600MW机组全程给水自动调节系统的控制策略.pdf

第2 6卷 第 l 期 黑龙 江电力 2 0 0 4年 2月 6 0 0 MW 机 组全程给水 自动调节 系统的最新控制策略 庄建华， 岳峰 ， 杨军 ( 哈 尔滨第三发电有限责任公司， 黑龙江哈 尔滨 1 5 0 0 2 4 ) 摘要：介绍了哈三电厂3号机组( 6 o 0 Mw) 全程给水 自动调节状况， 分析了原设计存在的问题， 提出了解决问 题的办法和实现全程给水控制系统新的控制策略， 提供了全程给水控制系统投入运行后的相关调整参数和运行 曲线。 关键词：6 O O MW机组； 全程给水； 自动调节系统； 控制策略 中图分类号：T K 3 2 3 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2—1 6 6 3 ( 2 0 0 4 } 0 1 — 0 0 4 5— 0 3 La t e s t c o n t r o l s t r a t e g y f o r wh o l e pr o c e s s e s f e e d wa t e r a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m o f 6 0 0 M W p o we r g e n e r a c t o r Z HANG J i a n h u a ， YUE F e n g ， YANG J u n ( H a r b i n N o ． 3 P o w e r G e n e r a t i o n C o ． ， L t d ， H a r b i n 1 5 0 0 2 4 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Th e wh o l e p r o c e s s e s f e e d wa t e r a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m o f 6 0 0 MW p o we r g e n e r a t o r s o f Ha r b i n No ． 3 P o we r G e n e r a t i o n C o ． ， L t d i s d e s c ri b e d， a n d t h e e x i s t i n g p r o b l e ms o f t h e o ri g i n a l d e s i g n are ana l y sed w i t h p o s s i b l e s o l u t i o n s s u g g e s t e d ． N e w c o n t r o l s t r a t e g y i s p r o po sed f o r the wh o l e p r o c e s s e s f e e d w a t e r a u t o ma t i c c o n - t r o l s y s t e m， and s e t t i n g—u p p ara me t e rs an d o p e r a t i n g c u r v e s a s s o c i a t e d w i th the o p e r a ti o n o f the w h o l e p r oce s - s e s f e e d wa t e r a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m a r e p r e s e n t e d ． Ke y wo r d s： 6 0 0 MW po we r g e n e r a t o rs ； wh o l e p r o c e s ses f e e d wa t e r ； a u t o ma tic c o n t r o l s y s t e m ； p e r f e c ti o n o f c o n - t r o l s t r a t e g y O 前言 哈三 电厂 3号 6 0 0 M W 机组主设备 由哈尔滨 发电设备成套公司生产， 热控系统采用美国贝利 公司 I N F I 一9 0集散系统。