300MW机组给水控制系统的调试

3 0 0 MW 等级的亚临界机组是我所第一次承担此项工作 在各级领导的关心和支持之下 暇 发 燃 省 电 力 试 研 所 荣 3 0 0 MW 机组给水控制系统的调试 l 概 述 I 伯 6 马鞍 山第 二 发 电厂 l 机 组 是 3 0 0 MW 燃 煤 机组 汽机 由上 海 汽轮 机厂 生产 锅炉 为 东方 锅炉厂生产 机组的给水采用了两台汽泵 一台调速电泵 启动旁路给水调节阀 启动过程由旁 阀及电泵工作 两台汽泵利用抽气驱动由 ME H控制 汽泵工作在负荷大于 3 0 以上 给水控 制系统由 WD P F分散控制系统构成 控制系统的操作主要以集控室的 C R T为显示操作核心 为防止 网络通 讯故 障 控制 系统 每个 执行 回路还在 B TG盘上 布置 LI M 硬手 操 站 保 留运 行人 员最后的干预手段 操作站上除具有控制方式选择 给定值 偏置 加 减操作 输 出加 减操作 外 还具有控制参数及输 出显示 WDP F的特点是结构简单 组态灵活 可 靠性高 使用方便 在调试过程中充分显示了分散控制 系统的优越性 2 控制功能 1 给水 控制 系统设 计有给水旁 阀 电泵及 两台汽泵 四套 自动 2 锅炉启动及低负荷时 由电泵带负荷 手动调整到需求的流量 旁阀可 自动单冲量调节 水位 在旁 阀开度达 9 0 以上时 电泵可投入单冲量 自动 电泵一旦投入 自动 旁即切至手动 操作 如旁阀在手动状 态 电泵投 自动条件不受旁阀开度限制 考虑到旁阀与电泵工作特性不 一 致 旁阀与 电泵分别采用独立的单冲量调节器 便于现场的调试与整定 3 当 负荷 达 到 3 0 时 电泵 由单 冲量控 制 自动 切换 至 三 冲量控 制 提 高 了水位 调 节 品 质 4 在 汽 泵 启动并 转速 达 3 0 0 0 r rai n后 MEH可 投入遥 控方 式 由 C CS改变 汽泵转 速来 调整水 位 当 两 台并列运行 的汽泵转速基本 相同且 水位 稳定后可投入 汽 泵三 冲量 自动 两 台汽 泵均投入 自动后 电泵切至手 动 由运行 人员减小 电泵负荷 直至处 于热 备用状 态 正 常运 行时 为两 台汽泵运 行 5 根据负荷及给水泵状态 电泵可单泵运行 也可与汽泵并列运行 即电泵可工作在单冲 量方 式也 可工 作在 三 冲量方 式 6 控制系统设计有泵最小流量再循环控制 控制再循环阀 以保证流量不低于最小流量 3 信号的测量 1 汽包水位信号的测量与补偿 1 炉采用差压的原理测量水位 由于锅炉从启动至正常负荷整个运行范围内汽包压力变 1 3 维普资讯 化很大 致使汽包内的饱和蒸汽和饱和水的密度变化很大 这样就不能直接用整压信号代表水 位 必须对差压信号根据汽包压力进行补偿 2 给水流量信号的补偿 根据水的密度髓温度变化快慢 对给水流量信号进行补偿 3 燕汽 流量的 测 量 主汽流量的测量 未采用标准孔板 丽是甩经过热器出口温窿补偿后的汽机首鳜压力来测 量并加入了旁路流量 这种方法克服了在高温高压下 L 板易瞎损和检修维护困难的缺点 4 控制系统的调试与投运 随着机组容量的增大 调节系统的不 良品质将直接威胁机组的安全运行 特别是汽包水位 调节系统 一旦整定调节不好 经受不住内 外扰的干扰 将使运行中水位控制十分困难 甚至 固水位造成机组跳峒 葛 试初期的情况 困给水泵经常跣闸加上水位控制不好 多次发生水位 引起的 MF T 芑 