陶力威

(湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石 435000)

0 引言

石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝在火力發(fā)電廠中廣泛應(yīng)用，脫硫增壓風機是電廠脫硫系統(tǒng)最關(guān)鍵的設(shè)備之一，增壓風機動葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)是增壓風機最重要的控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到脫硫系統(tǒng)及主機系統(tǒng)的運行。某電廠第1臺680 MW機組脫硫系統(tǒng)的增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為單回路自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，機組調(diào)試及168 h試運行期間，機組在全工況運行方式下，特別是機組調(diào)峰時自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能投入自動，導(dǎo)致脫硫旁路門經(jīng)常開啟，急需對增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行優(yōu)化，以保證脫硫系統(tǒng)及機組的穩(wěn)定運行。

1 原有的單回路增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

原有的增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，增壓風機入口壓力(即煙氣脫硫系統(tǒng)入口壓力)為被調(diào)量。一般采用3臺入口壓力變送器，設(shè)有品質(zhì)邏輯監(jiān)控處理，正常運行時以中值作為測量值;當1臺壓力變送器發(fā)生故障時，以另外2臺正常運行的壓力變送器輸出的平均值作為測量值;當2臺變送器出現(xiàn)故障時，增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)強制切換到手動。

因增壓風機入口壓力一般都有小幅高頻干擾信號，直接采用會導(dǎo)致增壓風機動葉動作頻繁，故對增壓風機入口壓力進行了慣性濾波。將慣性濾波后的增壓風機入口壓力作為測量值與給定值的偏差送入比例－積分－微分(PID)調(diào)節(jié)器中，PID調(diào)節(jié)器中設(shè)有死區(qū)和輸出信號大小限，增壓風機入口壓力與給定值的偏差不超過死區(qū)范圍，PID輸出不會變化，增壓風機動葉執(zhí)行器不動作，避免了因增壓風機入口壓力經(jīng)常波動而導(dǎo)致執(zhí)行器頻繁動作后過熱保護動作，從而提高了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長了執(zhí)行器的使用壽命。PID調(diào)節(jié)信號輸出作為增壓風機動葉執(zhí)行器的指令信號輸出。

2 原單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題

168 h試運行期間，當機組爐膛壓力發(fā)生較大變化時，增壓風機動葉自動控制系統(tǒng)經(jīng)常跳自動，增壓風機入口壓力無法調(diào)整，增壓風機入口壓力超限聯(lián)鎖保護動作，影響了脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定投入，也波及鍋爐爐膛壓力，危及機組的穩(wěn)定運行。

為了解決上述問題，加大了增壓風機入口壓力超限聯(lián)鎖保護的絕對值，并對單回路自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)進行了調(diào)整，加大了PID偏差超限切除自動的定值，但問題仍然沒有解決。

3 增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化［1］

3.1 引風機、增壓風機調(diào)節(jié)模型分析

引風機出口到增壓風機入口之前的容量比鍋爐爐膛的容量小，引風機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)與增壓風機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個隨動的串聯(lián)系統(tǒng)。如果增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用單回路系統(tǒng)，當引風機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速變化時，增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)并沒有立刻反應(yīng)，只有煙氣流通到增壓風機入口處導(dǎo)致增壓風機入口壓力變化時，增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)才起作用，因而增壓風機的調(diào)節(jié)相對于引風機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是滯后的，必須引用前饋調(diào)節(jié)才能保證引風機和增壓風機自動調(diào)節(jié)同步隨動。

3.2 前饋調(diào)節(jié)信號的選擇

增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)前饋信號一般采用機組負荷或送風機導(dǎo)葉執(zhí)行器的反饋信號。若要調(diào)整機組負荷，首先要調(diào)整送風量和燃料量，反應(yīng)到增壓風機入口壓力時有一定的延遲和滯后，而這種延遲和滯后的不確定性對自動調(diào)節(jié)有一定的難度。相反，機組負荷變化引起燃料和送風量的調(diào)整，最終必將反映在引風機動葉的變化上。引風機、增壓風機實際上是一個串聯(lián)的提升壓力的環(huán)節(jié)，采用引風機反饋信號作為前饋信號，使引風機動葉調(diào)節(jié)和增壓風機動葉調(diào)節(jié)變?yōu)榻y(tǒng)一的隨動過程，對增壓風機入口壓力調(diào)節(jié)更加直接和有效。故決定采用引風機動葉執(zhí)行器反饋作為增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的前饋信號。

3.3 優(yōu)化后的增壓風機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

優(yōu)化后的增壓風機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是帶有前饋－反饋的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其SAMA圖如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后的增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖

前饋信號取自2臺引風機動葉開度反饋信號的算術(shù)平均值，經(jīng)過函數(shù)f(x)轉(zhuǎn)換后輸入PID調(diào)節(jié)器中。調(diào)節(jié)器的強制手動條件如下。

(1)增壓風機入口壓力品質(zhì)壞。

(2)PID調(diào)節(jié)器正偏差越限。

(3)PID調(diào)節(jié)器負偏差越限。

(4)PID調(diào)節(jié)器輸出指令與增壓風機動葉執(zhí)行器反饋偏差大。

(5)手動切除自動。

(6)系統(tǒng)要求的強制手動，如本例中增壓風機液壓油泵壓力低等。

(7)前饋信號品質(zhì)壞，如本例中引風機導(dǎo)葉執(zhí)行器反饋信號品質(zhì)壞。

根據(jù)負荷變化與增壓風機動葉開度，本例中PID在自動狀態(tài)下最小指令設(shè)定為30%。

4 優(yōu)化后的增壓風機動葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定原則

在確認調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理的情況下，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)的整定是調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入工作中的重要環(huán)節(jié)之一。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)只能在一定范圍內(nèi)起作用，如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定不合理，就達不到預(yù)定的調(diào)節(jié)質(zhì)量。

(1)按照擾動的特點進行前饋調(diào)節(jié)，可以快速消除擾動對增壓風機入口壓力的影響。前饋調(diào)節(jié)起粗調(diào)作用，PID反饋調(diào)節(jié)起細調(diào)作用，兩者共同作用來消除增壓風機入口壓力的波動。

(2)引風機出口到增壓風機入口之前的煙道容量比鍋爐爐膛的容量小，前饋信號的變換函數(shù)f(x)一般采用線性函數(shù)，應(yīng)適當增加其斜率，以提高增壓風機入口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)快速響應(yīng)能力，保證爐膛壓力穩(wěn)定。

(3)脫硫旁路門取消后，為了保證機組運行的可靠性，一般都取消了增壓風機入口壓力高、壓力低保護邏輯，因此可適當加大PID調(diào)節(jié)器正、負偏差報警絕對值，以保障增壓風機入口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)全工況投入，適當降低增壓風機入口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

(4)在整定增壓風機入口壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，一定要設(shè)置自動狀態(tài)下調(diào)節(jié)器最小輸出下限，以防調(diào)整時導(dǎo)致增壓風機導(dǎo)葉執(zhí)行器全關(guān)，造成機組主燃料跳閘(MFT)。

5 結(jié)束語

采用引風機導(dǎo)葉執(zhí)行器反饋信號作為前饋信號對單回路的增壓風機動葉自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行了優(yōu)化，對該系統(tǒng)參數(shù)進行整定后，達到了良好的效果，機組調(diào)峰過程中，增壓風機動葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動投入且運行可靠，為鍋爐及機組的穩(wěn)定運行提供了保障。

［1］周至祥，段建中，薛建明.發(fā)電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊［M］.北京:中國電力出版社，2007.