给水系统采用 2台 6 0 ％额定容量的汽动给水泵为主泵和 1台4 o ％ 额定容量的电动给水泵为启动备用泵。 自1 9 9 6年3号机组投产后， 经不断完善， 汽 动给水泵已实现 了 自动调节 ， 汽包水位调节品质 逐步达到了规程要求。但在机组启停过程中， 由 电动给水泵调节汽包水位时， 仍采用手动调节方 式 ， 给水系统没有实现全程 自动 ， 主要问题在于带 有液力联轴器的电动调速给水泵不能自动调节。 因此， 在机组启停过程中， 为确保机组安全和经济 运行， 给水系统设有两条给水管路： 一条为电动主 阀控制的主给水管； 一条为气动调节阀控制的旁 路给水管 。小流量时 ， 主阀关闭， 由电动给水泵勺 管调转速， 由旁路阀调节泵流量； 大流量时， 旁路 阀关闭 ， 主阀全开， 由电动给水泵勺管调 节泵流 量。调阀与调速之间存在着较复杂 的解耦问题 ， 如旁路阀开大使流量增大， 但同时， 降低泵出口压 力又会使流量减小。原设计 的定速调 阀、 定 阀调 速切换方式满足不了给水系统的快速性要求 。定 速调阀在泵出口压力低时 ， 会出现供不上水情况 ； 出口压力过高时， 会增加节流损失又影响调节阀 的使用寿命 ， 还加大对管道的冲击， 严重时造成泵 的工作点偏离安全区，而且汽包压力的波动对电 收稿 日期 ：2 0 0 3— 0 8—1 6 。 作者简 介：庄建华 ( 1 9 7 1一) ， 男 ， 1 9 9 4年毕业于哈尔滨一 牝大学， 现任哈尔滨第 三发电厂检修公司专责： [ 程师 ， 工程师。 一 45 — 维普资讯 V o 1 ． 2 6 ， N o ． 1 H e i l o n g j i a n g E l e c t r i c P o w e r F e b ． 2 0 0 4 动给水泵供水流量的影响也很大。原设计给水控 制系统是由一套调节器控制 3台给水泵( 即调节 器输出指令控制汽动给水泵 ， 乘 以百分 比系数后 为电动给水泵指令) ， 因调节对象特性不一致， 投 自动相互影响， 参数很难整定 。经过 2年多的探 索和进一步研究 ， 应用 自动调节原理 ， 结合实际状 况， 设计 了一套新的给水 系统控制策略， 并于 1 9 9 8年大修期间对这 台6 0 O M W 机组给水调节 系统新的控制策略进行修改和完善， 经过全面试 验和闭环试投后 ， 实现了全程给水 自动调节。 l 全程给水 自动调节系统的构成 ’ 哈三电厂 6 0 O MW 机 组正常时 ， 2台汽 动给 水泵运行 ， 只在启停 阶段和汽动给水泵运行不正 常时 ， 启动电动给水泵 ， 给水 系统如图 1 所示。电 泵额定流量远小于汽泵额定流量 ， 所 以， 汽动给水 泵投自 动后， 将电动给水泵切到手动带稳定负荷 或停下备用， 以提高经济性。全程给水 自动调节 系统按负荷段和给水泵运行方式设计了以下几种 调节方式 ： a ． 在汽包上水、 锅炉点火及小负荷运行阶段 先采用单回路或串级调节加上泵出口压力修正的 联合调节方式， 调节电动给水泵勺管和旁路阀， 在 旁路阀开度大于9 5 ％以后 自动打开主电动阀， 关 闭旁路阀， 切除泵出口压力修正回路。电动给水 泵供水流量大于 4 0 ％额定流量 ( 2 8 0 t ／ h ) 时切到 串级调节， 小于3 0 ％额定流量( 2 1 0 t／ h ) 时切到单 回路调节 。 b ． 主电动阀已开， 负荷大于 2 0 ％后， 电动给 水泵自动切到串级三冲量调节方式， 通过电动给 #1 水泵勺管调节泵转速 改变供水流量控制 汽包水 位 。 c ． 汽动给水泵运行且投 自动后 ， 电动给水泵 自动切到手动方式， 汽动给水泵 自动调节 系统分 单回路和串级三冲量两种方式， 通过控制小汽机 调门开度 ， 改变进汽量 ， 调节汽动给水泵转速 ， 改 变给水流量 ， 控制汽包水位。 