繆盛華（1962-）
男，浙江蒼南人，工程師，大學(xué)，（浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江  溫州  325609） 從事火力發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。

摘要：文章首先分析了樂清電廠#1機(jī)組旁路控制系統(tǒng)及其控制策略，最后提出了旁路控制系統(tǒng)變參數(shù)運(yùn)行的整定和計(jì)算的方法，為600MW旁路納入DCS系統(tǒng)中應(yīng)用組態(tài)的新建同類機(jī)組提供參考。

關(guān)鍵詞：旁路；控制策略；參數(shù)整定

Abstract:  In this paper, analysis of by-pass control system and its control strategies of #1 unit in YueQing Power Plant are given. The method of parameters tuning and setting is proposed for by-pass control system. It provides references for fitting 600MV by- pass system into DCS for newly-built similar unit.

Key words: By-Pass；Control Strategy；Parameters tuning

1 系統(tǒng)概述

    樂清發(fā)電廠#1機(jī)組為600MW超臨界燃煤機(jī)組，鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式。汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)有限公司制造的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸凝汽式汽輪機(jī)。DCS采用北京ABB Bailey控制有限公司制造的Symphony控制系統(tǒng)。

    汽機(jī)高低壓旁路系統(tǒng)采用兩級(jí)串聯(lián)旁路，高旁容量是在額定壓力和溫度下的35%BMCR流量，低旁容量是35%BMCR流量。旁路系統(tǒng)設(shè)備采用CCI公司產(chǎn)品，高壓、低壓旁路兩級(jí)串聯(lián)布置。旁路系統(tǒng)控制功能在DCS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。高壓旁路從汽機(jī)入口前主蒸汽聯(lián)絡(luò)管接出，經(jīng)減壓、減溫后接入冷再蒸汽管道。低壓旁路分為兩路，從汽機(jī)中低壓缸入口前再熱蒸汽支管接出，經(jīng)減壓、減溫后接入凝汽器。

2 旁路系統(tǒng)控制策略分析

    旁路系統(tǒng)是與汽輪機(jī)并聯(lián)的蒸汽減溫減壓系統(tǒng)，其主要功能是協(xié)調(diào)鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽與汽輪機(jī)用汽量間的平衡。在各種啟動(dòng)工況，如冷態(tài)啟動(dòng)、溫態(tài)啟動(dòng)、熱態(tài)啟動(dòng)和極熱態(tài)啟動(dòng)中，使蒸汽溫度和金屬溫度相匹配，縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可采用停機(jī)不停爐的運(yùn)行方式；或電網(wǎng)故障時(shí)，機(jī)組帶廠用電運(yùn)行，有利于盡快恢復(fù)供電，縮小事故范圍。另外，保護(hù)布置在煙溫較高區(qū)域的再熱器，防止再熱器干燒以至破壞。下面具體分析樂清電廠高壓旁路和低壓旁路控制策略及其在DCS中的實(shí)現(xiàn)。

    2.1 高壓旁路控制策略分析

    2.1.1機(jī)組啟動(dòng)階段

    冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，鍋爐無(wú)壓，壓力設(shè)定值在最小壓力Pmin（設(shè)為1MPa）。鍋爐點(diǎn)火后，主汽壓力為零，PV-SP＜0（PV過(guò)程變量，SP設(shè)定值），高旁減壓PI調(diào)節(jié)器輸出為0，高旁無(wú)法打開，為了疏水和蒸汽通路，以維持一定的鍋爐蒸汽流量，必須通過(guò)一個(gè)最小開度Ymin強(qiáng)制打開高旁閥，具體組態(tài)為：當(dāng)最小壓力模式時(shí)，M/A切至跟蹤，跟蹤量為Ymin,這樣，當(dāng)鍋爐點(diǎn)火初期，主汽壓力少于最小壓力設(shè)定值時(shí)，使高旁減壓閥開至一個(gè)最小開度Ymin并保持，以上為最小開度控制階段。

    隨著鍋爐燃燒的加強(qiáng)，當(dāng)主汽壓力超過(guò)最小壓力Pmin后，進(jìn)入升壓階段。在此先介紹壓力設(shè)定值的形成過(guò)程，壓力設(shè)定值PI調(diào)節(jié)器的SP為高旁減壓控制站輸出（即高旁減壓開度指令），PV為最大開度設(shè)定值Ymax，當(dāng)升壓初期，高旁減壓開度指令＜最大開度設(shè)定值Ymax，這樣會(huì)使PI調(diào)節(jié)器輸出越來(lái)越向負(fù)值偏離，壓力設(shè)定值一直＜0，為了消除這情況，在PI調(diào)節(jié)器的減閉鎖連接一個(gè)RS觸發(fā)器，S接高旁減壓開度指令＜2%接點(diǎn)，R接高旁減壓開度指令＞Ymax接點(diǎn)，使壓力設(shè)定值一直保持不變，直到高旁閥開度指令Yset超過(guò)定值Ymax，壓力設(shè)定值才以一定速率逐步增大。回過(guò)頭來(lái)再分析升壓階段高旁減壓控制站和高旁減壓PI調(diào)節(jié)器的工作情況，由于壓力設(shè)定值一直不變，隨著鍋爐燃燒率的提高，△P=主汽壓力P－壓力設(shè)定值，不斷增大，PI調(diào)節(jié)器輸出同時(shí)增大，當(dāng)高旁閥開度指令Yset超過(guò)定值Ymax時(shí)，壓力設(shè)定值PI調(diào)節(jié)器減閉鎖信號(hào)消失，調(diào)節(jié)器正常工作，壓力設(shè)定值隨著Yset的增大而一定的速率增大，壓力設(shè)定值的增大的結(jié)果會(huì)使△P減少，從而抑制了高旁閥開度指令Yset的增加，即主汽壓力P↑→△P↑→Yset↑→壓力設(shè)定值↑→△P↓，壓力設(shè)定值PI調(diào)節(jié)器與高旁減壓PI調(diào)節(jié)器相互作用，從而使閥位控制在Ymax附近波動(dòng)，相當(dāng)于壓力設(shè)定值跟蹤主汽壓力，這一階段也可以理解為最大閥位控制。從圖1可知，Pressure Ramp階段的閥位曲線基本不變。 

