200 MW機組給水系統自動控制策略研究與應用

馬一鳴,朱東歌,羅海榮,馬瑞,劉佳

(國網寧夏電力有限公司電力科學研究院，寧夏 銀川 750011)

近年來，隨著發電廠“節能降耗”工作的深入開展[1]，提高機組運行的經濟性顯得越來越重要。給水泵是火力發電機組電耗較大的輔機設備之一，很多火力發電機組都對其進行了變頻改造以達到減少廠用電耗提高經濟效益的目的[2-9]。該廠1號機組原A、B兩臺給水泵均由液力耦合器調節轉速，現將B泵改為變頻調節轉速，本文通過現場數據分析設計了B給水泵自動控制策略，并完成現場測試試驗，以保障機組的安全運行。

1 給水泵常用調速方式

轉速調節以液力耦合器和變頻器最為常見:液力耦合器是一種液力傳動裝置，主要由殼體、泵輪、渦輪3個部分組成。其具有調速范圍寬、無電氣連接、對環境要求低、技術成熟、結構簡單、維修方便、價格便宜、對精度要求低、功率范圍寬等特點。液力耦合器早在1986年就已被列為國家重點推廣的節能產品，已經在所有工業領域幾乎被廣泛應用。

變頻調速器是將一恒定電壓、頻率的電源在變頻器內部經整流后變成直流,再經過逆變器轉換成頻率與電壓比值一定、電壓/頻率連續可調的三相交流電源。高壓變頻器具有調速范圍寬、可調節性強、低損耗等優點，但對供電質量要求較高。近年來，高壓變頻器在可靠性、降低對電網污染和對人體輻射等方面進行了較大幅度改善，也日益被應用在多個領域。

2 給水系統自動控制策略設計

該電廠1號機組配備A、B兩臺給水泵，一運一備。改造前兩臺給水泵均由液力耦合器調節轉速，其中前置泵由電動機的一端直接驅動，給水泵由電機另一端通過液力耦合器驅動，他們之間由疊片式撓性聯軸器連接[10]。應電廠生產需要，對B給水泵進行變頻改造：在不拆除液力耦合器情況下，對B給水泵加裝電動機變頻裝置，A給水泵保持不變。為了適應新的調節方式，設計給水泵自動控制策略。

2.1 設計給水泵轉速與液力耦合器指令、變頻器頻率指令分段函數

首先，給水控制策略中保留A給水泵勺管控制回路，增加一套B給水泵變頻調節回路，通過改變頻率調節泵的轉速，并且重新整定控制器參數，保證汽包水位控制穩定，兩路自動互鎖，保證同一時間只有一套給水自動調節回路運行[1,11-12]。然后，在A、B給水泵分別單泵運行時，從機組各負荷段運行歷史數據中得出A給水泵轉速與液力耦合器指令的對應關系及B給水泵轉速與變頻器頻率指令的對應關系(見表1)。最后，根據A泵液力耦合器指令與B泵變頻器指令設計分段函數F(x)為(34,48)、(40,57)、(44,67)、(52,76)、(58,80)、(64,85)、(72,89)，并將F(x)寫入到機組控制邏輯中。

表1 轉速與液力耦合器指令、變頻器頻率指令分段函數

2.2 設計A給水泵聯鎖啟動控制策略

正常工況下，A給水泵投入備用，A給水泵本身是停止的。當出現B給水泵變頻方式運行中跳閘后，給水指令保持及聯鎖啟動A給水泵。給水指令保持的目的是保持B給水泵變頻方式跳閘時間時的變頻器指令，通過控制回路設置的分段函數F(x)的對應關系，快速提升A泵液力耦合器指令到給水泵實際要求的轉速，保證兩臺給水泵的轉速大致相同，聯鎖啟動控制策略如圖1、圖2所示。

圖1 A泵聯鎖啟動控制邏輯

圖2 A泵液力耦合器指令跟蹤B泵變頻器指令控制邏輯

3 給水泵聯鎖控制策略實際應用

對設計的給水泵聯鎖控制策略進行試驗，機組功率在180 MW，B給水泵運行，A給水泵投入備用，聯鎖功能投入。聯鎖試驗時手動急停B給水泵，模擬B給水泵發生事故跳閘，聯鎖啟動A給水泵，試驗過程機組各主要參數見表2。

從表2可以看出，控制策略能夠滿足機組實際運行，并且機組未發生汽包水位跳閘，B給水泵變頻自動調節與聯鎖功能可以正常投入。

表2 聯鎖啟動試驗過程機組各主要參數

4 結 語

本文針對某200 MW火電機組給水系統設計出一種新的自動控制策略，通過機組運行時進行給水泵無擾切換試驗且未發生機組跳閘，證明該自動控制策略具有可行性，能夠保障機組給水系統安全穩定運行。