郝 欣，王 翀，伊 強(qiáng)，門清東，劉 剛

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2.中國電力工程有限公司，北京 100048；3.蒙東能源集團(tuán)霍林河煤電鋁業(yè)自備電廠C廠，內(nèi)蒙古 通遼 029200）

直接空冷機(jī)組電動(dòng)給水泵自動(dòng)并泵邏輯設(shè)計(jì)

郝 欣1，王 翀2，伊 強(qiáng)3，門清東3，劉 剛3

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2.中國電力工程有限公司，北京 100048；3.蒙東能源集團(tuán)霍林河煤電鋁業(yè)自備電廠C廠，內(nèi)蒙古 通遼 029200）

針對直接空冷機(jī)組電動(dòng)給水泵配置的特點(diǎn)，分析了目前國內(nèi)流行的2種給水泵自動(dòng)并泵邏輯設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，引入多模式切換控制思想，對通用方案進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，提出了多臺給水泵自動(dòng)并泵的邏輯設(shè)計(jì)方案，并在多臺機(jī)組控制邏輯設(shè)計(jì)中得到了應(yīng)用，可為同類型機(jī)組進(jìn)行給水泵自動(dòng)并泵邏輯設(shè)計(jì)提供借鑒。關(guān)鍵詞：空冷機(jī)組；自動(dòng)并泵；多模式切換控制

近10年來，我國北方地區(qū)投運(yùn)的發(fā)電機(jī)組基本上都是空冷機(jī)組，而且絕大多數(shù)是直接空冷機(jī)組，其配置的給水泵以電動(dòng)泵居多［1］，此類型機(jī)組均采用3臺電動(dòng)給水泵并聯(lián)運(yùn)行方式設(shè)計(jì)，每臺泵的容量為最大給水流量50%，運(yùn)行方式為2臺運(yùn)行1臺備用。這種配置的機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常需要根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化啟停給水泵，同時(shí)給水泵定期輪換交替作業(yè)也必須頻繁啟停給水泵，因此運(yùn)行人員不得不對給水泵進(jìn)行手動(dòng)并泵操作。對于直流鍋爐，在給水泵手動(dòng)并泵過程中如果操作不當(dāng)，非常容易造成給水流量劇烈波動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷、主汽溫度等重要參數(shù)嚴(yán)重偏離設(shè)定值，給機(jī)組運(yùn)行帶來不必要的損失，存在一定的安全隱患。

1 問題提出

目前已投產(chǎn)機(jī)組中給水泵邏輯設(shè)計(jì)采用自動(dòng)并泵控制方式的機(jī)組并不是很多，技術(shù)上主要以文獻(xiàn)［2］提出的“分級分布式”閉環(huán)控制和文獻(xiàn)［3］提出的汽泵轉(zhuǎn)速開環(huán)控制為主，以上2種控制方案各有所長，在不同類型機(jī)組中均得到了實(shí)際應(yīng)用，并取得了良好效果。文獻(xiàn)［2］的控制方案采用以給水泵出口流量為被調(diào)量的閉環(huán)控制方式，平衡各臺給水泵出力，以達(dá)到自動(dòng)并泵的目的；文獻(xiàn)［3］中采用了開環(huán)控制汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速的方式，控制2臺汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速相同，實(shí)現(xiàn)汽動(dòng)給水泵自動(dòng)并聯(lián)運(yùn)行。本文在此基礎(chǔ)上，綜合2套設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)，引入了多模式切換控制思想，采用開環(huán)和閉環(huán)分時(shí)控制的方式，實(shí)現(xiàn)3臺以上給水泵自動(dòng)并泵的功能。

2 典型自動(dòng)并泵邏輯設(shè)計(jì)方案分析

2.1 分級分布式自動(dòng)并泵控制邏輯分析

2.1.1 控制策略

文獻(xiàn)［2］提出的分級分布式自動(dòng)并泵邏輯基本思想是利用給水泵出口流量作為給水泵出力的狀態(tài)變量，給水泵出口流量相等后并泵過程結(jié)束，并泵結(jié)束后依然可以通過調(diào)整偏置調(diào)節(jié)器輸出指令來保持運(yùn)行泵之間的出力平衡。給水泵指令由2個(gè)變量構(gòu)成，一是給水主控的流量閉環(huán)指令輸出，另一個(gè)是給水泵偏置調(diào)節(jié)器輸出指令，2個(gè)變量求和后形成給水泵流量指令。

