直接空冷機組電動給水泵自動并泵邏輯設計

郝 欣，王 翀，伊 強，門清東，劉 剛

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.中國電力工程有限公司，北京 100048；3.蒙東能源集團霍林河煤電鋁業(yè)自備電廠C廠，內蒙古 通遼 029200）

直接空冷機組電動給水泵自動并泵邏輯設計

郝 欣1，王 翀2，伊 強3，門清東3，劉 剛3

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.中國電力工程有限公司，北京 100048；3.蒙東能源集團霍林河煤電鋁業(yè)自備電廠C廠，內蒙古 通遼 029200）

針對直接空冷機組電動給水泵配置的特點，分析了目前國內流行的2種給水泵自動并泵邏輯設計方案的優(yōu)缺點。在分析結果的基礎上，引入多模式切換控制思想，對通用方案進行了改進和優(yōu)化，提出了多臺給水泵自動并泵的邏輯設計方案，并在多臺機組控制邏輯設計中得到了應用，可為同類型機組進行給水泵自動并泵邏輯設計提供借鑒。關鍵詞：空冷機組；自動并泵；多模式切換控制

近10年來，我國北方地區(qū)投運的發(fā)電機組基本上都是空冷機組，而且絕大多數(shù)是直接空冷機組，其配置的給水泵以電動泵居多［1］，此類型機組均采用3臺電動給水泵并聯(lián)運行方式設計，每臺泵的容量為最大給水流量50%，運行方式為2臺運行1臺備用。這種配置的機組在實際運行中經(jīng)常需要根據(jù)機組負荷變化啟停給水泵，同時給水泵定期輪換交替作業(yè)也必須頻繁啟停給水泵，因此運行人員不得不對給水泵進行手動并泵操作。對于直流鍋爐，在給水泵手動并泵過程中如果操作不當，非常容易造成給水流量劇烈波動，導致機組負荷、主汽溫度等重要參數(shù)嚴重偏離設定值，給機組運行帶來不必要的損失，存在一定的安全隱患。

1 問題提出

目前已投產(chǎn)機組中給水泵邏輯設計采用自動并泵控制方式的機組并不是很多，技術上主要以文獻［2］提出的“分級分布式”閉環(huán)控制和文獻［3］提出的汽泵轉速開環(huán)控制為主，以上2種控制方案各有所長，在不同類型機組中均得到了實際應用，并取得了良好效果。文獻［2］的控制方案采用以給水泵出口流量為被調量的閉環(huán)控制方式，平衡各臺給水泵出力，以達到自動并泵的目的；文獻［3］中采用了開環(huán)控制汽動給水泵轉速的方式，控制2臺汽動給水泵轉速相同，實現(xiàn)汽動給水泵自動并聯(lián)運行。本文在此基礎上，綜合2套設計方案的優(yōu)點，引入了多模式切換控制思想，采用開環(huán)和閉環(huán)分時控制的方式，實現(xiàn)3臺以上給水泵自動并泵的功能。

2 典型自動并泵邏輯設計方案分析

2.1 分級分布式自動并泵控制邏輯分析

2.1.1 控制策略

文獻［2］提出的分級分布式自動并泵邏輯基本思想是利用給水泵出口流量作為給水泵出力的狀態(tài)變量，給水泵出口流量相等后并泵過程結束，并泵結束后依然可以通過調整偏置調節(jié)器輸出指令來保持運行泵之間的出力平衡。給水泵指令由2個變量構成，一是給水主控的流量閉環(huán)指令輸出，另一個是給水泵偏置調節(jié)器輸出指令，2個變量求和后形成給水泵流量指令。

2.1.2 存在問題

該方案在工程實踐應用上存在一定的局限性，在機組實際工程設計中，一般都不包含給水泵出口流量測點，邏輯組態(tài)過程中只采用入口流量來代替出口流量，但是給水泵入口流量受給水泵再循環(huán)閥（最小流量閥）特性的影響非常大，給水泵再循環(huán)閥頻繁大幅度動作往往造成給水泵間出現(xiàn)搶水，進而導致鍋爐給水流量劇烈波動，控制回路參數(shù)整定困難，調試周期比較長。

2.2 開環(huán)自動并泵控制邏輯分析

2.2.1 控制策略

文獻［3］提出的自動并泵邏輯思路是采用開環(huán)控制汽動給水泵轉速的方式，待并泵轉速向運行泵轉速逼近，給水流量控制由運行泵轉速控制，當2臺泵轉速基本相同后并泵過程結束，待并泵轉速轉由給水流量閉環(huán)指令控制。

2.2.2 存在問題

該方案僅僅提供了2臺汽泵之間的并泵邏輯設計方式，當出現(xiàn)多臺電動給水泵并聯(lián)運行時，必須對設計方案進行修正，特別是應用于電泵勺管控制給水流量時，由于電泵勺管特性分散性大，并泵過程結束后電泵間出力不平衡現(xiàn)象更加突出，需要運行人員手動干預，加重運行人員的勞動強度。

3 新型自動并泵控制邏輯設計

3.1 基本思路

針對上述2種典型控制策略所存在的問題，本文中的電泵勺管指令計算采用了分時多模式切換控制方式［4－5］，其控制策略基本原理如下：在并泵過程中給水流量由主泵控制，待并泵勺管開度指令向給水主回路輸出指令變速逼近，即當2個變量偏差大時，待并泵指令快速接近給水主指令；當2個變量偏差小時，待并泵開度指令低速向給水主指令靠近，目的是為防止給水流量出現(xiàn)大范圍波動，影響機組安全運行。當待并泵出口壓力低于母管壓力值0.2 MPa時，如圖1所示，“并泵完成”變量值為“1”，表征并泵過程結束，待并泵勺管接受給水主回路指令控制。

