350MW直流鍋爐給水一鍵全程自動控制

許 淼,魏 來,丁永允,趙奕州,曲洪雄,吳尚澤

(遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179)

1 引言

遼寧大唐國際葫蘆島熱電廠2×350MW新建工程每臺機組配置1 臺100%容量的汽動給水泵，兩臺機組共用一臺50%容量的電動啟動/備用給水泵，啟動/備用給水泵與汽動給水泵的揚程相同。

給水泵汽輪機由北京電力設(shè)備總廠有限公司生產(chǎn)的TGQ10/6-1 型凝汽式汽輪機。給水泵組由沈陽鼓風(fēng)機集團核電泵業(yè)有限公司提供的多級離心泵，汽動給水泵主泵規(guī)格和型號為CHTZ6/6，前置泵型號為QG400/300S。電動給水泵泵體規(guī)格和型號為CHTZ4/6，電機型號為YSKS800-4，前置泵為QG350/250，液力偶合器為R17K400M。

2 給水一鍵全程自動控制介紹

“一鍵”指的是通過對機組及控制設(shè)備等工況的判斷，可以一鍵投入適合于當(dāng)前工況的自動控制模式，無需人為判斷。“全程”指的是在鍋爐點火、汽機沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機并網(wǎng)和機組帶負(fù)荷及機組停運的全過程實現(xiàn)給水自動控制。并且在給水旁路及主路的相互切換時實現(xiàn)一鍵自動切換，在并汽泵與退電泵時也實現(xiàn)了一鍵自動控制[1]。給水一鍵全程自動控制流程圖如圖1所示。

由圖1可見，給水一鍵自動控制的概念是通過機組當(dāng)前的給水控制設(shè)備運行狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)自動判斷出適合于機組當(dāng)前工況的控制模式，當(dāng)投入一鍵自動控制時，相應(yīng)的控制模式隨即自動投入。整個控制過程按機組的不同運行工況共設(shè)計了4個斷點，分別為給水旁路向主路一鍵切換、一鍵切至汽泵給水、一鍵切至電泵給水和給水主路向旁路一鍵切換[2]。

圖1 給水一鍵全程自動控制流程圖

2.1 投入條件

運行人員可以通過人機交互畫面上的給水一鍵自動控制的投入按鈕進行投入操作，投入允許條件是（全部條件滿足）：

◆鍋爐給水流量大于330t/h。

◆鍋爐已點火。

◆一鍵切至汽泵給水未在進行中。

◆一鍵切至電泵給水未在進行中。

◆電泵勺管或汽泵控制允許投入自動。

2.2 切除條件

運行人員可以通過人機交互畫面上的給水一鍵自動控制的切除按鈕或以下任意一個條件觸發(fā)時切除一鍵自動控制：

◆鍋爐給水流量小于310t/h。

◆鍋爐未點火。

◆電泵勺管、給水旁路調(diào)節(jié)閥和汽泵控制均手動控制（脈沖）。

◆一鍵投入自動控制10秒后，自動控制投入失敗。

3 控制模式

給水控制模式分為差壓（高加入口壓力與省煤器入口壓力的差值，下同）控制和流量控制兩種模式，可以實現(xiàn)無擾切換，無需人為切到手動再進行控制模式的切換。控制原則是低負(fù)荷時用差壓控制，高負(fù)荷時為流量控制。差壓控制模式時給水旁路自動調(diào)節(jié)給水流量，高負(fù)荷時由電泵勺管或汽泵來調(diào)節(jié)給水流量[3]。

差壓控制和流量控制都是針對電泵勺管和汽泵來說的，對于給水旁路調(diào)節(jié)閥來說只能調(diào)節(jié)給水流量，在電泵勺管和汽泵在差壓控制模式時才可以投入給水旁路自動。

