燃煤發電機組帶超低給水泵切、并泵優化方法

華能井岡山電廠 楊梅初 陳滿圓 朱國偉 黃賽君 李俊 趙云云 王雪飛 易維浩

1 引言

燃煤發電機組帶超低負荷時重要的操作包括給水泵切、并泵。在超低負荷工況下參數不穩定，設備參數無擾對機組的安全穩定運行非常關鍵，所以規范化和程序化操作非常重要。機組在帶超低負荷時給水泵切、并泵操作步驟繁多，需要根據給水泵指令、轉速、給水母管壓力、給水泵出口壓力、給水流量等設備參數，不停調整設備參數，為了滿足機組帶超低負荷靈活深度調峰需求，減少人員工作量，增加靈活性，通過DCS組態邏輯的優化，實現給水泵一鍵自動切、并泵。

2 基本原理

本方法主要是在ABB公司的DCS控制系統內完成，設計采用順序程控模板搭設程控邏輯組態，通過順序監控器和順序發生器，根據系統輸入和外部輸入，通過選擇一個過程中步序的執行順序，控制一個順序發生器功能塊的執行，從而實現現場設備的程控操作。一鍵切、并泵程控操作指令由運行人員通過DCS手動操作切并泵“開始”按鈕多狀態設備驅動器輸出。當程控允許條件滿足時，操作指令發出，驅動順序監控器根據系統輸入和外部輸入，通過選擇一個過程中步的執行次序，控制一個順序發生器塊的執行輸出跳步序號以及跳步觸發脈沖控制整個程控步序，步序執行完成后反饋至順序監控器，根據預定步序輸出下一跳步序號以及跳步觸發脈沖。當程序因條件原因需要中斷或者需要停止時和運行人員DCS手動操作切并泵“停止”按鈕多狀態設備驅動器輸出，同樣可以通過順序監控器恢復至初始狀態。整個程控步序操作的開始輸出則由順序發生器觸發，順序發生器根據順序監控器輸出的多位、跳觸發、屏蔽輸入、跳步觸發脈沖，按照功能塊開始定義的掩碼進行復位、屏蔽、跳步保持、下一步、計時器保持使順序程控按要求執行，最終輸出指令驅動現場設備啟停程控運行。

3 切泵邏輯設計步序

第一步，允許條件（程控啟動允許條件）：負荷低于300MW；A、B給水泵均在自動；A給水泵再循環電動門全開且再循環調門手動且開度大于65%；A/B 給水管泵入口流量及出口壓力均無壞質量；出口母管壓力無壞質量；A/B 給水泵出口電動門均開到位；A/B 給水泵出口壓力與出口母管壓力：偏差不大于0.1MPa。動作指令：A給水泵的“切A泵程控”畫面點擊“開始”按鈕。A 給水泵控制方式將自動由切換至手動方式。

第二步，允許條件：A 給水泵控制方式為手動方式。動作指令：開始切泵，A 給水泵指令按照A給水泵切泵降轉速控制以每秒0.05%開始減小。

第三步，允許條件：B 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于0.1MPa,A 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于1MPa，持續3s。動作指令：暫時停止A 給水泵切泵降轉速控制，會暫時停止A給水泵指令減小。

第四步，允許條件：實際給水流量與給水流量設定值偏差不大于20t/h。動作指令：A給水泵指令按照A 給水泵切泵降轉速控制繼續以每秒0.05%開始減小。

第五步，汽泵A 轉速小于2900r/min 或A 給水泵指令小于1%即A 給水泵切泵完成，程控結束。

4 切泵邏輯設計步序

第一步，允許條件（程控啟動允許條件）：負荷高于240MW；A、B給水泵均在自動；A給水泵再循環電動門全開且再循環調門手動且開度大于65%；A/B給水泵前置泵出口流量及出口壓力均無壞質量；出口母管壓力無壞質量；A/B 給水泵出口電動門均開到位；B 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差不大于0.1MPa，A給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于1MPa；實際給水流量與給水流量設定值偏差不大于20t/h 口母管壓力。動作指令：A 給水泵的“并A 泵程控”畫面點擊“開始”按鈕；A 給水泵開始升速，A 給水泵指令按照A 給水泵并泵升轉速控制以每秒0.05%開始增加。

第二步，允許條件：A 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差小于0.5MPa且B給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差小于0.5MPa。動作指令：暫時停止A 給水泵并泵升轉速控制，會暫時停止A 給水泵指令增加。

第三步，允許條件：當實際給水流量與給水流量設定值偏差不大于20t/h。動作指令：A給水泵指令繼續以每秒0.05%開始增加（A 給水泵在并泵過程中防止指令過大，在升速時用B 給水泵指令上浮10%限幅）。