當并泵過程結束且電泵再循環(huán)門關閉后，控制邏輯將電泵勺管偏置調節(jié)器投入自動狀態(tài)，控制回路以給水泵入口流量為被調量，實現(xiàn)各臺電泵出力平衡的自動調節(jié)，電泵勺管接受給水主指令和偏置調節(jié)指令的復合控制。

3.2 控制方案設計

以電泵A作為待并泵為例，描述自動并泵邏輯設計方案，自動并泵邏輯包括系統(tǒng)特征變量求取和電泵勺管指令計算兩部分。

3.2.1 特征變量求取

通過對電泵并泵工藝過程的分析，求取特征變量，控制邏輯根據(jù)特征變量值的變化實現(xiàn)控制模式間自動切換［6］。特征變量包括：①待并泵與給水主回路指令偏差；②并泵進行中；③并泵完成；④待并泵勺管控制站狀態(tài)。特征變量的求取組態(tài)邏輯如圖1所示。

3.2.2 電泵勺管指令計算

自動并泵過程中電泵勺管指令計算邏輯的設計如圖2所示，其中包括變量吸收回路（圖2中虛框1）；自動并泵指令計算（圖2中虛框2：開環(huán)回路）；流量自動平衡回路（圖2中虛框3：閉環(huán)回路）?？刂七壿嫺鶕?jù)并泵過程中特征變量值自動切換3個控制回路計算待并泵勺管指令，實現(xiàn)電泵自動并泵及自動平衡電泵的出力。

a.變量吸收回路的目的是為了使待并泵A指令在控制模式轉換時實現(xiàn)無擾切換，當待并泵A沒有開始并泵時，S＝M－F，B1＝0，F(xiàn)1＝M，控制回路保持跟蹤狀態(tài)。待并泵A在并泵過程開始時，輸出值直接自動設定為0，給水泵A指令變速逼近流量閉環(huán)指令輸出值F。

b.并泵指令計算：在并泵過程中B1＝0，F(xiàn)1＝f（F），其中f是對輸入變量進行速率限值后的線性輸出函數(shù)，即DCS系統(tǒng)檢查輸入變量的變化速率，如果變化速率小于設定限值，F(xiàn)1＝F；如果變化速率大于函數(shù)設定限值，輸出值F1按設定速率限值升降，最終達到與輸入值F相同。函數(shù)f的速率變化率限值可變，并泵過程初期速率限值比較大，目的是減少并泵過渡時間，并泵過程后期速率限值必須很低，保證待并泵出力平緩變化，減小對給水流量沖擊，實現(xiàn)無擾并泵。

c.流量自動平衡回路：電泵A勺管指令M＝F1＋B1，并泵過程中B1＝0，并泵過程結束后B1的值為偏置設定站MA2的輸出值，當MA2投入自動狀態(tài)后，B1的值為電泵A入口流量調節(jié)回路輸出值，維持電泵入口流量等于所有運行電泵入口流量平均值，實現(xiàn)自動平衡所有并聯(lián)運行電泵出力的功能。

圖1 特征變量邏輯

圖2 自動并泵邏輯

4 結束語

對給水泵自動并泵邏輯進行改進與優(yōu)化，通過引入多模式切換控制，設計了新型電泵自動并泵邏輯控制方案，在多臺機組中進行了應用，并取得良好的控制效果，本方案的設計可為同類型機組自動并泵邏輯設計提供借鑒。

［1］ 趙紅斌.直接空冷機組給水泵配置方案［J］.電力建設，2013，34（1）：70－73.

［2］ 楊亞飛.分級分布式鍋爐給水控制系統(tǒng)［J］.河南電力，2008，18（2）：18－21.

［3］ 秦治國.660 MW超臨界機組汽動給水泵自動并泵、退泵邏輯設計［J］.陜西電力，2011，39（5）：70－73.

［4］ 郝 欣.基于規(guī)則的智能控制在凝結水泵變頻節(jié)能優(yōu)化控制中的應用研究［J］.東北電力技術，2008，29（10）：12－14.

Atuo Combining＆Retreating Pump Logic Design of Electrically?driven Feed?water Pump for Direct Air?cooling Units

HAO Xin1，WANG Chong2，YI Qiang3，MEN Qing?Dong3，LIU Gang3
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.China National Electric Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100048，China；3.Mengdong Energy Group Huolinhe Self?generation Power Plant，Tongliao，Inner Mongolia 029200，China）

In view to feed?water pump configuration characteristics of direct air cooling units，analyse is made on two kind of typical logic designs for automatic combining and retreating pump.In the basis of analysing results，multimode switch control is adopted to op?timize typical control scheme.And new type control scheme of many electrically driven feed?water pumps automatic combing＆retrea?ting is designed，which is successfully applied in some power units，which can supply reference of other same kind of units.

Air cooling units；Automatic combining＆retreating pump；Multimode switch control

TM621

A

1004－7913（2015）05－0045－03

郝 欣（1971—），男，碩士，高級工程師，從事計算機應用技術研究工作。

2015－01－10）