3.1 電泵差壓控制模式

當(dāng)鍋爐負(fù)荷小于30%BMCR，給水主路電動門在全關(guān)狀態(tài)且電泵出口電動門全開，同時電泵出口壓力比汽泵出口壓力大于0．5MPa時，投入一鍵自動控制按鈕則自動切至電泵差壓控制模式?？刂品绞綖椋弘姳蒙坠軉位芈房刂平o水差壓，給水旁路調(diào)節(jié)門單回路控制給水流量，汽泵強制手動控制。

3.2 汽泵差壓控制模式

當(dāng)鍋爐負(fù)荷小于30%BMCR，給水主路電動門在全關(guān)狀態(tài)且汽泵出口電動門全開，同時汽泵出口壓力比電泵出口壓力大于0．5MPa時，投入一鍵自動控制按鈕則自動切至汽泵差壓控制模式。控制方式為：汽泵單回路控制給水差壓，給水旁路調(diào)節(jié)門單回路控制給水流量，電泵勺管強制手動控制[4]。

3.3 電泵流量控制模式

當(dāng)鍋爐負(fù)荷大于30%BMCR，給水主路電動門未在全關(guān)狀態(tài)且電泵出口電動門全開，同時電泵出口壓力比汽泵出口壓力大于0．5MPa時，投入一鍵自動控制按鈕則自動切至電泵流量控制模式?？刂品绞綖椋弘姳蒙坠軉位芈房刂平o水流量，同時給水旁路調(diào)節(jié)門強制手動控制，汽泵強制手動控制。

3.4 汽泵流量控制模式

當(dāng)鍋爐負(fù)荷大于30%BMCR，給水主路電動門未在全關(guān)狀態(tài)且汽泵出口電動門全開，同時汽泵出口壓力比電泵出口壓力大于0．5MPa時，投入一鍵自動控制按鈕則自動切至汽泵流量控制模式。控制方式為：汽泵單回路控制給水流量，同時給水旁路調(diào)節(jié)門強制手動控制，電泵勺管強制手動控制。

4 給水全程自動控制斷點介紹

4.1 給水旁路向主路一鍵切換

由圖2可見，給水旁路向主路一鍵切換的過程為：以給水流量的實際值與設(shè)定值的偏差的大小作為打開和中停給水主路電動門及關(guān)閉給水旁路調(diào)節(jié)門的依據(jù)：當(dāng)給水流量的實際值減去設(shè)定值小于等于0t/h時，打開給水主路電動門，當(dāng)給水流量的實際值減去設(shè)定值大于10t/h時，中停給水主路電動門；當(dāng)給水流量的實際值減去設(shè)定值大于等于-5t/h 時，給水旁路調(diào)節(jié)門按照一定速率關(guān)閉給水旁路調(diào)節(jié)門；

圖2 給水旁路向主路一鍵切換邏輯圖

當(dāng)給水主路電動門開度大于40%時，中停給水主路電動門，而后給水主路電動門將按照每次打開2秒，中停20秒的程序慢慢開啟，直至給水主路電動門達(dá)到全開和給水旁路調(diào)節(jié)門全關(guān)的位置；

4.2 給水主路向旁路一鍵切換

由圖3可見，給水主路向旁路一鍵切換過程為：以給水流量的實際值與設(shè)定值的偏差的大小作為關(guān)閉和中停給水主路電動門及打開給水旁路調(diào)節(jié)門的依據(jù)：當(dāng)給水流量的實際值減去設(shè)定值大于等于0t/h時，關(guān)閉給水主路電動門；當(dāng)給水流量的實際值減去設(shè)定值小于-10t/h時中停給水主路電動門；當(dāng)給水流量的實際值減去設(shè)定值小于等于5t/h時，給水旁路調(diào)節(jié)門按照一定速率打開給水旁路調(diào)節(jié)門[5]。

圖3 給水主路向旁路一鍵切換邏輯圖

當(dāng)給水主路電動門開度小于70%時，中停給水主路電動門，給水主路電動門將按照每次關(guān)閉2秒，中停20秒的程序慢慢關(guān)閉，直至給水主路電動門達(dá)到全關(guān)和給水旁路調(diào)節(jié)門全開的位置。

