吳永鋒（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525011）

1 設(shè)備概況

茂名臻能熱電有限公司5號機組（下文稱#5機組）為國產(chǎn)200MW超高壓燃煤機組。磨煤機為北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的ZGM 80N中速輥式磨煤機，標(biāo)準(zhǔn)研磨出力23.43t/h；給煤機為沈陽施道克電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的EG-2490稱重式給煤機，最 大 出力40t/h；送風(fēng)機為上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的軸流式FAF18-9-1風(fēng)機，電機為上海電機廠生產(chǎn)的FW 630-6電機，額定電壓6000V，額定電流40.6A，跳閘電流為57A；引風(fēng)機為上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的離心式T4-62AZ/1790風(fēng)機，電機為上海電機廠生產(chǎn)的YKK 630-8電機，額定工作電壓為6000V，額定工作電流為129.2A，跳閘電流為184A。

2 事件經(jīng)過

2012年5月22日，＃5機組投入AGC方式、送引風(fēng)機投入自動、帶145MW負(fù)荷運行。15:57:50，C給煤機的指令為46.28%不變，但它的煤量反饋信號開始波動，最高升至75.97%。送風(fēng)機動葉PID輸出指令由34.3%增加到49.5%，A送風(fēng)機電流由18.36A增加到27.06A，B送風(fēng)機電流由18.26A增加到27.69A；引風(fēng)機液力耦合器PID輸出指令由45.6%增加到65.3%，A引風(fēng)機電流由72A增加到138.42A，B引風(fēng)機電流由74.7A增加到150.36A；爐膛負(fù)壓由-46.88Pa升到318.64Pa后下降到-247.82Pa，如圖1、圖2所示。引風(fēng)機過流保護報警，由于當(dāng)時機組負(fù)荷較低，兩臺引風(fēng)機才沒有因為過流保護跳閘，鍋爐MFT。

3 原因分析

EG-2490稱重式給煤機配有皮帶轉(zhuǎn)速測量和單位皮帶長度上煤的重量測量，兩者的乘積即為給煤流量信號。從C給煤機煤量反饋信號波動的情況來分析，如圖1所示，它是由于C落煤管阻塞、落煤欠通暢造成的。C給煤機指令一直為46.28%不變。15:57:50，由于C落煤管阻塞，單位皮帶長度上煤的重量迅速減少，皮帶轉(zhuǎn)速未能及時調(diào)整，C煤量反饋從45.72%降為40.96%；C給煤機皮帶轉(zhuǎn)速增加后，15:58:01，C落煤管突然通暢，大量的煤塊落到皮帶秤上，單位長度上煤的重量迅速增加，C煤量反饋升至最高值75.97%；隨后，C給煤機轉(zhuǎn)速降低，C煤量反饋下降。如此反復(fù)多次，C落煤管通暢后，煤量反饋信號才恢復(fù)正常。

#5機組的送風(fēng)控制系統(tǒng)為帶有氧量校正的空燃比單級控制系統(tǒng)，風(fēng)量設(shè)定值由經(jīng)氧量校正后的鍋爐指令、總?cè)剂狭考白钚★L(fēng)量信號經(jīng)大選后形成，如圖3所示；爐膛壓力控制系統(tǒng)為帶送風(fēng)指令前饋的單級控制系統(tǒng)。因此，C煤量反饋信號的波動必然會使風(fēng)量設(shè)定值波動，從而導(dǎo)致送風(fēng)機和引風(fēng)機的波動。送風(fēng)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是保證爐膛中燃料的充分燃燒及燃燒的經(jīng)濟性。首先保持一定的風(fēng)/煤比，再由氧量校正。在機組加減時，始終保持一定的過量空氣，在整個過程中始終保持“總風(fēng)量大于或等于總?cè)剂狭俊薄Ｒ虼?，風(fēng)量指令設(shè)置得當(dāng)與否，直接影響到機組運行的經(jīng)濟性和安全性。

圖3 風(fēng)量設(shè)定值邏輯

#5機組運算后的風(fēng)量設(shè)定值與實際風(fēng)量相比較，經(jīng)PID運算后參與送風(fēng)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。由于PID是基于有差調(diào)節(jié)從而導(dǎo)致了送風(fēng)控制系統(tǒng)動作的滯后性，所以引用風(fēng)量設(shè)定值經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換后，作為送風(fēng)控制系統(tǒng)的前饋輸入，當(dāng)風(fēng)量設(shè)定值發(fā)生變化時就發(fā)出調(diào)節(jié)信號，使送風(fēng)機快速適應(yīng)風(fēng)量設(shè)定值的變化。

#5機組爐膛壓力控制系統(tǒng)為帶送風(fēng)指令前饋的單級控制系統(tǒng)，使送引風(fēng)協(xié)調(diào)動作。爐膛壓力控制系統(tǒng)的功能是根據(jù)爐膛壓力的偏差對引風(fēng)機液力耦合器進行調(diào)節(jié)，穩(wěn)定爐膛壓力，同時引入了送風(fēng)指令經(jīng)函數(shù)運算后的前饋信號，在送風(fēng)指令信號變化時，及時調(diào)節(jié)引風(fēng)量，使之與送風(fēng)量相適應(yīng)，以維持爐膛負(fù)壓在允許范圍內(nèi)變化。