第四步，允許條件：A 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差小于0.2MPa 且A/B 給水泵入口流量偏差小于50t/h 且當實際給水流量與給水流量設定值偏差不大于20t/h。動作指令：A給水泵轉速控制自動投入。

第五步，A給水泵并泵完成，程控結束。

5 邏輯組態實施

切泵程控操作順序發生器接收順序監控器跳步號以及跳步脈沖指令，輸出步序指令邏輯圖如圖1所示。步完成反饋邏輯判斷，輸出返回順序監控器，驅動下一步號輸出邏輯如圖2所示。

圖1 輸出步序指令邏輯圖

圖2 驅動下一步號輸出邏輯圖

切泵程控第一步條件判斷邏輯如圖3所示。

圖3 切泵程控第一步條件判斷邏輯圖

切泵程控啟動第二步至第四步完成判斷邏輯如圖4所示。

圖4 切泵程控啟動第二步至第四步完成判斷邏輯圖

在切、并泵工況時，一般是負荷較低，設備參數容易擾動，不穩定，所以在組態設計一鍵切泵時需注意控制的安全性，能夠在切換過程中進行人工的強制干預，達不到條件時進行下一步需要人工確定，并且有自動允許保護條件。在切A 泵過程中B給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于0.1MPa；A 給水泵出口壓力與出口母管壓力偏差大于1MPa；持續3s時，暫時停止A給水泵切泵降轉速控制，會暫時停止A 給水泵指令減小保證設備直到實際給水流量與給水流量設定值偏差不大于20t/h 時，A 給水泵指令按照A 給水泵切泵降轉速控制繼續以每秒0.05%開始減小，保證運行參數的穩定。

并泵程控和切泵邏輯原理類似，順序發生器接收順序監控器跳步號以及跳步脈沖指令，輸出步序指令邏輯。步序完成反饋邏輯判斷，輸出返回順序監控器，驅動下一步號輸出。在并泵的過程中，A給水泵指令按照并泵升轉速控制以每秒0.05%開始升速，升速速率靈活可調，并用另一臺泵指令上浮10%限幅，防止指令超調，增加了安全性和可靠性。

程控操作允許條件滿足時條件描述前出現紅色勾顯示，操作“開始”按鈕，切、并泵開始程控操作，步序進行時，對應步序框紅色閃爍，下一步運行條件滿足時，自動跳轉至下一步進行，以此類推，直至第4 步完成，程控全過程結束，程控邏輯恢復至初始狀態，等待下一次程控啟動。

6 切、并泵試驗出現問題及后續邏輯優化

切、并泵過程中原邏輯組態分別使用了兩個速率塊，造成兩個速率塊之后的值在切換過程中有差。針對該問題修改邏輯需要將兩個速率塊修改為一個速率塊，使用自適應塊達到兩個不同速率的要求。

在并泵過程中給水泵指令超前于給水泵流量和轉速,并泵前運行泵如設置了偏置，對并泵會造成一定影響。比如,兩泵指令因B泵有偏置，為達到兩泵流量偏差小于50T/H，A 指令一直加，導致A 指令超出近3%，轉速和流量滯后于指令（指令不變后，轉速和流量還在慢慢增加)，優化可以在兩邊指令一樣后直接并泵結束投自動或以A、B 泵的轉速偏差小于10r/min時結束升速直接并泵結束投自動。

兩臺給水泵流量測量存在偏差，在同指令下和轉速基本一樣的情況下測量的給水泵流量偏差較大，測量裝置造成并泵條件滿足時兩臺給水指令偏差較大，需要對流量進行校準和修正。切泵試驗曲線如圖5所示。并泵試驗曲線如圖6所示。

圖5 切泵試驗曲線

圖6 并泵試驗曲線

7 結語

切、并泵邏輯優化后的效果如下。一是通過優化減少操作步驟，提高穩定性。通過對組態邏輯的修改，達到了一鍵完成操作，減少了操作步驟和步序，增加了在設備的穩定性和可控性。二是通過優化邏輯，提高安全性。在并泵過程中給水泵指令用另外一臺的給水泵的指令上浮10%進行限幅，防止指令過大，保證了其安全性，減少人員誤操作的可能性。三是組態參數可以在線修改，增加靈活性。其中給水泵指令的增減速率和其他定值都能夠在線修改，可以通過計算和經驗得出更加合理的參數，其參數可直接在線優化。四是操作畫面優化，提高便捷性。采用在操作員站進行一鍵操作，操作簡單，減少了運行人員的手動操作，降低了運行人員的工作強度。同時在實際的運行過程中節約了切、并泵的時間，相比于手動人工操作大概節約了80%的時間。