背壓機(jī)組控制系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)功能分析及優(yōu)化

李克奎,范天明

（酒鋼集團(tuán)宏晟電熱有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān)735100）

背壓機(jī)組控制系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)功能分析及優(yōu)化

李克奎,范天明

（酒鋼集團(tuán)宏晟電熱有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān)735100）

酒鋼背壓發(fā)電機(jī)組改造過程中，出現(xiàn)了機(jī)組控制系統(tǒng)精度達(dá)不到要求的問題，對此進(jìn)行了深入探討，提出了解決方案，對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到了控制精度目標(biāo)要求。

背壓機(jī)組;控制系統(tǒng);壓力調(diào)節(jié)

1 前言

酒鋼自備電廠3臺高爐汽動鼓風(fēng)機(jī)通過技術(shù)改造，更型為軸流風(fēng)機(jī)，新蒸汽壓力3.6 MPa，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，已成為高爐鼓風(fēng)不可或缺的主要因素。酒鋼公司于2005年進(jìn)行論證，對原1#中壓機(jī)組進(jìn)行背壓改造。項(xiàng)目于2006年4月底開始實(shí)施，2006年11月安裝完畢，并開始進(jìn)行調(diào)試，2007年1月底投入運(yùn)行，汽輪機(jī)采用青島捷能汽輪機(jī)股份有限責(zé)任公司的背壓機(jī)組，型號為B9-8.83/3.30，發(fā)電機(jī)型號為QFW-12-2（沈陽電機(jī)廠制造），控制系統(tǒng)采用杭州和利時HOLLiAS-MACSV系統(tǒng)（軟件版本為MACSV 1.1.0 SP2）。由于該汽輪機(jī)的排汽作為三臺汽動鼓風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)用汽，所以對排汽壓力調(diào)節(jié)精度要求非常高，但由于在控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，按照一般工業(yè)用汽標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，背壓調(diào)節(jié)精度不高，在機(jī)組調(diào)試過程中，背壓排汽壓力始終無法滿足高爐鼓風(fēng)機(jī)生產(chǎn)用汽要求，后經(jīng)過認(rèn)真分析原因，從軟硬件對控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，最終解決了機(jī)組排汽壓力調(diào)節(jié)精度不高的問題。目前，該機(jī)組的背壓調(diào)節(jié)精度非常高，滿足了高爐鼓風(fēng)機(jī)用汽的要求。

2 具體生產(chǎn)工藝介紹

1＃機(jī)組為高溫高壓背壓機(jī)組，主蒸汽壓力為9 MPa，溫度為535℃，額定負(fù)荷為9 MW，其排汽壓力為3.5 MPa，排汽溫度為420℃左右，排汽流量約150 t左右。該機(jī)組正常運(yùn)行后，其排汽通過管道送入到汽動鼓風(fēng)機(jī)，作為鼓風(fēng)機(jī)的新蒸汽推動汽動鼓風(fēng)機(jī)做功，鼓風(fēng)機(jī)將吸入的空氣經(jīng)過軸流壓縮后，提供給高爐生產(chǎn)用風(fēng)，具體工藝見圖1。

圖1 生產(chǎn)工藝簡圖

3 控制系統(tǒng)的組成及功能

3.1 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)組成如圖2。

3.2 主要功能

機(jī)組運(yùn)行控制系統(tǒng)：主要實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動啟動、機(jī)組正常運(yùn)行控制、機(jī)組異常停機(jī)保護(hù)等。機(jī)組參數(shù)的DSA系統(tǒng)：機(jī)組參數(shù)監(jiān)視、曲線記錄、趨勢記錄和顯示等。自動調(diào)節(jié)功能：主要實(shí)現(xiàn)背壓參數(shù)的自動調(diào)節(jié)、發(fā)電功率的控制和調(diào)節(jié)以及其它參數(shù)的調(diào)節(jié)，主要調(diào)節(jié)為壓力自動調(diào)節(jié)、功率自動調(diào)節(jié)等。報警功能：主要包括控制系統(tǒng)自身異常報警、機(jī)組參數(shù)變化報警和工藝系統(tǒng)異常報警等功能。報表功能：自動實(shí)現(xiàn)機(jī)組日運(yùn)行參數(shù)報表、能耗分析報表、異常報警報表、事故追憶報表的生成等。

圖2 控制系統(tǒng)組成

4 存在問題的分析及解決措施

由于高爐鼓風(fēng)機(jī)的汽動風(fēng)機(jī)對新蒸汽的壓力變化要求非常高，背壓機(jī)正常運(yùn)行時，變化最大不能超過0.05 MPa，但是該機(jī)組于2006年11月份完成安裝后，在調(diào)試過程中，機(jī)組排氣壓力，在沒有外部負(fù)荷擾動時，排氣壓力變化不超過0.06左右，當(dāng)有外部負(fù)荷擾動時，排氣壓力變化較大，最大超過0.1 MPa，特別是在一臺鼓風(fēng)機(jī)跳閘甩負(fù)荷的情況下，背壓變化范圍更大，最大變化范圍超過0.2 MPa，不僅無法滿足鼓風(fēng)機(jī)的用汽外，對其它鼓風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行帶來影響，而且對主蒸汽母管蒸汽壓力變化影響非常大。未優(yōu)化前的調(diào)試數(shù)據(jù)如表1～表3。

