超临界燃煤机组锅炉给水泵控制策略研究及应用

摘 要 本文分析了600MW超临界燃煤机组锅炉给水泵跳闸时的控制策略，即采用超驰回路迅速提高在运泵的转速和给水流量的效果，防止因锅炉断水保护動作导致机组停机，取得了良好的效果。

关键词 超临界机组；锅炉给水泵跳闸；给水流量；超驰回路

本文通过分析600MW超临界燃煤机组锅炉给水泵跳闸而造成机组停机的基础上，提出当锅炉给水泵跳闸而负荷未达RUNBACK触发条件时，通过负荷指令确定锅炉给水泵转速和给水流量目标值，经超驰回路提高给水泵转速的控制策略，防止因锅炉给水流量低低导致机组停机，提高了机组低负荷时的安全性能[1-2]。

1 事件经过

某电厂1号机组为600MW超临界机组，正常运行采用两台汽泵（50%容量）供水。2017年1月23日， 1号机组负荷300MW，锅炉给水流量880t/h，2台汽动给水泵并列运行，入口流量均为612t/h。

00时00分51秒，1A小机故障跳闸。给水流量最低降至434t/h，跳闸15秒后，回升至490t/h，但最终锅炉因给水流量低于539.5t/h低限值超过10秒而MFT。因机组负荷低，小机跳闸后不会触发RUNBACK功能，锅炉给水流量的提升，完全靠PID调节器的调节作用来完成，速度无法满足要求。

2 小机跳闸后给水流量趋势

如图1所示，1A小机跳闸后，1B小机转速设定值、实际转速、入口流量迅速上升。在15秒内，转速设定值由4010r/min上升到4351r/min，入口流量也迅速增加到822t/h，但由于B泵最小流量阀在打开状态，锅炉给水流量最高仅490t/h，最终触发MFT。

B泵给水流量调节PID的参数为：K=0.0833，Kp=7，Ti=3秒，PID输出范围为2800～6000r/min。MEH转速调节PID参数为：K=0.013，Kp=10，Ti=5秒，PID输出范围为0～100%。

从参数和趋势来看，B泵的PID调节已经很快，给水流量调节甚至已经出现振荡，如图2所示。因此，进一步提升PID调节速度的空间已经不大。

3 低负荷工况给水泵控制策略

3.1 低负荷下给水泵超驰控制

当高负荷时发生给水泵跳闸，则会引起CCS的RUNBACK动作，在超驰控制的作用下，运行给水泵的转速指令会立即增加到最高上限值。但低负荷时，有可能因流量超限引起汽温迅速下降，危及设备安全。因此，必须根据机组当前的负荷情况来确定给水流量设定值和给水泵的转速指令。

当发生一台给水泵跳闸时，若未发生RUNBACK，则首先根据机组当前的具体负荷确定给水流量设定值和单台给水泵运行的目标转速值，采用超驰回路快速提升给水泵/小机转速，达到更高的可靠性。如图3-图4所示。

如图3，当负荷在低于300MW时发生B给水泵跳闸，且B给水泵跳闸前在正常的锅炉给水运行转态，则超驰信号有效。

图4为A泵的转速控制回路，当超驰信号有效时，产生30秒的脉冲，由给水流量指令换算至目标转速值，实现方式为线性函数FX，设置如下表1所示。

在A给水泵转速超驰控制期间，给水流量控制的PID处于跟踪转态，30秒后脉冲信号消失，将给水泵转速交由PID根据实际给水流量来进行控制。

4 应用情况

实施以 上控制策略后，进行了240MW、300MW负荷段的给水泵跳闸试验，试验证明，另一台给水泵能够在6秒内迅速提升锅炉给水流量到低限值以上，有足够余量来避免MFT。在超驰信号结束后，锅炉给水控制平稳。

5 结束语

本文提出和验证了超弛控制策略，即机组在较低负荷时锅炉给水泵跳闸，根据机组负荷值（或给水设定值）快速提高给水泵转速，提高了机组在较低负荷时的安全可靠性能。

参考文献

[1] 朱亚清，张曦，黄卫剑，等. 并行前馈给水控制策略及其在1000MW机组应用[J]. 南方电网技术，2010，（S1）：76-79.

[2] 王英.超超临界机组给水控制方法的研究[D].北京：华北电力大学，2011.

作者简介

蔡健（1983-），男，湖南益阳人，工程师，研究方向：燃煤电厂自动控制系统的工程建设、维护管理、系统分析与优化、可靠性分析。