浅析660MW超临界机组给水系统超调现象

候晓红

摘要：某公司总装机容量为2×660MW超临界直流炉机组。在机组投运期间由于给水调节超调使得机组协调退出。在此对该现象进行分析并提出解决方法。

关键词：给水控制；超调；PID

某公司总装机容量为2×660MW超临界直流炉机组，分别于2006年6月26日和8月27日投产发电，热控控制采用两机一控方式，炉、机、电均在单元控制室集中监控。DCS系统是HIACS-5000M型分散型控制系统。

一、给水控制原理

水冷壁出口混合集箱给水温度作为中间点温度修正，其作用是修正燃水比。其修正原理是：对给定的锅炉负荷其允许的喷水量和中间点温度有一定的关系。当喷水量与给水量的比例增加时，证明煤水的比例中煤量增多，煤量的增多反应最快的是中间点温度。中间点温度修正的系数为08～1.2。

汽泵流量调节回路，接受总给水流量调节回路来的总给水流量设定值信号。流量调节器接受流量偏差信号，经PID运算后，输出作为转速指令，控制汽泵转速，实现汽泵流量控制。运行人员可对汽泵转速指令进行偏置设置，用于平衡或调整各给水泵值间的出力。

为了消除静差，提高控制精度，在给水PID控制中引入积分环节，但在过程的启动，结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分累加，致使控制量超过执行机构极限控制量，引起系统较大的超调，甚至引起控制系统振荡。这在生产中是不允许的，因此在自动控制逻辑中设计了防止积分保护的闪烁逻辑。

闪烁逻辑的动作：例如在SP>PV时，若给水泵转速已达5790（接近最大值5800），这时闪烁逻辑起作用，计算2秒后跟踪1秒。在给水泵转速达最大值5800后，虽然设定值大，需要增大PID输出，从而去提高给水泵转速。但在跟踪的1秒内，PID输出又回到给水泵实际转速的平均值5800，从而保证PID输出不会偏离最高大值太多，实现防积分饱和的作用。从给水控制可以看出，协调方式下给水指令变化有三种原因：a负荷指令变化；b主汽压力设定值与实际值有偏差；c减温水量变化。

二.给水案例分析

2.1PID中抗积分饱和逻辑设计不合理造成的控制异常

现象：降负荷过程中，给水设定值下降，但给水泵指令在小降一点后，保持不变，此后小范围波动，导致实际给水量不变。

控制过程：降负荷前，给水流量设定值大于实际值，给水泵PID输出为5798.8，A泵指令5800，B泵指令5797.4。开始降负荷后，给水设定值下减，但因还是大于实际值，给水泵指令一直在最大值不变。当设定值小于实际值的一小段时间内，给水泵指令下降。但当给水泵PID降至5791.3，A泵指令降至5792，B泵降至5789.9后，给水PID输出，A/B泵指令不再下降。一段时间后按闪烁块逻辑动作，但每次跟踪的秒内PID输出回到一个固定的值，导致给水减不下去。

由控制逻辑分析可知给水PID输出不变的原因有以下几种：

a.输入SP-PV=0。

条件：给水总站切跟踪，SP跟踪PV。

切跟踪条件：给水旁路阀、汽泵切手动，但这同时会导致锅炉主控切手动，协调退出。事实证明未发生切协调，排除。

b.PId上的跟踪条件为0

条件1：两台汽泵切手动。未发生。

条件2：闪烁块搭成的防积分饱和回路=1。

现只有最后一个条件可能出现。另经过实验证明，PID在输出达上限后，即使输入SP-PV还有偏差，PI调节器也不会再积分。当偏差反向时，PID输出会马上降下来。

光标处即为输入偏差反向处。因此，防积分饱和作用在这里没有太大用途，反而引起了系统的震荡。现已将该逻辑从组态中退出。

2.2F（X）函数控制输出造成的类似积分饱和

现象：降负荷过程中，给水长时间不降，导致主汽压力偏高，主汽温降低

过程：降负荷前：13：02：16负荷600MW，煤量260吨，给水设定值1870，给水实际值1883。13：14：24，负荷降至573MW，煤量降至241吨，给水设定值降至1730.8，给水实际值1779.6，之后给水泵指令开始下降，2秒后运行手动切协调。此时主汽压力升至24 .5MPa，屏过出口温度有533/549降至505/519，高过出口主汽温度由572/573降至579/574。

分析：降负荷前，因主汽压力长时间低于设定值，一直去加煤加水。但因给水泵出力达上限，水加不上去，汽压上不去，给水设定值一直高于实际值。降负荷前，SP-PV为70吨。

降负荷过程中，煤量由260降至241的过程中，水的设定值由1870降至173

0.8，总降低139.2吨。直至13：14：26，设定值降至比实际值低，给水泵转速才下降。整个过程中，给水设定值动作正常，只是用12分钟的时间才把设定值高于实际值的那部分减下来。但与此同时，因煤按负荷减下去了，导致水多煤少，主汽压力升高，汽温下降。

直接原因：降负荷前，给水设定值高于实际值。降负荷前，因主汽压力长时间低于设定值，一直去加煤加水。但因給水泵出力达上限，水加不上去，汽压上不去，给水设定值一直高于实际值。降负荷前，SP-PV为70吨。且只有在SP-PV小于0时，给水泵指令才会降。

2.3减温水控制异常造成的设定值与实际值偏差大

现象：负荷593MW，负荷稳定，给水、汽泵、中间点温度、协调切手动

过程：10：40至11：10，因主汽压力偏低，煤量从252加至271，但因减温水由79降至0（给水设定值减小44.8吨），给水设定值由1893降至1868，即主汽压力偏低加水35吨。

此后至11：30左右，主汽压力相对稳定，但因减温水由0加至69，导致给水设定值增大39吨，达1937。因给水出力达上限，实际给水量未变，偏差大于53吨，无延时切给水总站、两台汽泵自动，同时中间点温度和锅炉主控随之切手动。减温水的大量喷入，加快了给水设定值增长的过程，给水很快切手动。

上述两种现象的产生只能从运行的操作方面进行调整，解决方法：

a、在给水出力已达上限后，若给水设定值大于实际值，这时即使主汽压力上不去，也不要去提高主汽压力设定值了，有可能的话甚至可以稍微降低主汽压力设定值。因为此时水加不上去了，通过主汽压力偏差只能加煤，这时在保证汽温的情况下可稍微提高中间点温度的设定值，通过中间点温度加煤。这样既能保证煤加进去，提升主汽压，又可以减小给水设定值上升的幅度，从而减少给水偏差大切手动的可能。

b、如果不能同时兼顾主汽压上来，汽温又不超温，则需要通过降负荷来实现。

参考文献

[1]广东粤电大埔发电有限公司.公共及辅助系统运行规程[S].梅州：广东粤电大埔发电有限公司运行部，2016.

[2]广东粤电大埔发电有限公司.化学运行规程[S].梅州：广东粤电大埔发电有限公司运行部，2016.

（作者单位：大唐三门峡发电有限责任公司）