛔銜r(shí)，高壓汽源作為補(bǔ)充汽源，穩(wěn)定給水。沒有設(shè)計(jì)高壓汽源單獨(dú)帶汽輪機(jī)的思路，并且高壓汽源的延遲較長，大約60s以上。并且，高壓汽源管路疏水設(shè)計(jì)不滿足系統(tǒng)熱備。

2.2 控制系統(tǒng)問題

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)，只是根據(jù)本體系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)節(jié)回路，閥門對(duì)應(yīng)流量曲線只是滿足低壓汽源出力不足時(shí)，高壓汽源作為補(bǔ)充汽源的要求，無法滿足一旦低壓汽源失去，由高壓汽源單獨(dú)控制鍋爐給水。如果低壓汽源跳閘，只有運(yùn)行人員干預(yù)，在負(fù)荷較高的情況下，運(yùn)行人員基本調(diào)整不了，鍋爐肯定滅火。

內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司2號(hào)機(jī)組由于控制調(diào)整不當(dāng)，造成除氧器水位高三值動(dòng)作，切除四段抽汽，造成汽動(dòng)給水泵低壓汽源失去，高調(diào)門動(dòng)作遲緩，沒有穩(wěn)定給水，造成汽包水位低二值動(dòng)作，鍋爐滅火。

3 汽動(dòng)給水泵高低壓汽源切換的模擬試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)思路

通常情況下采用低壓汽源供汽，由低調(diào)門控制進(jìn)入汽機(jī)蒸汽流量，但是由于系統(tǒng)工況的變化，當(dāng)?shù)驼{(diào)門隨著給水指令達(dá)到全開后，還不能達(dá)到給水指令下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，這時(shí)高調(diào)門逐漸開啟，來補(bǔ)充低調(diào)門的出力不足。本次試驗(yàn)就是針對(duì)四抽汽源完全失去以后，通過人為干預(yù)，小機(jī)是否能很快實(shí)現(xiàn)由冷再經(jīng)小機(jī)高調(diào)門來維持小機(jī)的正常運(yùn)行，提高機(jī)組的可靠性，積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以便實(shí)現(xiàn)高低壓汽源的自動(dòng)無擾切換，來提高機(jī)組的可靠性和穩(wěn)定性。

3.2 試驗(yàn)經(jīng)過

試驗(yàn)前先關(guān)閉了11、12小機(jī)冷再供汽電動(dòng)門，在MEH邏輯中強(qiáng)制11、12小機(jī)高調(diào)門至全開和全關(guān)，高調(diào)門活動(dòng)正常，小機(jī)轉(zhuǎn)速無變化。

11小機(jī)試驗(yàn)經(jīng)過如下，試驗(yàn)前后參數(shù)曲線如圖1、圖2所示。

（1）2014年5月9日21:48:50，1號(hào)機(jī)組負(fù)荷339.048MW，汽包水位10mm，11小機(jī)高調(diào)門開度0.4%，低調(diào)開度55.3%，PID指令輸出為32.1%，小機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在4203rpm，運(yùn)行人員DCS畫面操作關(guān)閉11小機(jī)低壓進(jìn)汽電動(dòng)門，21:50:25電動(dòng)門全關(guān)到位。

（2）21:50:01, 11小機(jī)進(jìn)汽壓力開始下降，11小機(jī)轉(zhuǎn)速下降， PID指令輸出增大。

（3）21:50:09, PID指令輸出為35.87%，高調(diào)門開始開啟，低調(diào)門開度63.3%。

（4）21:50:16, 11小機(jī)轉(zhuǎn)速3979rpm，目標(biāo)轉(zhuǎn)速4513rpm，偏差＞500rpm，給水自動(dòng)跳出。

圖1 試驗(yàn)前參數(shù)曲線

圖2 試驗(yàn)后參數(shù)曲線

（5）運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)11小機(jī)轉(zhuǎn)速至4222rpm，增加11小機(jī)出力，高調(diào)門逐漸開啟。21:52:20，汽包水位、給水流量開始平穩(wěn)。

（6）21:53:42，投入11小機(jī)自動(dòng)，系統(tǒng)各參數(shù)都恢復(fù)正常。

（7）11小機(jī)試驗(yàn)前后相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)前后相關(guān)參數(shù)

因此，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)方法分析，負(fù)荷和水位波動(dòng)不大，完全通過控制邏輯修改和系統(tǒng)高造，可以實(shí)現(xiàn)高低壓汽源的自動(dòng)切換，想實(shí)現(xiàn)無擾，必須對(duì)本體和控制邏輯進(jìn)行全面改造，才有可能實(shí)現(xiàn)。