分表 了 遮一事实 在通常的调节系统参数整定中 往往 比较注重 P I D调 节器的参数整定 但要 使给水控制 系统 具甫报好的调节品质 首先必须调整好系统的驱动执行部分 然而由于 l 炉驱动给水泵 困 J 汽机调速系统固有 缺陷 虽经制造厂对调速系统的不断改进以及对 ME H调节参数的 反复调整 小机的迟缓率较大 特别是采用新蒸汽时 转速波动较大 难以快速满足锅炉皓水流 最的要求 水位 自动的调试与投入带来了很大的难度 在小汽机同廖一时难以根本解决好的 情 下 存先从控制系统方面作些改进 一是在汽泵转速指令输出回路增加一惯性环节 1 H 1 s 抑粼汽泵转速指令的变化率 二是对调节 参数进行适当整定 以适应小 汽机的调节特 性 经过整窀 j 水位控制系统不论是在稳定工况下 还是变负荷时均能正常投运 且调节品 质能够满足锻 安垒运行要求 基本上杜绝了固水位引起的 MP T现象 但在机组快速变动负 荷辞工况下园给水流量无法及时跟踪蒸汽流量的变化 仍需运行人员手操调整水位 下面就对 有关控制系统的改进及其投运行情况作一简介 1 控制系统的改进 根据 注请试经验以及 l机主辅设备 控制 系统情况 对原系统进行一些修改 路水故障切手动 最件原 来太多 大部 分 为缩 水 系统测量 变送 器故障切 手动 这样就 使给 不切手动的摄率大大增加 不利于汽包球位的控制 根据运行与控制的要求 我们只保留了重 要的故障 手动条件 萁它无关紧要的一概击除 重要的故障切手动条件为 缩水流量切手动 M FT 汽包水位测量 的切手动 汽包水位控制的偏差大 士8 6 tar a 首级压力信号坏 过热器出 口温度信 号坏 增加了一个逻辑条 牛 H有当给水泵再循环门垒关后 泵 述 自动才允许投入 因为当 再循环r 盘 I 于调接口 t H 僦时信号波动较大 大大影响水位 自动的正常投用 原系统设计当精水故障切手动条件存在时 不允许 ME H遥控接受 C C S的指令信号 维普资讯 缓条件不符合运行要求 理 巳解除 根据运 行要求 对最小 流量控制 作了如下修改 当流量低于 1 0 t h时 再循环f 1 全开 一 当再循环门指令信号达下限 1 O 同时漉量犬于 l 9 5 t h 强制关闭再循环门e 原系统在串级三冲量调节的基础上每台泵又设计了泵出口流量调节器 这样可克服由 于电 汽泵阀位特性不一致所造成的非线性影响 但由于两个流量调节器 均 快速回路 会相互干扰 给控制系统的参数整定带来困难 萋于上面的分析 本着控制系统简单 实用的原则 经过现场的试验 决定取消泵出口流量 调节器 改用 X MA S T E R多输出接口模块 使手 自动切换时控制系统增益保持不变 2 调节系统的投运 单冲量系统 用于从点火到负荷低于 9 0 MW 运行 升段 这时只有电动泵运行 因此按电动泵特性米调 整参数 经过多次调整 调节器参数整窜为 旁桶调节器6 6 5 T i 秒 电泵单冲量调节器6 1 2 5 T I 8 0 秒 由于旁阀不气动 漉量特性差 调节系统品质荽差些 但投入后基本能满足运行要求 三中量系统 由于电 汽泵共用一套 串级曼冲量调节系统 因此参数的整定兼觏两者特性上的差异 在 快速性和稳定性两方面主要以满踺锅炉水位的稳定性为原则 这样参数整定的重点是主调节 器和燕汽流量前馈信号 主调校正的作用是主要用来 际水位的控制偏差 由于它无法识别真假水位 在虚假水位 严重的情况下 这种作用过强必将选成汽乜的水汽的严重不平衡 