MEH控制系统实现高低压汽源自动切换的探讨

石彩风，潘海峰 （内蒙古京能康巴什热电有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017010）

MEH控制系统实现高低压汽源自动切换的探讨

石彩风，潘海峰 （内蒙古京能康巴什热电有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017010）

针对当前电厂汽动给水泵高低压汽源自动切换的难题，如何实现从小机低压汽源自动切到高压汽源，保证锅炉给水的稳定。通过试验和控制思路修改来实现，以便降低机组的事故和非停的发生。因此进行了大量理论和实际的探索。

MEH控制系统；自动切换；转速控制

1 汽动给水泵现状介绍

1.1 汽动给水泵简介

汽动给水泵汽轮机本体是杭州汽轮机厂制造，汽动给水泵控制系统（MEH）是南京西门子电站自动化有限公司产品，能够接受给水控制系统的指令，对小汽轮机进行转速闭环控制。同时还包括小汽轮机给水泵ETS保护、试验等逻辑，本系统有方便灵活的组态功能，并可与电厂DCS控制系统联网信息共享。

1.2 控制系统简介

驱动汽轮机的蒸汽来自两路汽源，备用汽源是锅炉高压汽源（冷再热汽源），工作汽源是主汽轮机的四段抽汽汽源，在每一路上设有调节汽阀各一个，蒸汽由调节汽阀出来汇到一起进入主汽阀。每台汽泵的调速范围为3000～5600r/min。 控制系统有三种运行方式：锅炉自动，转速自动和手动，三种方式的切换由软件实现。

1.3 控制系统主要功能：锅炉给水量自动控制；给水泵汽轮机转速自动控制；调节阀阀位控制；超速保护和试验；小汽轮机给水泵ETS跳闸保护及首出。

1.4 系统硬件配置

每套MEH控制系统可用于控制电厂1台50%给水泵汽轮机。单元机组共有两个机柜。MEH1控制柜控制＃1小汽机给水泵。MEH2控制柜控制＃2小汽机给水泵，每个控制柜主要由24VDC模件控制电源、220VAC/24VDC电源转换器、AS414-H DPU及I/O SIM模件等组成。MEH控制柜通过网络接口CP443-1模件连到西门子DCS系统的工厂总线上。

2 汽动给水泵当前存在的问题

2.1 本体系统问题

虽然，系统设计备用汽源的容量满足最大100%的负荷，但是设计实际为：备用汽源只是作为补充汽源，当低压汽源出力不足时，高压汽源作为补充汽源，稳定给水。没有设计高压汽源单独带汽轮机的思路，并且高压汽源的延迟较长，大约60s以上。并且，高压汽源管路疏水设计不满足系统热备。

2.2 控制系统问题

控制系统设计和调试时，只是根据本体系统要求，设计一个调节回路，阀门对应流量曲线只是满足低压汽源出力不足时，高压汽源作为补充汽源的要求，无法满足一旦低压汽源失去，由高压汽源单独控制锅炉给水。如果低压汽源跳闸，只有运行人员干预，在负荷较高的情况下，运行人员基本调整不了，锅炉肯定灭火。

内蒙古京能康巴什热电有限公司2号机组由于控制调整不当，造成除氧器水位高三值动作，切除四段抽汽，造成汽动给水泵低压汽源失去，高调门动作迟缓，没有稳定给水，造成汽包水位低二值动作，锅炉灭火。

3 汽动给水泵高低压汽源切换的模拟试验

3.1 试验思路

通常情况下采用低压汽源供汽，由低调门控制进入汽机蒸汽流量，但是由于系统工况的变化，当低调门随着给水指令达到全开后，还不能达到给水指令下的目标转速，这时高调门逐渐开启，来补充低调门的出力不足。本次试验就是针对四抽汽源完全失去以后，通过人为干预，小机是否能很快实现由冷再经小机高调门来维持小机的正常运行，提高机组的可靠性，积累实际经验，对系统进行改造，以便实现高低压汽源的自动无扰切换，来提高机组的可靠性和稳定性。

3.2 试验经过

试验前先关闭了11、12小机冷再供汽电动门，在MEH逻辑中强制11、12小机高调门至全开和全关，高调门活动正常，小机转速无变化。

11小机试验经过如下，试验前后参数曲线如图1、图2所示。

（1）2014年5月9日21:48:50，1号机组负荷339.048MW，汽包水位10mm，11小机高调门开度0.4%，低调开度55.3%，PID指令输出为32.1%，小机转速稳定在4203rpm，运行人员DCS画面操作关闭11小机低压进汽电动门，21:50:25电动门全关到位。