4 汽動(dòng)給水泵高低壓汽源自動(dòng)切換的實(shí)現(xiàn)方法

4.1 控制邏輯的修改

原控制邏輯是轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié)器為一個(gè)，輸出通過流量和閥門特性函數(shù)分別作用到高、低壓調(diào)節(jié)閥門上，控制閥門開關(guān)，來控制汽機(jī)轉(zhuǎn)速。

小機(jī)低調(diào)門與高調(diào)門的閥門控制特性函數(shù)，低調(diào)閥的控制特性，如表2所示。高調(diào)閥的控制特性，如表3所示。

表2 低調(diào)閥的控制特性表

表3 高調(diào)閥的控制特性表

因此，當(dāng)PID控制指令達(dá)到35%時(shí)，小機(jī)開度達(dá)到68.5%左右，高調(diào)門才開始按對(duì)應(yīng)指令動(dòng)作。

為了保證高調(diào)閥快速動(dòng)作進(jìn)行邏輯修改，設(shè)計(jì)兩套轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié)器，原來保留，在低壓汽源低于0.2MPa時(shí)（判斷低壓汽源失去），切到第二套轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路，此時(shí)原轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器跟蹤第二套轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出。

第二套調(diào)節(jié)器的小機(jī)低調(diào)門與高調(diào)門的閥門控制特性函數(shù)，低調(diào)閥的控制特性，如表4所示。高調(diào)閥的控制特性，如表5所示。

表4 低調(diào)閥的控制特性表

表5 高調(diào)閥的控制特性表

在負(fù)荷400MW時(shí)，進(jìn)行試驗(yàn)，高低壓汽源進(jìn)行自動(dòng)切換，切換成功。小機(jī)試驗(yàn)前后相關(guān)參數(shù)如表6所示。

4.2 控制策略改變

低調(diào)門控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，高調(diào)門維持低壓汽源的壓力，保證低壓汽源的壓力，來保證穩(wěn)定給水。這一控制思路需要改變控制方式，原轉(zhuǎn)速控制的低壓調(diào)節(jié)閥不變，再增加高調(diào)閥的壓力控制回路。這種控制策略改動(dòng)較大，需要調(diào)試，并且要增加就地測點(diǎn)，工作量較大。但是控制思路還是比較新的，可以進(jìn)行嘗試。

表6 小機(jī)試驗(yàn)前后相關(guān)參數(shù)

5 汽動(dòng)給水泵高低壓汽源實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換的效果

5.1 大大提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性

如果除氧器水位控制不當(dāng)，造成低壓汽源切除，高壓汽源可以自動(dòng)投入，可以維持汽包水位在正常范圍內(nèi)。保證機(jī)組安全穩(wěn)定，不會(huì)造成鍋爐滅火和汽機(jī)跳閘，大大降低機(jī)組啟停的費(fèi)用。

5.2 控制思路的共享

為其他電廠提供參考，便于交流，相互學(xué)習(xí)和提高，解決電廠控制系統(tǒng)的難題。

6 結(jié)語

經(jīng)過試驗(yàn)和實(shí)踐驗(yàn)證，對(duì)我廠汽動(dòng)給水泵高低壓汽源自動(dòng)切換的控制思路進(jìn)行闡述?？梢苑乐沟蛪浩词?，高壓汽源可以自動(dòng)投入，保證鍋爐給水的穩(wěn)定，降低鍋爐滅火和機(jī)組非停的發(fā)生?？梢詾槠渌姀S提供參考。

[1] 孫揚(yáng)聲.自動(dòng)控制理論[M]. 北京: 中國電力出版社, 2007.

[2] 王加漩. 熱工基礎(chǔ)及熱力設(shè)備(下冊(cè)) [M]. 北京: 水利電力出版社, 1988.

[3] 張玉鐸, 王滿稼. 熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)[M]. 北京: 水力電力出版社, 1985.

A Discussion on the MEH Control System to Realize the High and Low Pressure Steam Source Automatic Switch

Aiming at the existing problem of the automatic switching of the high and low pressure steam source for the power plant steam turbine feed water pump. How to achieve the small steam turbine switch to the high-pressure steam source automatically as the low-pressure steam source is lost, so as to ensure the stability of the boiler feed water supply. Throughtesting and change of control ideas, the occurrence of accidents and non-stop could be reduced. Therefore, the authors have made a lot of theoretical and practical exploration.

MEH control system; Automatic switch; Speed control

B

1003-0492(2015)02-0084-03

TP273

石彩風(fēng)（1983-），女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，本科，現(xiàn)就職于內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，一直從事火力發(fā)電廠檔案管理工作。

潘海峰（1976-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，高級(jí)工程師，工程碩士，現(xiàn)就職于內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，長期從事熱控專業(yè)技術(shù)管理工作。