2.1.2 存在問題

該方案在工程實(shí)踐應(yīng)用上存在一定的局限性，在機(jī)組實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，一般都不包含給水泵出口流量測點(diǎn)，邏輯組態(tài)過程中只采用入口流量來代替出口流量，但是給水泵入口流量受給水泵再循環(huán)閥（最小流量閥）特性的影響非常大，給水泵再循環(huán)閥頻繁大幅度動(dòng)作往往造成給水泵間出現(xiàn)搶水，進(jìn)而導(dǎo)致鍋爐給水流量劇烈波動(dòng)，控制回路參數(shù)整定困難，調(diào)試周期比較長。

2.2 開環(huán)自動(dòng)并泵控制邏輯分析

2.2.1 控制策略

文獻(xiàn)［3］提出的自動(dòng)并泵邏輯思路是采用開環(huán)控制汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速的方式，待并泵轉(zhuǎn)速向運(yùn)行泵轉(zhuǎn)速逼近，給水流量控制由運(yùn)行泵轉(zhuǎn)速控制，當(dāng)2臺泵轉(zhuǎn)速基本相同后并泵過程結(jié)束，待并泵轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)由給水流量閉環(huán)指令控制。

2.2.2 存在問題

該方案僅僅提供了2臺汽泵之間的并泵邏輯設(shè)計(jì)方式，當(dāng)出現(xiàn)多臺電動(dòng)給水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，必須對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修正，特別是應(yīng)用于電泵勺管控制給水流量時(shí)，由于電泵勺管特性分散性大，并泵過程結(jié)束后電泵間出力不平衡現(xiàn)象更加突出，需要運(yùn)行人員手動(dòng)干預(yù)，加重運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 新型自動(dòng)并泵控制邏輯設(shè)計(jì)

3.1 基本思路

針對上述2種典型控制策略所存在的問題，本文中的電泵勺管指令計(jì)算采用了分時(shí)多模式切換控制方式［4－5］，其控制策略基本原理如下：在并泵過程中給水流量由主泵控制，待并泵勺管開度指令向給水主回路輸出指令變速逼近，即當(dāng)2個(gè)變量偏差大時(shí)，待并泵指令快速接近給水主指令；當(dāng)2個(gè)變量偏差小時(shí)，待并泵開度指令低速向給水主指令靠近，目的是為防止給水流量出現(xiàn)大范圍波動(dòng)，影響機(jī)組安全運(yùn)行。當(dāng)待并泵出口壓力低于母管壓力值0.2 MPa時(shí)，如圖1所示，“并泵完成”變量值為“1”，表征并泵過程結(jié)束，待并泵勺管接受給水主回路指令控制。

當(dāng)并泵過程結(jié)束且電泵再循環(huán)門關(guān)閉后，控制邏輯將電泵勺管偏置調(diào)節(jié)器投入自動(dòng)狀態(tài)，控制回路以給水泵入口流量為被調(diào)量，實(shí)現(xiàn)各臺電泵出力平衡的自動(dòng)調(diào)節(jié)，電泵勺管接受給水主指令和偏置調(diào)節(jié)指令的復(fù)合控制。

3.2 控制方案設(shè)計(jì)

以電泵A作為待并泵為例，描述自動(dòng)并泵邏輯設(shè)計(jì)方案，自動(dòng)并泵邏輯包括系統(tǒng)特征變量求取和電泵勺管指令計(jì)算兩部分。

3.2.1 特征變量求取

通過對電泵并泵工藝過程的分析，求取特征變量，控制邏輯根據(jù)特征變量值的變化實(shí)現(xiàn)控制模式間自動(dòng)切換［6］。特征變量包括：①待并泵與給水主回路指令偏差；②并泵進(jìn)行中；③并泵完成；④待并泵勺管控制站狀態(tài)。特征變量的求取組態(tài)邏輯如圖1所示。