往往在低水位之后 紧接着 出现高水位 造成水位的大幅度波动 使系统的控制能力十分脆弱 如同单冲量的调节效果 校 正作用过弱 动态稳定时间长 跟踪性能差 因此主调校正作用必须适度 要充分兼顾外扰情况 下 根据虚假水位的大小来整定 在参数整定最重要的一点是燕汽流量的前馈信号 应用此信号可补偿因 虚假水位 现象 造成的错谩调节作用 理想的要求 为当燕汽流量突然变化时 不应发生瞬时的给水流量波动 紧随蒸汽流量的变化 给水流量很快适应新的流量平衡 利用燕汽量来辩别真假水位 使水位 控制不发生误动 避免水位 的影响是更加实用的随机的有效手段 例如在燕汽流量突然增加 时 水位因压力降低而升高 燕汽流量作用要求增加给水量 而水位高的假水位则要求减小给 水蠡 其作用相反 整定台适时能相互抵消 使给 水量基本不变 从而使水位变化较小 因此燕 汽流量的怍用也必须根据汽包虚假水位的大小来决定 而虚假水位又取决于负荷变化率 以及 锅炉的汽包特性 整定时应反复调试 满足水位动态性能的要求 理沦上蒸汽流量前馈信号 整定计算公式为 t l D W s D 二W H s W D s a D 丽 1 5 维普资讯 式 中 a D 蒸 汽流量 前馈 系数 一 给水 流量 分流系数 w s 一 蒸汽 流量 扰动下的水位响应 传递函数 w s 一给水流量扰动下的水位响应传递函数 根据前 面的 分析及考虑 到小汽机 的调节特性 整 定 中一方面 逐步 降低主 调 的 比例系数 从 l 2 5降至 0 6 5 适 当增加主调 的积分时间 以提高系统的稳定性 另一方面增加蒸汽流量前 馈系数 从 0 0 9 1增大至 0 I 2 同时降低 了给水 流量分 流系数 从 0 0 8减 小至 0 0 7 对 付调的 比倒带和积分时间都作了适当的增大 以兼顾控制系统的抗干 扰性和稳定性 在整定中 我们认为 串级 系统 中流量 系数 a D 在 1 5 2 0 之间 比较合适 实际 中a D 选取为 I 7I 现场 参数最 后整定 为 主调 比例 系数P 0 6 5 T i 1 2 0秒 蒸 汽流量前 馈 系数 0 1 2 付调 P 0 9 0 T i 5 0秒 给水 流量分 流 系数 0 0 7 3 投运 情况 通过上述几项工作 在小机先天不足的情况下 给水控制系统只要条件具备 无论两台汽 泵运行 还是一汽一 电运行 都能如期正常投运 且水位调节的指标基本上达到运行要求 对机 组的 安全稳定运行有着积极的作用 机组在稳定工况下水位偏差一般在土1 0 mm 以内 在扰动 量不很大情况下 水位能控制在士2 5 mm 之间 从给水自动正常投入以后还未出现过 因调节质 量 不好引起 的水 位 MF T 5 结束 语 热控的基建调试是设计工作的继续和深化 应该忠于设计的主导 思想 热控设计将系统结 构确定之后 投产调试的整定工作就是保证和提高调节品质的主要途径 但是决定系统性能的 最重要的因素是系统结构和总体方案 1 炉原设计的水位控制系统 包括驱动执行部分 由于 存在的 问题 使 控制 系统 的投入 成为一 大难题 在有关 人员 的努 力 下 从 控制 系统 与逻辑方面 修改 到调节器参数的反复整定 给水控制系统基本上适应 了小机的调节特性 机组从启动到 满负荷都能够顺利投入 大大提高了控制系统利用率 有力地保证了机组稳定安全运行 由于给水系统 目前还存在一些问题 如小机调速系统的缺陷 这是主要问题 另一个是一 台汽 泵跳闸