4.3 一鍵切至汽泵給水

由圖4可知，開始條件為：汽泵出口電動門在全開位置，電泵控制可投入自動的條件滿足且汽泵轉(zhuǎn)速大于3100RPM；切換退出條件為：汽泵出口壓力比電泵出口壓力大于0．5Mpa或給水流量實際值與設(shè)定值偏差大于100t/h。

圖4 一鍵切至汽泵給水邏輯圖

切換開始后，電泵勺管投入自動狀態(tài)，電泵和汽泵的再循環(huán)調(diào)節(jié)門投入自動狀態(tài)，當(dāng)電泵出口壓力比汽泵出口壓力大0．2Mpa 時，自動增加汽泵控制的指令；當(dāng)汽泵出口壓力與電泵出口壓力差值在0．2Mpa 且給水流量實際值與設(shè)定值偏差在30t/h內(nèi)時，延時5秒電泵勺管強制切到手動狀態(tài)，延時10秒汽泵控制投入自動狀態(tài)，再逐漸減小電泵勺管指令；當(dāng)汽泵出口壓力比電泵出口壓力大于0．5Mpa時，一鍵切換至汽泵給水過程結(jié)束。

4.4 一鍵切至電泵給水

由圖5可知，開始條件為：電泵出口電動門在全開位置，汽泵控制可投入自動的條件滿足且電泵運行；切換退出條件為：電泵出口壓力比汽泵出口壓力大于0．5Mpa或給水流量實際值與設(shè)定值偏差大于100t/h。

圖5 一鍵切至電泵給水邏輯圖

切換開始后，汽泵控制投入自動狀態(tài)，電泵和汽泵的再循環(huán)調(diào)節(jié)門投入自動狀態(tài)；當(dāng)汽泵出口壓力比電泵出口壓力大0．2Mpa 時，自動增加電泵勺管的指令；當(dāng)汽泵出口壓力與電泵出口壓力差值在0．2Mpa 且給水流量實際值與設(shè)定值偏差在30t/h內(nèi)時，延時5秒汽泵控制強制切到手動狀態(tài)，延時10秒電泵勺管投入自動狀態(tài)，再逐漸減小汽泵控制指令；當(dāng)電泵出口壓力比汽泵出口壓力大于0．5Mpa時，一鍵切換至電泵給水過程結(jié)束[6]。

5 實際投入

2020年4月29日，1 號機組鍋爐點火，運行人員投入給水一鍵全程自動控制，此時鍋爐負(fù)荷小于30%BMCR，電泵運行，投入給水一鍵全程自動控制按鈕則直接投入電泵差壓控制模式，電泵勺管單回路控制差壓，給水旁路調(diào)節(jié)閥單回路控制給水流量。隨著鍋爐負(fù)荷不斷增大，需要給水旁路向主路切換，運行人員操作旁路向主路一鍵切換按鈕，切換開始后，給水控制模式自動切換為電泵流量控制模式，電泵勺管調(diào)節(jié)給水流量。切換過程如圖6所示。

由圖6可見，旁路向主路一鍵切換開始時間為14：02：59，此時給水流量實際值和設(shè)定值都為419t/h，旁路調(diào)節(jié)閥開度為100%，根據(jù)旁路向主路一鍵切換的邏輯，給水流量實際值與設(shè)定值偏差為0t/h，開始逐漸關(guān)閉給水旁路調(diào)節(jié)閥，同時打開給水主路電動門，14：03：39給水流量實際值達(dá)到最大值478t/h，當(dāng)給水主路電動門開度大于40%時，以給水主路電動門每打開指令2 秒中停20 秒的程序慢慢開啟給水主路電動門直至全開，給水旁路調(diào)節(jié)閥慢慢關(guān)閉直至全關(guān)。14：20：19旁路向主路一鍵切換結(jié)束。

圖6 旁路向主路一鍵切換趨勢圖

機組負(fù)荷增至50%BMCR，電泵出力不滿足當(dāng)前負(fù)荷需求，需要切換至汽泵運行，運行人員操作一鍵切至汽泵給水按鈕，切換過程趨勢如圖7所示。