3.2.2 電泵勺管指令計(jì)算

自動(dòng)并泵過程中電泵勺管指令計(jì)算邏輯的設(shè)計(jì)如圖2所示，其中包括變量吸收回路（圖2中虛框1）；自動(dòng)并泵指令計(jì)算（圖2中虛框2：開環(huán)回路）；流量自動(dòng)平衡回路（圖2中虛框3：閉環(huán)回路）?？刂七壿嫺鶕?jù)并泵過程中特征變量值自動(dòng)切換3個(gè)控制回路計(jì)算待并泵勺管指令，實(shí)現(xiàn)電泵自動(dòng)并泵及自動(dòng)平衡電泵的出力。

a.變量吸收回路的目的是為了使待并泵A指令在控制模式轉(zhuǎn)換時(shí)實(shí)現(xiàn)無擾切換，當(dāng)待并泵A沒有開始并泵時(shí)，S＝M－F，B1＝0，F(xiàn)1＝M，控制回路保持跟蹤狀態(tài)。待并泵A在并泵過程開始時(shí)，輸出值直接自動(dòng)設(shè)定為0，給水泵A指令變速逼近流量閉環(huán)指令輸出值F。

b.并泵指令計(jì)算：在并泵過程中B1＝0，F(xiàn)1＝f（F），其中f是對輸入變量進(jìn)行速率限值后的線性輸出函數(shù)，即DCS系統(tǒng)檢查輸入變量的變化速率，如果變化速率小于設(shè)定限值，F(xiàn)1＝F；如果變化速率大于函數(shù)設(shè)定限值，輸出值F1按設(shè)定速率限值升降，最終達(dá)到與輸入值F相同。函數(shù)f的速率變化率限值可變，并泵過程初期速率限值比較大，目的是減少并泵過渡時(shí)間，并泵過程后期速率限值必須很低，保證待并泵出力平緩變化，減小對給水流量沖擊，實(shí)現(xiàn)無擾并泵。

c.流量自動(dòng)平衡回路：電泵A勺管指令M＝F1＋B1，并泵過程中B1＝0，并泵過程結(jié)束后B1的值為偏置設(shè)定站MA2的輸出值，當(dāng)MA2投入自動(dòng)狀態(tài)后，B1的值為電泵A入口流量調(diào)節(jié)回路輸出值，維持電泵入口流量等于所有運(yùn)行電泵入口流量平均值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡所有并聯(lián)運(yùn)行電泵出力的功能。

圖1 特征變量邏輯

圖2 自動(dòng)并泵邏輯

4 結(jié)束語

對給水泵自動(dòng)并泵邏輯進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，通過引入多模式切換控制，設(shè)計(jì)了新型電泵自動(dòng)并泵邏輯控制方案，在多臺機(jī)組中進(jìn)行了應(yīng)用，并取得良好的控制效果，本方案的設(shè)計(jì)可為同類型機(jī)組自動(dòng)并泵邏輯設(shè)計(jì)提供借鑒。

［1］ 趙紅斌.直接空冷機(jī)組給水泵配置方案［J］.電力建設(shè)，2013，34（1）：70－73.

［2］ 楊亞飛.分級分布式鍋爐給水控制系統(tǒng)［J］.河南電力，2008，18（2）：18－21.

［3］ 秦治國.660 MW超臨界機(jī)組汽動(dòng)給水泵自動(dòng)并泵、退泵邏輯設(shè)計(jì)［J］.陜西電力，2011，39（5）：70－73.

［4］ 郝 欣.基于規(guī)則的智能控制在凝結(jié)水泵變頻節(jié)能優(yōu)化控制中的應(yīng)用研究［J］.東北電力技術(shù)，2008，29（10）：12－14.

Atuo Combining＆Retreating Pump Logic Design of Electrically?driven Feed?water Pump for Direct Air?cooling Units

HAO Xin1，WANG Chong2，YI Qiang3，MEN Qing?Dong3，LIU Gang3
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.China National Electric Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100048，China；3.Mengdong Energy Group Huolinhe Self?generation Power Plant，Tongliao，Inner Mongolia 029200，China）

In view to feed?water pump configuration characteristics of direct air cooling units，analyse is made on two kind of typical logic designs for automatic combining and retreating pump.In the basis of analysing results，multimode switch control is adopted to op?timize typical control scheme.And new type control scheme of many electrically driven feed?water pumps automatic combing＆retrea?ting is designed，which is successfully applied in some power units，which can supply reference of other same kind of units.

Air cooling units；Automatic combining＆retreating pump；Multimode switch control

TM621

A

1004－7913（2015）05－0045－03

郝 欣（1971—），男，碩士，高級工程師，從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究工作。

2015－01－10）