2 全程给水 自动调节原理及技术关键 全程给水 自动调节指在机组启停过程和正常 运行时， 均能实现自动控制 ， 它的实现不仅与 自动 控制系统有关 ， 而且与热工监测 、 程序控制 、 联锁 保护等系统有着密切 的联系， 如测量信号的 自动 校正、 控制系统 的自动切换 、 调节器整定参数的 自 动校正等等。鉴于全程给水 自动调节系统涉及范 围较广， 哈三电厂针对 3号 6 0 0 M W 机组的实际 运行工况， 设计了上述给水系统启停过程专用控 制系统和正常运行专用控制系统并存方式 ， 并通 过无扰切换实现了全程给水 自动控制。 2 ． 1 主要参数的准确测量及校正方法 汽包水位采用单室平衡容器测量并进行压力 校正， 蒸汽流量由高压缸第一级蒸汽压力换算并 进行温度校正， 同时 ， 进行给水流量的温度校正 ， 校正和换算均由 I N F I 一 9 0系统组态完成， 各参数 均由 3台变送器测量通过 I N F I 一9 0系统组态质 量检测后再经 3选 l 功能选定准确值。 2 ． 2 启停过程 在汽动给水泵没投 自动前 由电动给水泵 自动 调节汽包水位时， 其控制系统如图2所示 。 ．--—— 4 6 - -— — 图 1 给水系统 图 维普资讯 第2 6卷 第 1 期 黑龙江 电力 2 0 0 4年 2月 P 0 一汽包 力 ； P _ - 电泵 出 E 1 压力 ； n o 一 汽包水 位 定值 ； H _汽包水位； f 一电动给水泵出口流量； ￡ 卜一 主蒸汽流量； L 一主给水流量 ； T I— 一 切换 开关 ； 图 2电动给水泵自动控制 系统 T ， 切换条件是电泵供水流量大于 2 8 0 t／ h或 小于2 1 0 t／ h 。T ： 切换条件是负荷大于 2 0 ％或小 于 1 6 ％。∑。 投切 P I 。回路条件是主电动阀是否 打开。T 出口为电动给水泵勺管指令 S— P M P A C T C M D， 它经函数转换后变为旁路阀指令 s— P M P R E G C M D 。T 3 切换条件为主电动阀是否打 开 。 调节器采用纯积分调节 ， 维持电动给水泵 出口与汽包之间的压差( P— P o ) 为恒定值。在旁 路调节水位期间， 保证给水泵工作点落在最低压 力 P 线和下 限特性 曲线之上 的安全 区内 ， 它与 汽包水位调节单回路 P I 。 或串级回路 P I 2 + P I ， 一 起完成电动给水泵速阀联调， 既保证了汽包水位 又将泵出口与汽包 间压差控制 在 1 ． 8 MP a左右。 开阀补水会使电动给水泵出口压力降低， 通过压 差修正调节器 P I 。 开电动给水泵勺管增加电动给 水泵转速来修正； 关阀减水会使电动给水泵出口 压力升高， 可由P l 0 关电动给水泵勺管减小电动 给水泵转速来修正， 随汽包压力调节来调整电动 给水泵出口压力， 升降负荷保证压差不变， 可获得 安全经济运行效果。在泵出口流量大于 4 0 ％额 定流量， 流量测量准确后， 将其引人副调， 切到串 级调节回路， 以便快速消除内扰， 改善调节品质。 P I 、 P I 5 组成的串级三冲量调节回路是为准 确测量 1 2 0 MW 负荷 以上主蒸汽流量和主给水流 量( 省煤器人 口给水流量) 、 电动给水泵大负简单 独运行或汽动给水泵已启动运行但 处在 手动调节 方式时没计 的， 根据负荷的要求 由内回路快速 凋 节给水流量 ￡ ， 通过主回路校正汽包水位 H． 实现 调节系统的快速性和准确性。 通过应用衰减 曲线法进行 闭环试投 ， 可整定 出各段负荷最佳调节器参数， 实现按负荷自适应 调整调节器参数 的 目标 ， 以改善全程给水 调节品 质。目前 ， 电动给水泵 自动调节系统经受 了启停 磨煤机、 汽机冲转、 打闸、 负荷大变动等外部扰动 的考验， 各项指标均达到规程要求。 2 ． 3 正常运行阶段 汽动给水泵 自动调节范围在 3 1 0 0— 5 7 0 0 r ／ mi n 。机组正常运行后 ， 由汽动给水泵调节汽包水 位时 ， 其 自动调节系统如图 3所示。 T 4切换条件为负荷是否大于 2 5 ％。低负荷 时 ， 蒸汽流量 、 给水流量测量误差偏大 ， 采用单 回 路调节 ； 高于 2 5 ％负荷时 ， 切到 串级三 冲量方式 调节 。 由于汽包水容量大， 给水压力高， 调节对象时 间常数 T较大， 纯迟延 T 相对 T较小等特点 ， 适当 增加微分作用以减小动态偏差。