圖7 一鍵切至汽泵給水趨勢圖

由圖7可見，一鍵切至汽泵給水開始時間為19：04：28，此時電泵勺管在自動狀態(tài)，汽泵控制在手動狀態(tài)，給水流量為510t/h，電泵出口壓力為14．73MPa，汽泵出口壓力為14．17MPa，電泵再循環(huán)閥在自動狀態(tài)且開度為0%，汽泵再循環(huán)閥在自動狀態(tài)且開度為100%，按照一鍵切至汽泵給水邏輯，汽泵控制指令逐漸增加，使得汽泵出口壓力與電泵出口壓力偏差在0．2MPa以內(nèi)時，電泵勺管強制切至手動狀態(tài)，汽泵控制投入自動狀態(tài)，這時逐漸減小電泵勺管開度，19：13：20 時汽泵出口壓力比電泵出口壓力大0．5MPa，一鍵切至汽泵給水過程結(jié)束，給水流量實際值與設(shè)定值最大偏差為39t/h。

2020年5月3日19：00 機組準(zhǔn)備停機，當(dāng)負(fù)荷降至50%BMCR左右時，需要切換至電泵給水，運行人員操作一鍵切至電泵給水按鈕，切換過程趨勢如圖8所示。

圖8 一鍵切至電泵給水趨勢圖

由圖8可見，一鍵切至電泵給水開始時間為19：09：11，此時電泵勺管在手動狀態(tài)，汽泵控制在自動狀態(tài)，給水流量實際值和設(shè)定值都為443t/h，電泵出口壓力為11．55MPa，汽泵出口壓力為13．31MPa，電泵再循環(huán)閥在自動狀態(tài)且開度為100%，汽泵再循環(huán)閥在自動狀態(tài)且開度為36%，按照一鍵切至電泵給水邏輯，電泵勺管指令逐漸增加，使得電泵出口壓力與汽泵出口壓力偏差在0．2MPa以內(nèi)時，汽泵控制強制切至手動狀態(tài)，電泵勺管投入自動狀態(tài)，這時逐漸減小汽泵控制指令，19：17：25 時電泵出口壓力比汽泵出口壓力大0．5MPa，一鍵切至電泵給水過程結(jié)束，給水流量實際值與設(shè)定值最大偏差為50t/h。

當(dāng)機組負(fù)荷降至30%BMCR 左右時，運行人員操作主路向旁路一鍵切換按鈕，切換過程趨勢圖如圖9所示。

圖9 主路向旁路一鍵切換趨勢圖

由圖9可見，主路向旁路一鍵切換開始時間為20：11：45，此時給水流量實際值和設(shè)定值都為486t/h，旁路調(diào)節(jié)閥開度為0%，根據(jù)主路向旁路一鍵切換的邏輯，給水流量實際值與設(shè)定值偏差為0t/h，開始逐漸關(guān)閉給水主路電動門，同時打開給水旁路調(diào)節(jié)閥，當(dāng)給水主路電動門開度小于70%時，以給水主路電動門每關(guān)閉指令2秒中停20秒的程序慢慢關(guān)閉給水主路電動門直至全關(guān)，20：26：59 給水流量實際值達(dá)到最小值445t/h，給水旁路調(diào)節(jié)閥慢慢開啟直至全開。20：27：45主路向旁路一鍵切換結(jié)束。

6 結(jié)束語

從冷態(tài)與熱態(tài)沖洗到鍋爐點火、汽機沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機并網(wǎng)及機組帶負(fù)荷過程中，給水控制實現(xiàn)了全程自動控制，且能通過判斷當(dāng)前工況來自動投入適應(yīng)于當(dāng)前工況的控制方式，在不同的斷點實現(xiàn)了一鍵切換，即提高了機組的自動化控制水平，也減小了運行人員的操作強度，為同類型燃煤機組在給水一鍵全程自動控制方面提供了參考經(jīng)驗。