表1 1#機(jī)組主氣流量40t/h的調(diào)試數(shù)據(jù)

表2 1#機(jī)組主氣流量80t/h的調(diào)試數(shù)據(jù)

表3 一臺鼓風(fēng)機(jī)瞬間甩負(fù)荷，1#機(jī)組背壓變化情況

4.1 背壓調(diào)節(jié)精度不高的原因分析

4.1.1 數(shù)據(jù)采集單元的采集轉(zhuǎn)換速度較慢，存在一定的遲緩率，不能適應(yīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的快速的要求，經(jīng)過我們計算，所采用的背壓采集信號的變送器的遲緩率達(dá)到毫秒級，而本系統(tǒng)要求的遲緩率應(yīng)該達(dá)到納秒級，在采集信號上存在時間上的數(shù)量級差別。

4.1.2 在生產(chǎn)工況一定、外圍介質(zhì)沒有變化的情況下，經(jīng)常突然出現(xiàn)機(jī)組排汽壓力的變化，初步判斷是由于系統(tǒng)存在干擾所致，檢查發(fā)現(xiàn)信號電纜與動力電纜混在一起敷設(shè)，從而造成了系統(tǒng)的干擾，測試干擾電壓1～10 V之間。

4.1.3 由于背壓調(diào)節(jié)對控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度較高，從調(diào)節(jié)趨勢分析，控制系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)從響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)性能上來說，無法滿足要求，控制系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置不合理，調(diào)節(jié)有超調(diào)的現(xiàn)象發(fā)生。

4.2 采取的措施4.2.1采用了航空業(yè)專用的快速傳感器，將信號采集、轉(zhuǎn)換和傳送的時間縮到納秒級范圍內(nèi)，降低了采集單元遲緩率對控制系統(tǒng)的影響。

4.2.2 對控制系統(tǒng)的信號電纜進(jìn)行了全面的普查，將信號電纜和動力電纜重新進(jìn)行了單獨(dú)敷設(shè)，解決了動力電源對控制系統(tǒng)的電磁干擾的問題。經(jīng)測試此時干擾電壓為0～1.1 V

4.2.3 控制系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)無法滿足調(diào)節(jié)性能，為此，和利時針對此種情況，專門開發(fā)了一種硬件調(diào)節(jié)器，解決了調(diào)節(jié)速度的問題，同時，對PID調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，解決超調(diào)的問題。

通過對該機(jī)組控制系統(tǒng)優(yōu)化后，正常情況下，機(jī)組排氣壓力在不超過0.01 MPa,當(dāng)有大的負(fù)荷變動時，機(jī)組排氣壓力也控制在0.05 MPa之內(nèi)，滿足高爐鼓風(fēng)機(jī)的用汽要求。

優(yōu)化后的調(diào)試數(shù)據(jù)如表4～表6。

表4 1#機(jī)組主氣流量40t/h的調(diào)試數(shù)據(jù)

表5 1#機(jī)組主氣流量80t/h的調(diào)試數(shù)據(jù)

表6 一臺鼓風(fēng)機(jī)瞬間甩負(fù)荷，1#機(jī)組背壓變化情況

5 建議

（1）在設(shè)計之初必須向設(shè)計單位提清楚功能需求，最好有功能需求書，避免由于設(shè)計單位和承包單位不清楚功能要求，造成調(diào)試和投產(chǎn)期限過長。

（2）作為業(yè)主，必須與設(shè)計單位密切聯(lián)系溝通，對項(xiàng)目的實(shí)施過程嚴(yán)密跟蹤，以解決設(shè)計不符合要求的問題。

6 結(jié)論

經(jīng)過對控制系統(tǒng)軟硬件的優(yōu)化和整改后，機(jī)組備壓調(diào)節(jié)精度達(dá)到了高爐氣動鼓風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)要求，該系統(tǒng)自2007年1月份投入運(yùn)行后，運(yùn)行正常，滿足了生產(chǎn)的要求。

[1]北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司.火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)安全技術(shù)指南[M]，北京：中國電力出版社，2007.

[2]王大為.火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)[M]，北京：中國電力出版社，2007.

[3]趙建立.大型火電機(jī)組熱工控制技術(shù)與實(shí)例[M]，北京：中國電力出版社，2009.

[4]分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)—基礎(chǔ)、評選、設(shè)計和應(yīng)用[M]，北京：中國電力出版社，2000.

Analysis and Optimization of Pressure Regulation Function of the Control System for Back-pressure Generators

Li Kekui,Fan Tianming
(Jiayuguan Hongsheng Electric Heat Co.,Ltd.Of JISCO,Jiayuguan,Gansu 735100,China)

During transformation of the back pressure power generating unit of JISCO, the problem of inadequate precision of the control system was found.The problem was probed in depth,solution was put forward and optimization of the system was carried out, which improved the control precision to required level.

back pressure generator;control system;pressure regulation

TM31

B

1006-6764（2015）03-0034-04

2014-12-11

李克奎（1971-），男，2004年畢業(yè)于北京科技大學(xué)自動化專業(yè)（1995年畢業(yè)于蘭州高等工業(yè)專科學(xué)校計算機(jī)系），工程師，現(xiàn)從事技術(shù)管理工作。