    當(dāng)主蒸汽壓力升到并網(wǎng)壓力Psync時(shí)，由啟動(dòng)方式進(jìn)入定壓方式。壓力設(shè)定值保持當(dāng)前值，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。在定壓方式下，壓力設(shè)定值可以由操作員設(shè)定，并加速率限制塊抑制過(guò)快的變化，增速率=0.1/s，減速率=0.1/s。
當(dāng)汽機(jī)開始沖轉(zhuǎn)后，當(dāng)汽機(jī)帶負(fù)荷后，高旁閥將由于△P降低而自動(dòng)關(guān)，當(dāng)高旁閥全關(guān)后，進(jìn)入為滑壓方式，壓力設(shè)定值跟隨實(shí)際值。

    再啟動(dòng)工況下，壓力設(shè)定值跟隨實(shí)際值（只允許以一定的速率減），鍋爐起壓后，旁路閥打開，如果蒸汽壓力小于并網(wǎng)壓力，則進(jìn)入升壓階段；如果蒸汽壓力大于并網(wǎng)壓力則進(jìn)入定壓方式。如圖1所示。

圖1   啟動(dòng)和升負(fù)荷過(guò)程高壓旁路系統(tǒng)曲線

圖2   升負(fù)荷過(guò)程高壓旁路壓力設(shè)定曲線

    2.2 低壓旁路控制策略分析

    2.2.1低壓旁路閥壓力控制

    汽機(jī)未帶負(fù)荷階段，低旁處于最小壓力控制，最小壓力設(shè)定值可以由運(yùn)行人員修改增加。在帶負(fù)荷階段，低旁壓力設(shè)定值是汽機(jī)負(fù)荷的函數(shù)。

    PI控制器根據(jù)再熱蒸汽壓力和設(shè)定值的偏差計(jì)算低旁閥開度指令。每個(gè)低旁閥設(shè)有一個(gè)M/A站。在兩個(gè)低旁閥均為手動(dòng)時(shí)，控制器切手動(dòng)，并跟蹤最大閥位。低旁閥的開度受蒸汽流量（至凝汽器）的限制。凝汽器保護(hù)動(dòng)作將使低旁閥快關(guān)，并切為手動(dòng)。

    2.2.2低壓旁路減溫閥控制

    根據(jù)再熱蒸汽溫度、再熱蒸汽壓力和低旁閥開度，依據(jù)熱平衡原理和內(nèi)插器計(jì)算焓值，從而計(jì)算出低旁噴水閥開度指令（有關(guān)計(jì)算方法見后）。保證低旁出口溫度不超過(guò)規(guī)定值。溫度控制器設(shè)有手操站。低旁閥打開（開度>2％）時(shí)減溫閥控制切為自動(dòng)。低旁閥關(guān)閉（開度<2％）時(shí)，減溫閥關(guān)閉并切為手動(dòng)。

3 旁路控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及其整定計(jì)算

    由于旁路控制系統(tǒng)需要在機(jī)組不同工況和參數(shù)下投運(yùn)，因此控制系統(tǒng)參數(shù)變化范圍比較大，需要在不同工況下采用變參數(shù)的方法整定系統(tǒng)參數(shù)。

    3.1 不同工況下的變參數(shù)設(shè)置

    從旁路啟動(dòng)到升負(fù)荷，控制系統(tǒng)經(jīng)歷不同的工況，為了冷態(tài)啟動(dòng)、溫態(tài)啟動(dòng)、熱態(tài)啟動(dòng)和極熱態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換，縮短啟動(dòng)時(shí)間，控制系統(tǒng)進(jìn)行變參數(shù)設(shè)置，用最小壓力模式，升壓模式，停機(jī)模式，定壓模式等觸發(fā)信號(hào)作為切換模塊的選擇開關(guān)，給壓力設(shè)定值加以增減速率限幅，利用ADAPT適配器對(duì)PID的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以下例舉高旁PID和SP的變參數(shù)設(shè)置，見表1。

    表1   高旁PID和SP的變參數(shù)設(shè)置

4  結(jié)束語(yǔ)

    樂清電廠旁路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理精巧，軟件功能完善，將旁路控制系統(tǒng)整合在DCS中實(shí)現(xiàn)，具有組態(tài)方便、維護(hù)便利，監(jiān)控參數(shù)完整，同時(shí)節(jié)省了大量投資。特別是依據(jù)熱平衡原理和內(nèi)插器計(jì)算低壓旁路蒸汽焓值方法設(shè)計(jì)的低壓旁路溫度控制系統(tǒng)有效的控制了低壓旁路后壓力、溫度，保證了旁路系統(tǒng)的順利投運(yùn)，并使機(jī)組啟動(dòng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性得到了提高，該旁路系統(tǒng)的控制策略可為同類機(jī)組提供參考。

其他作者：

    鄭君初（浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江  溫州  325609） 

    編號(hào)：080531