680 MW机组增压风机动叶自动调节系统改进

陶力威

(湖北西塞山发电有限公司，湖北 黄石 435000)

0 引言

石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺在火力发电厂中广泛应用，脱硫增压风机是电厂脱硫系统最关键的设备之一，增压风机动叶调节系统是增压风机最重要的控制系统，其稳定性直接关系到脱硫系统及主机系统的运行。某电厂第1台680 MW机组脱硫系统的增压风机动叶自动调节系统为单回路自动调节系统，机组调试及168 h试运行期间，机组在全工况运行方式下，特别是机组调峰时自动调节系统不能投入自动，导致脱硫旁路门经常开启，急需对增压风机动叶自动调节系统进行优化，以保证脱硫系统及机组的稳定运行。

1 原有的单回路增压风机动叶自动调节系统

原有的增压风机动叶自动调节系统为单回路调节系统，增压风机入口压力(即烟气脱硫系统入口压力)为被调量。一般采用3台入口压力变送器，设有品质逻辑监控处理，正常运行时以中值作为测量值;当1台压力变送器发生故障时，以另外2台正常运行的压力变送器输出的平均值作为测量值;当2台变送器出现故障时，增压风机动叶自动调节系统强制切换到手动。

因增压风机入口压力一般都有小幅高频干扰信号，直接采用会导致增压风机动叶动作频繁，故对增压风机入口压力进行了惯性滤波。将惯性滤波后的增压风机入口压力作为测量值与给定值的偏差送入比例－积分－微分(PID)调节器中，PID调节器中设有死区和输出信号大小限，增压风机入口压力与给定值的偏差不超过死区范围，PID输出不会变化，增压风机动叶执行器不动作，避免了因增压风机入口压力经常波动而导致执行器频繁动作后过热保护动作，从而提高了调节系统的稳定性，延长了执行器的使用寿命。PID调节信号输出作为增压风机动叶执行器的指令信号输出。

2 原单回路调节系统存在的问题

168 h试运行期间，当机组炉膛压力发生较大变化时，增压风机动叶自动控制系统经常跳自动，增压风机入口压力无法调整，增压风机入口压力超限联锁保护动作，影响了脱硫系统的稳定投入，也波及锅炉炉膛压力，危及机组的稳定运行。

为了解决上述问题，加大了增压风机入口压力超限联锁保护的绝对值，并对单回路自动调节系统的参数进行了调整，加大了PID偏差超限切除自动的定值，但问题仍然没有解决。

3 增压风机动叶自动调节系统优化［1］

3.1 引风机、增压风机调节模型分析

引风机出口到增压风机入口之前的容量比锅炉炉膛的容量小，引风机自动调节系统与增压风机自动调节系统是一个随动的串联系统。如果增压风机动叶自动调节系统采用单回路系统，当引风机自动调节系统快速变化时，增压风机动叶自动调节系统并没有立刻反应，只有烟气流通到增压风机入口处导致增压风机入口压力变化时，增压风机动叶自动调节系统才起作用，因而增压风机的调节相对于引风机调节系统是滞后的，必须引用前馈调节才能保证引风机和增压风机自动调节同步随动。

3.2 前馈调节信号的选择

增压风机动叶自动调节系统前馈信号一般采用机组负荷或送风机导叶执行器的反馈信号。若要调整机组负荷，首先要调整送风量和燃料量，反应到增压风机入口压力时有一定的延迟和滞后，而这种延迟和滞后的不确定性对自动调节有一定的难度。相反，机组负荷变化引起燃料和送风量的调整，最终必将反映在引风机动叶的变化上。引风机、增压风机实际上是一个串联的提升压力的环节，采用引风机反馈信号作为前馈信号，使引风机动叶调节和增压风机动叶调节变为统一的随动过程，对增压风机入口压力调节更加直接和有效。故决定采用引风机动叶执行器反馈作为增压风机动叶自动调节系统的前馈信号。

3.3 优化后的增压风机自动调节系统

优化后的增压风机自动调节系统是带有前馈－反馈的单回路调节系统，其SAMA图如图1所示。

图1 优化后的增压风机动叶自动调节系统SAMA图

前馈信号取自2台引风机动叶开度反馈信号的算术平均值，经过函数f(x)转换后输入PID调节器中。调节器的强制手动条件如下。

(1)增压风机入口压力品质坏。

(2)PID调节器正偏差越限。

(3)PID调节器负偏差越限。

(4)PID调节器输出指令与增压风机动叶执行器反馈偏差大。

(5)手动切除自动。

(6)系统要求的强制手动，如本例中增压风机液压油泵压力低等。

(7)前馈信号品质坏，如本例中引风机导叶执行器反馈信号品质坏。

根据负荷变化与增压风机动叶开度，本例中PID在自动状态下最小指令设定为30%。

4 优化后的增压风机动叶调节系统整定原则

在确认调节系统结构合理的情况下，对调节系统参数的整定是调节系统投入工作中的重要环节之一。调节系统的参数只能在一定范围内起作用，如果调节系统的参数整定不合理，就达不到预定的调节质量。

(1)按照扰动的特点进行前馈调节，可以快速消除扰动对增压风机入口压力的影响。前馈调节起粗调作用，PID反馈调节起细调作用，两者共同作用来消除增压风机入口压力的波动。

(2)引风机出口到增压风机入口之前的烟道容量比锅炉炉膛的容量小，前馈信号的变换函数f(x)一般采用线性函数，应适当增加其斜率，以提高增压风机入口压力调节系统快速响应能力，保证炉膛压力稳定。

(3)脱硫旁路门取消后，为了保证机组运行的可靠性，一般都取消了增压风机入口压力高、压力低保护逻辑，因此可适当加大PID调节器正、负偏差报警绝对值，以保障增压风机入口压力调节系统全工况投入，适当降低增压风机入口压力调节系统的调节品质。

(4)在整定增压风机入口压力调节系统时，一定要设置自动状态下调节器最小输出下限，以防调整时导致增压风机导叶执行器全关，造成机组主燃料跳闸(MFT)。

5 结束语

采用引风机导叶执行器反馈信号作为前馈信号对单回路的增压风机动叶自动调节系统进行了优化，对该系统参数进行整定后，达到了良好的效果，机组调峰过程中，增压风机动叶调节系统自动投入且运行可靠，为锅炉及机组的稳定运行提供了保障。

［1］周至祥，段建中，薛建明.发电厂湿法烟气脱硫技术手册［M］.北京:中国电力出版社，2007.