所以， P I 、 P I ， 采 用 P I D调节器， P I 。 采用 P I 调节器 。 一 汽包水位 定值 ； 一汽 包水 位 ； —D 一主 蒸汽 流量 ； 一 给水 流量 ； S—P MP C M 一 汽动给水泵人 E 1 指令 图 3 机 组正常运行后 。 汽动给水泵 自动调节 汽包水位 的调节 系统 目前 ， 3号机组在任一负荷工况下 ， 全程给水 控制系统均投人 自动状态 ， 汽包水位都能控制在 1 5 m m范围之内； 同时， 给水流量能随蒸汽流量 迅速变化 ， 克服各种 内外扰动 ， 并获得了良好的调 节品质。调节参数如表 l 所示。 表 l 汽动给水泵调节曩参数表 调节器 比例增益 K P积分增益 K I微分增益 K D ( 下转第 5 4页 ) -—-—— 4 7 -—-— — 维普资讯 Vo 1 ． 2 6， No．1 相同的物理状态 。如果使用水样加热器 ， 取样时 只能取流过样 品加热器 以后 的水 样。在实验室 中， 用来稀释样品的容器应该是塑料制品 ， 避 免引 人痕量硅。若使用玻璃容器， 应先用 1 ： 5的钼酸 铵 3稀释溶液处理 ， 浸泡 1 2 h ， 然后用无硅去离子 水冲洗干净。 表 l A厂用标准溶液添加法查证在线硅表读数 0． 0 0 ． 5 1 ． 0 1 ． 5 2 ． 0 5 ． 0 +0 ． 0 +1 ． 0 +2 ． 0 +3 ． 0 +4 ． 0 +l 0 ． 0 2 ． 7 5 3 ． 8 7 4 ． 7 l 5 ． 6 2 6 ． 5 2 l 2 ． 6 5 表 2 A厂两种硅表采用硅钼蓝 法测量 结果比较ll g L 一 表 3 I { 厂用标准溶液添加法查证在线硅表读数 5 结论 要使在线仪表读数有较高的准确度， 可以通 过对试剂硅 的空白值进行补偿 、 利用实验室方法 、 标准溶液添加 法对在线仪 表读数进行查证来实 现 。这些方法作为改善除盐水质量的措施和避免 不必要的污染是很重要的， 能够保证电站锅炉补 给水中的低含硅量。采取一种方法或联合应用几 种方法 ， 应该以所采用的除盐水系统为依据。 参考文献 ： [ I ]赵治民， 盂凡鹏， 魏晶玉。 1 8 1 1 L I ． 型钠表与 D W S一 5 1 P o N a 计的对 t t 监测试验『 J 1 ． 黑龙江电力． 2 0 0 1 ． 2 3 ( 4) ． ( 编辑侯世春 ) ( 上接第4 7页 ) 3 结论 自哈三电厂 3号 6 0 0 MW 机组全程给水调节 系统改造后， 投入至今， 运行指标全部符合规程要 求。事实证明， 给水系统在启动过程和正常运行 阶段 ， 采用上述新 的控制策略调节汽包水位是可 行的。这种新 的控制策略对其他发电厂同类机组 实现全程给水 自动调节 还具有一定参考作用 ， 也 为完善其他控制系统提供了新的思路 。 参考文献： [ 1 ]谢麟阁．自动控制原理[ M ] ． 北京： 水利电力出版社， 1 9 9 1 ． [ 2 ]张玉锋， 王满稼． 热工自动控制系统[ M] ． 北京： 水利电力出 版社 ， 1 9 8 4 ． [ 3 ]马述军， 司铁明， 盛玉和， 等． 全程给水 自动控制在低负荷所 段的调节方法研究[ J ] ． 黑龙江电力， 2 0 0 3 ， 2 5 ( 1 ) ． ( 编辑郭金光) ( 上接第 5 0页) D C S的各电厂非常重要 ， 抗干扰抑制措施选择得 当， 可以保证机组的安全稳定运行 ； 反之， 则会危 及机组安全， 降低企业经济效益。 参考文献： [ 1 ]蒋嗣荣， 洪振华． 计算机控制技术[ M ] ． 西安： 西北电信工程 学 院出版社 ． 1 9 8 5 ． 一 5 4 一 [ 2 ]王锦标， 方崇钾． 过程计算机控制[ M] ． 北京： 清华大学出版 社 ， 1 9 9 2 ． [ 3 ]杨善林， 郭骏． 于： 忠． 计算机控制技术[ M ] ． 合肥： 中国科 学技术大学 出版社 ， 1 9 9 3 ． ( 编辑郭金光) 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载