燃煤發(fā)電機組帶超低給水泵切、并泵優(yōu)化方法

華能井岡山電廠 楊梅初 陳滿圓 朱國偉 黃賽君 李俊 趙云云 王雪飛 易維浩

1 引言

燃煤發(fā)電機組帶超低負(fù)荷時重要的操作包括給水泵切、并泵。在超低負(fù)荷工況下參數(shù)不穩(wěn)定，設(shè)備參數(shù)無擾對機組的安全穩(wěn)定運行非常關(guān)鍵，所以規(guī)范化和程序化操作非常重要。機組在帶超低負(fù)荷時給水泵切、并泵操作步驟繁多，需要根據(jù)給水泵指令、轉(zhuǎn)速、給水母管壓力、給水泵出口壓力、給水流量等設(shè)備參數(shù)，不停調(diào)整設(shè)備參數(shù)，為了滿足機組帶超低負(fù)荷靈活深度調(diào)峰需求，減少人員工作量，增加靈活性，通過DCS組態(tài)邏輯的優(yōu)化，實現(xiàn)給水泵一鍵自動切、并泵。

2 基本原理

本方法主要是在ABB公司的DCS控制系統(tǒng)內(nèi)完成，設(shè)計采用順序程控模板搭設(shè)程控邏輯組態(tài)，通過順序監(jiān)控器和順序發(fā)生器，根據(jù)系統(tǒng)輸入和外部輸入，通過選擇一個過程中步序的執(zhí)行順序，控制一個順序發(fā)生器功能塊的執(zhí)行，從而實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的程控操作。一鍵切、并泵程控操作指令由運行人員通過DCS手動操作切并泵“開始”按鈕多狀態(tài)設(shè)備驅(qū)動器輸出。當(dāng)程控允許條件滿足時，操作指令發(fā)出，驅(qū)動順序監(jiān)控器根據(jù)系統(tǒng)輸入和外部輸入，通過選擇一個過程中步的執(zhí)行次序，控制一個順序發(fā)生器塊的執(zhí)行輸出跳步序號以及跳步觸發(fā)脈沖控制整個程控步序，步序執(zhí)行完成后反饋至順序監(jiān)控器，根據(jù)預(yù)定步序輸出下一跳步序號以及跳步觸發(fā)脈沖。當(dāng)程序因條件原因需要中斷或者需要停止時和運行人員DCS手動操作切并泵“停止”按鈕多狀態(tài)設(shè)備驅(qū)動器輸出，同樣可以通過順序監(jiān)控器恢復(fù)至初始狀態(tài)。整個程控步序操作的開始輸出則由順序發(fā)生器觸發(fā)，順序發(fā)生器根據(jù)順序監(jiān)控器輸出的多位、跳觸發(fā)、屏蔽輸入、跳步觸發(fā)脈沖，按照功能塊開始定義的掩碼進(jìn)行復(fù)位、屏蔽、跳步保持、下一步、計時器保持使順序程控按要求執(zhí)行，最終輸出指令驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備啟停程控運行。

3 切泵邏輯設(shè)計步序

第一步，允許條件（程控啟動允許條件）：負(fù)荷低于300MW；A、B給水泵均在自動；A給水泵再循環(huán)電動門全開且再循環(huán)調(diào)門手動且開度大于65%；A/B 給水管泵入口流量及出口壓力均無壞質(zhì)量；出口母管壓力無壞質(zhì)量；A/B 給水泵出口電動門均開到位；A/B 給水泵出口壓力與出口母管壓力：偏差不大于0.1MPa。動作指令：A給水泵的“切A泵程控”畫面點擊“開始”按鈕。A 給水泵控制方式將自動由切換至手動方式。

第二步，允許條件：A 給水泵控制方式為手動方式。動作指令：開始切泵，A 給水泵指令按照A給水泵切泵降轉(zhuǎn)速控制以每秒0.05%開始減小。

第三步，允許條件：B 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于0.1MPa,A 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于1MPa，持續(xù)3s。動作指令：暫時停止A 給水泵切泵降轉(zhuǎn)速控制，會暫時停止A給水泵指令減小。

第四步，允許條件：實際給水流量與給水流量設(shè)定值偏差不大于20t/h。動作指令：A給水泵指令按照A 給水泵切泵降轉(zhuǎn)速控制繼續(xù)以每秒0.05%開始減小。

第五步，汽泵A 轉(zhuǎn)速小于2900r/min 或A 給水泵指令小于1%即A 給水泵切泵完成，程控結(jié)束。

4 切泵邏輯設(shè)計步序

第一步，允許條件（程控啟動允許條件）：負(fù)荷高于240MW；A、B給水泵均在自動；A給水泵再循環(huán)電動門全開且再循環(huán)調(diào)門手動且開度大于65%；A/B給水泵前置泵出口流量及出口壓力均無壞質(zhì)量；出口母管壓力無壞質(zhì)量；A/B 給水泵出口電動門均開到位；B 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差不大于0.1MPa，A給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于1MPa；實際給水流量與給水流量設(shè)定值偏差不大于20t/h 口母管壓力。動作指令：A 給水泵的“并A 泵程控”畫面點擊“開始”按鈕；A 給水泵開始升速，A 給水泵指令按照A 給水泵并泵升轉(zhuǎn)速控制以每秒0.05%開始增加。

第二步，允許條件：A 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差小于0.5MPa且B給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差小于0.5MPa。動作指令：暫時停止A 給水泵并泵升轉(zhuǎn)速控制，會暫時停止A 給水泵指令增加。

第三步，允許條件：當(dāng)實際給水流量與給水流量設(shè)定值偏差不大于20t/h。動作指令：A給水泵指令繼續(xù)以每秒0.05%開始增加（A 給水泵在并泵過程中防止指令過大，在升速時用B 給水泵指令上浮10%限幅）。