（2）21:50:01, 11小机进汽压力开始下降，11小机转速下降， PID指令输出增大。

（3）21:50:09, PID指令输出为35.87%，高调门开始开启，低调门开度63.3%。

（4）21:50:16, 11小机转速3979rpm，目标转速4513rpm，偏差＞500rpm，给水自动跳出。

图1 试验前参数曲线

图2 试验后参数曲线

（5）运行人员手动调节11小机转速至4222rpm，增加11小机出力，高调门逐渐开启。21:52:20，汽包水位、给水流量开始平稳。

（6）21:53:42，投入11小机自动，系统各参数都恢复正常。

（7）11小机试验前后相关参数如表1所示。

表1 试验前后相关参数

因此，通过试验数据和试验方法分析，负荷和水位波动不大，完全通过控制逻辑修改和系统高造，可以实现高低压汽源的自动切换，想实现无扰，必须对本体和控制逻辑进行全面改造，才有可能实现。

4 汽动给水泵高低压汽源自动切换的实现方法

4.1 控制逻辑的修改

原控制逻辑是转速控制调节器为一个，输出通过流量和阀门特性函数分别作用到高、低压调节阀门上，控制阀门开关，来控制汽机转速。

小机低调门与高调门的阀门控制特性函数，低调阀的控制特性，如表2所示。高调阀的控制特性，如表3所示。

表2 低调阀的控制特性表

表3 高调阀的控制特性表

因此，当PID控制指令达到35%时，小机开度达到68.5%左右，高调门才开始按对应指令动作。

为了保证高调阀快速动作进行逻辑修改，设计两套转速控制调节器，原来保留，在低压汽源低于0.2MPa时（判断低压汽源失去），切到第二套转速调节回路，此时原转速调节器跟踪第二套转速调节器的输出。

第二套调节器的小机低调门与高调门的阀门控制特性函数，低调阀的控制特性，如表4所示。高调阀的控制特性，如表5所示。

表4 低调阀的控制特性表

表5 高调阀的控制特性表

在负荷400MW时，进行试验，高低压汽源进行自动切换，切换成功。小机试验前后相关参数如表6所示。

4.2 控制策略改变

低调门控制汽轮机转速，高调门维持低压汽源的压力，保证低压汽源的压力，来保证稳定给水。这一控制思路需要改变控制方式，原转速控制的低压调节阀不变，再增加高调阀的压力控制回路。这种控制策略改动较大，需要调试，并且要增加就地测点，工作量较大。但是控制思路还是比较新的，可以进行尝试。

表6 小机试验前后相关参数

5 汽动给水泵高低压汽源实现自动切换的效果

5.1 大大提高机组运行的可靠性和经济性

如果除氧器水位控制不当，造成低压汽源切除，高压汽源可以自动投入，可以维持汽包水位在正常范围内。保证机组安全稳定，不会造成锅炉灭火和汽机跳闸，大大降低机组启停的费用。

5.2 控制思路的共享

为其他电厂提供参考，便于交流，相互学习和提高，解决电厂控制系统的难题。

6 结语

经过试验和实践验证，对我厂汽动给水泵高低压汽源自动切换的控制思路进行阐述。可以防止低压汽源失去，高压汽源可以自动投入，保证锅炉给水的稳定，降低锅炉灭火和机组非停的发生。可以为其他电厂提供参考。

[1] 孙扬声.自动控制理论[M]. 北京: 中国电力出版社, 2007.

[2] 王加漩. 热工基础及热力设备(下册) [M]. 北京: 水利电力出版社, 1988.

[3] 张玉铎, 王满稼. 热工自动控制系统[M]. 北京: 水力电力出版社, 1985.

A Discussion on the MEH Control System to Realize the High and Low Pressure Steam Source Automatic Switch

Aiming at the existing problem of the automatic switching of the high and low pressure steam source for the power plant steam turbine feed water pump. How to achieve the small steam turbine switch to the high-pressure steam source automatically as the low-pressure steam source is lost, so as to ensure the stability of the boiler feed water supply. Throughtesting and change of control ideas, the occurrence of accidents and non-stop could be reduced. Therefore, the authors have made a lot of theoretical and practical exploration.

MEH control system; Automatic switch; Speed control

B

1003-0492(2015)02-0084-03

TP273

石彩风（1983-），女，内蒙古呼和浩特人，本科，现就职于内蒙古京能康巴什热电有限公司，一直从事火力发电厂档案管理工作。

潘海峰（1976-），男，内蒙古赤峰人，高级工程师，工程硕士，现就职于内蒙古京能康巴什热电有限公司，长期从事热控专业技术管理工作。