#5機組送風(fēng)機控制系統(tǒng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)都使用到了前饋控制。前饋控制是根據(jù)擾動補償原理工作的，即當(dāng)擾動發(fā)生時就發(fā)出調(diào)節(jié)信號，及時克服干擾可能造成的不利影響，從而改善調(diào)節(jié)質(zhì)量。但是，前饋控制屬于開環(huán)調(diào)節(jié)，對過程參數(shù)變化靈敏，需要精確的過程模型，在生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的特性是隨負(fù)荷變化的，要想得到準(zhǔn)確的干擾信號比較困難，容易造成過補償或欠補償。#5機組送風(fēng)控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)的前饋輸入函數(shù)設(shè)定不當(dāng)，造成了系統(tǒng)過補償，導(dǎo)致控制回路大幅波動，送引風(fēng)機大幅波動，引風(fēng)機過流。

4 改進措施

#5機組煤量反饋信號波動是引起機組送風(fēng)控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)波動的根本原因。但目前還沒有辦法從根本上消除煤量反饋信號的波動，所以只有對進入DCS控制系統(tǒng)、參與調(diào)節(jié)的煤量反饋信號進行預(yù)處理，以防止非正常信號進入自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)?！痘痣姀S熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控》指出，所有重要的模擬量輸入信號必須采用超出量程上限等方法對信號進行“質(zhì)量”判別；緩變模擬量信號，應(yīng)正確設(shè)置變化速率[1]。＃5機組的磨煤機的標(biāo)準(zhǔn)研磨出力為23.43t/h，一般情況下，磨煤機在20t/h負(fù)荷附近運行；給煤機最大出力為40t/h。因此，根據(jù)實際應(yīng)用情況，將給煤機的輸出指令限制在60%（相當(dāng)于24t/h）以內(nèi)，參與調(diào)節(jié)的煤量反饋信號也限制在60%以內(nèi)。給煤機所給出的原煤需要經(jīng)過磨煤機研磨、粉管輸送才進入爐膛燃燒。從給煤量變化到鍋爐燃燒需要一個過程，即給煤機煤量反饋信號的瞬間波動不會立刻影響到鍋爐的燃燒。但是，參與協(xié)調(diào)控制的給煤機煤量反饋信號波動會對送風(fēng)控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)造成巨大的擾動。因此，將給煤機煤量反饋信號的變化速率限制在每秒2.5%以內(nèi)。

根據(jù)#5機組運行的實際情況，重新整定送風(fēng)控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)的風(fēng)/煤比函數(shù)、風(fēng)量指令到送風(fēng)前饋函數(shù)、送風(fēng)機到引風(fēng)前饋函數(shù)，如表1、表2、表3所示，以獲得更加精確的干擾信號。由圖表可見，在低負(fù)荷段，函數(shù)均做了正修正，防止了系統(tǒng)欠補償；在高負(fù)荷段，函數(shù)均做了負(fù)修正，防止了系統(tǒng)過補償。修改后的送風(fēng)控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)能有效地防止過量空氣進入爐膛參與燃燒，保證燃料的充分燃燒及燃燒的經(jīng)濟性；送引風(fēng)機既能快速準(zhǔn)確響應(yīng)機組負(fù)荷的變化，維持爐膛負(fù)壓，又能避免大幅度波動。

表1 風(fēng)/煤比函數(shù)修改

5 整改效果

#5機組在給煤機反饋信號進行限幅、限速處理，送風(fēng)機控制系統(tǒng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)重新整定后，投入運行。2012年6月16日，＃5機組投入AGC方式、送引風(fēng)機投入自動、帶170MW負(fù)荷運行。在啟動E給煤機瞬間，E煤量反饋信號突變，由0%飛升至44%。送引風(fēng)機平緩響應(yīng)：送風(fēng)機動葉PID輸出指令由34.7%增加到42.3%，A送風(fēng)機電流由17.85A增加到20.7A，B送風(fēng)機電流由17.9A增加到21.6A；引風(fēng)機液力耦合器PID輸出指令由49.5%增加到52.56%，A引風(fēng)機電流由78.19A增加到83.31A，B引風(fēng)機電流由79.05A增加到81.2A；爐膛壓力最大為161.5Pa，最小為-108.22Pa，如見圖4、圖5所示。

圖4 2012年6月16日修改后送風(fēng)機響應(yīng)曲線

圖5 2012年6月16日修改后引風(fēng)機響應(yīng)曲線

此次的煤量反饋信號波動量比2012年5月22日的還要大+8.65%，但是送引風(fēng)機的指令、反饋、電流以及爐膛壓力的波動量均比修改前有不同程度的下降。引風(fēng)機A電流變化量減少了61.3A，引風(fēng)機B電流變化量減少了73.51A，如表4所示，有效地消除引風(fēng)機電機電流過大的問題，保證引風(fēng)機電機及機組的安全運行。

表4 修改前后參數(shù)波動量對比

6 結(jié)語

通過對#5機組給煤機反饋信號進行限幅、限速處理，及對送風(fēng)機控制系統(tǒng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)重新整定，有效地消除了給煤機煤量反饋異常波動對機組送引風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的影響。機組既能快速響應(yīng)負(fù)荷的變化，又能保證設(shè)備平穩(wěn)運行，達到理想的控制效果，提高了機組的安全穩(wěn)定性。本文對受煤量異常波動、送引風(fēng)過流困擾的電廠有一定借鑒作用。

[1] 電力行業(yè)熱工自動化技術(shù)委員會.火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控[M].北京:中國電力出版社,2010.19.