680 MW機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)改進(jìn)

陶力威

(湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石 435000)

0 引言

石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝在火力發(fā)電廠中廣泛應(yīng)用，脫硫增壓風(fēng)機(jī)是電廠脫硫系統(tǒng)最關(guān)鍵的設(shè)備之一，增壓風(fēng)機(jī)動葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)是增壓風(fēng)機(jī)最重要的控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到脫硫系統(tǒng)及主機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。某電廠第1臺680 MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)的增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為單回路自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，機(jī)組調(diào)試及168 h試運(yùn)行期間，機(jī)組在全工況運(yùn)行方式下，特別是機(jī)組調(diào)峰時自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能投入自動，導(dǎo)致脫硫旁路門經(jīng)常開啟，急需對增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以保證脫硫系統(tǒng)及機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 原有的單回路增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

原有的增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力(即煙氣脫硫系統(tǒng)入口壓力)為被調(diào)量。一般采用3臺入口壓力變送器，設(shè)有品質(zhì)邏輯監(jiān)控處理，正常運(yùn)行時以中值作為測量值;當(dāng)1臺壓力變送器發(fā)生故障時，以另外2臺正常運(yùn)行的壓力變送器輸出的平均值作為測量值;當(dāng)2臺變送器出現(xiàn)故障時，增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)強(qiáng)制切換到手動。

因增壓風(fēng)機(jī)入口壓力一般都有小幅高頻干擾信號，直接采用會導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)動葉動作頻繁，故對增壓風(fēng)機(jī)入口壓力進(jìn)行了慣性濾波。將慣性濾波后的增壓風(fēng)機(jī)入口壓力作為測量值與給定值的偏差送入比例－積分－微分(PID)調(diào)節(jié)器中，PID調(diào)節(jié)器中設(shè)有死區(qū)和輸出信號大小限，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力與給定值的偏差不超過死區(qū)范圍，PID輸出不會變化，增壓風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行器不動作，避免了因增壓風(fēng)機(jī)入口壓力經(jīng)常波動而導(dǎo)致執(zhí)行器頻繁動作后過熱保護(hù)動作，從而提高了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長了執(zhí)行器的使用壽命。PID調(diào)節(jié)信號輸出作為增壓風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行器的指令信號輸出。

2 原單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題

168 h試運(yùn)行期間，當(dāng)機(jī)組爐膛壓力發(fā)生較大變化時，增壓風(fēng)機(jī)動葉自動控制系統(tǒng)經(jīng)常跳自動，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力無法調(diào)整，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力超限聯(lián)鎖保護(hù)動作，影響了脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定投入，也波及鍋爐爐膛壓力，危及機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

為了解決上述問題，加大了增壓風(fēng)機(jī)入口壓力超限聯(lián)鎖保護(hù)的絕對值，并對單回路自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，加大了PID偏差超限切除自動的定值，但問題仍然沒有解決。

3 增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化［1］

3.1 引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)模型分析

引風(fēng)機(jī)出口到增壓風(fēng)機(jī)入口之前的容量比鍋爐爐膛的容量小，引風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)與增壓風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個隨動的串聯(lián)系統(tǒng)。如果增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用單回路系統(tǒng)，當(dāng)引風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速變化時，增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)并沒有立刻反應(yīng)，只有煙氣流通到增壓風(fēng)機(jī)入口處導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)入口壓力變化時，增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)才起作用，因而增壓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)相對于引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是滯后的，必須引用前饋調(diào)節(jié)才能保證引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)同步隨動。