第四步，允許條件：A 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差小于0.2MPa 且A/B 給水泵入口流量偏差小于50t/h 且當(dāng)實際給水流量與給水流量設(shè)定值偏差不大于20t/h。動作指令：A給水泵轉(zhuǎn)速控制自動投入。

第五步，A給水泵并泵完成，程控結(jié)束。

5 邏輯組態(tài)實施

切泵程控操作順序發(fā)生器接收順序監(jiān)控器跳步號以及跳步脈沖指令，輸出步序指令邏輯圖如圖1所示。步完成反饋邏輯判斷，輸出返回順序監(jiān)控器，驅(qū)動下一步號輸出邏輯如圖2所示。

圖1 輸出步序指令邏輯圖

圖2 驅(qū)動下一步號輸出邏輯圖

切泵程控第一步條件判斷邏輯如圖3所示。

圖3 切泵程控第一步條件判斷邏輯圖

切泵程控啟動第二步至第四步完成判斷邏輯如圖4所示。

圖4 切泵程控啟動第二步至第四步完成判斷邏輯圖

在切、并泵工況時，一般是負(fù)荷較低，設(shè)備參數(shù)容易擾動，不穩(wěn)定，所以在組態(tài)設(shè)計一鍵切泵時需注意控制的安全性，能夠在切換過程中進(jìn)行人工的強制干預(yù)，達(dá)不到條件時進(jìn)行下一步需要人工確定，并且有自動允許保護(hù)條件。在切A 泵過程中B給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于0.1MPa；A 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于1MPa；持續(xù)3s時，暫時停止A給水泵切泵降轉(zhuǎn)速控制，會暫時停止A 給水泵指令減小保證設(shè)備直到實際給水流量與給水流量設(shè)定值偏差不大于20t/h 時，A 給水泵指令按照A 給水泵切泵降轉(zhuǎn)速控制繼續(xù)以每秒0.05%開始減小，保證運行參數(shù)的穩(wěn)定。

并泵程控和切泵邏輯原理類似，順序發(fā)生器接收順序監(jiān)控器跳步號以及跳步脈沖指令，輸出步序指令邏輯。步序完成反饋邏輯判斷，輸出返回順序監(jiān)控器，驅(qū)動下一步號輸出。在并泵的過程中，A給水泵指令按照并泵升轉(zhuǎn)速控制以每秒0.05%開始升速，升速速率靈活可調(diào)，并用另一臺泵指令上浮10%限幅，防止指令超調(diào)，增加了安全性和可靠性。

程控操作允許條件滿足時條件描述前出現(xiàn)紅色勾顯示，操作“開始”按鈕，切、并泵開始程控操作，步序進(jìn)行時，對應(yīng)步序框紅色閃爍，下一步運行條件滿足時，自動跳轉(zhuǎn)至下一步進(jìn)行，以此類推，直至第4 步完成，程控全過程結(jié)束，程控邏輯恢復(fù)至初始狀態(tài)，等待下一次程控啟動。

6 切、并泵試驗出現(xiàn)問題及后續(xù)邏輯優(yōu)化

切、并泵過程中原邏輯組態(tài)分別使用了兩個速率塊，造成兩個速率塊之后的值在切換過程中有差。針對該問題修改邏輯需要將兩個速率塊修改為一個速率塊，使用自適應(yīng)塊達(dá)到兩個不同速率的要求。

在并泵過程中給水泵指令超前于給水泵流量和轉(zhuǎn)速,并泵前運行泵如設(shè)置了偏置，對并泵會造成一定影響。比如,兩泵指令因B泵有偏置，為達(dá)到兩泵流量偏差小于50T/H，A 指令一直加，導(dǎo)致A 指令超出近3%，轉(zhuǎn)速和流量滯后于指令（指令不變后，轉(zhuǎn)速和流量還在慢慢增加)，優(yōu)化可以在兩邊指令一樣后直接并泵結(jié)束投自動或以A、B 泵的轉(zhuǎn)速偏差小于10r/min時結(jié)束升速直接并泵結(jié)束投自動。

兩臺給水泵流量測量存在偏差，在同指令下和轉(zhuǎn)速基本一樣的情況下測量的給水泵流量偏差較大，測量裝置造成并泵條件滿足時兩臺給水指令偏差較大，需要對流量進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。切泵試驗曲線如圖5所示。并泵試驗曲線如圖6所示。

圖5 切泵試驗曲線

圖6 并泵試驗曲線

7 結(jié)語

切、并泵邏輯優(yōu)化后的效果如下。一是通過優(yōu)化減少操作步驟，提高穩(wěn)定性。通過對組態(tài)邏輯的修改，達(dá)到了一鍵完成操作，減少了操作步驟和步序，增加了在設(shè)備的穩(wěn)定性和可控性。二是通過優(yōu)化邏輯，提高安全性。在并泵過程中給水泵指令用另外一臺的給水泵的指令上浮10%進(jìn)行限幅，防止指令過大，保證了其安全性，減少人員誤操作的可能性。三是組態(tài)參數(shù)可以在線修改，增加靈活性。其中給水泵指令的增減速率和其他定值都能夠在線修改，可以通過計算和經(jīng)驗得出更加合理的參數(shù)，其參數(shù)可直接在線優(yōu)化。四是操作畫面優(yōu)化，提高便捷性。采用在操作員站進(jìn)行一鍵操作，操作簡單，減少了運行人員的手動操作，降低了運行人員的工作強度。同時在實際的運行過程中節(jié)約了切、并泵的時間，相比于手動人工操作大概節(jié)約了80%的時間。