3.2 前饋調(diào)節(jié)信號的選擇

增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)前饋信號一般采用機(jī)組負(fù)荷或送風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉執(zhí)行器的反饋信號。若要調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，首先要調(diào)整送風(fēng)量和燃料量，反應(yīng)到增壓風(fēng)機(jī)入口壓力時有一定的延遲和滯后，而這種延遲和滯后的不確定性對自動調(diào)節(jié)有一定的難度。相反，機(jī)組負(fù)荷變化引起燃料和送風(fēng)量的調(diào)整，最終必將反映在引風(fēng)機(jī)動葉的變化上。引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)實(shí)際上是一個串聯(lián)的提升壓力的環(huán)節(jié)，采用引風(fēng)機(jī)反饋信號作為前饋信號，使引風(fēng)機(jī)動葉調(diào)節(jié)和增壓風(fēng)機(jī)動葉調(diào)節(jié)變?yōu)榻y(tǒng)一的隨動過程，對增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)更加直接和有效。故決定采用引風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行器反饋?zhàn)鳛樵鰤猴L(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的前饋信號。

3.3 優(yōu)化后的增壓風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

優(yōu)化后的增壓風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是帶有前饋－反饋的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其SAMA圖如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后的增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖

前饋信號取自2臺引風(fēng)機(jī)動葉開度反饋信號的算術(shù)平均值，經(jīng)過函數(shù)f(x)轉(zhuǎn)換后輸入PID調(diào)節(jié)器中。調(diào)節(jié)器的強(qiáng)制手動條件如下。

(1)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力品質(zhì)壞。

(2)PID調(diào)節(jié)器正偏差越限。

(3)PID調(diào)節(jié)器負(fù)偏差越限。

(4)PID調(diào)節(jié)器輸出指令與增壓風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行器反饋偏差大。

(5)手動切除自動。

(6)系統(tǒng)要求的強(qiáng)制手動，如本例中增壓風(fēng)機(jī)液壓油泵壓力低等。

(7)前饋信號品質(zhì)壞，如本例中引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉執(zhí)行器反饋信號品質(zhì)壞。

根據(jù)負(fù)荷變化與增壓風(fēng)機(jī)動葉開度，本例中PID在自動狀態(tài)下最小指令設(shè)定為30%。

4 優(yōu)化后的增壓風(fēng)機(jī)動葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定原則

在確認(rèn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理的情況下，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)的整定是調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入工作中的重要環(huán)節(jié)之一。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)只能在一定范圍內(nèi)起作用，如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定不合理，就達(dá)不到預(yù)定的調(diào)節(jié)質(zhì)量。

(1)按照擾動的特點(diǎn)進(jìn)行前饋調(diào)節(jié)，可以快速消除擾動對增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的影響。前饋調(diào)節(jié)起粗調(diào)作用，PID反饋調(diào)節(jié)起細(xì)調(diào)作用，兩者共同作用來消除增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的波動。

(2)引風(fēng)機(jī)出口到增壓風(fēng)機(jī)入口之前的煙道容量比鍋爐爐膛的容量小，前饋信號的變換函數(shù)f(x)一般采用線性函數(shù)，應(yīng)適當(dāng)增加其斜率，以提高增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速響應(yīng)能力，保證爐膛壓力穩(wěn)定。

(3)脫硫旁路門取消后，為了保證機(jī)組運(yùn)行的可靠性，一般都取消了增壓風(fēng)機(jī)入口壓力高、壓力低保護(hù)邏輯，因此可適當(dāng)加大PID調(diào)節(jié)器正、負(fù)偏差報警絕對值，以保障增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)全工況投入，適當(dāng)降低增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

(4)在整定增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，一定要設(shè)置自動狀態(tài)下調(diào)節(jié)器最小輸出下限，以防調(diào)整時導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉執(zhí)行器全關(guān)，造成機(jī)組主燃料跳閘(MFT)。

5 結(jié)束語

采用引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉執(zhí)行器反饋信號作為前饋信號對單回路的增壓風(fēng)機(jī)動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，對該系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行整定后，達(dá)到了良好的效果，機(jī)組調(diào)峰過程中，增壓風(fēng)機(jī)動葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動投入且運(yùn)行可靠，為鍋爐及機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

［1］周至祥，段建中，薛建明.發(fā)電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊［M］.北京:中國電力出版社，2007.