彭木生（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司電控工程公司，510735）

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M701F聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的中壓汽包水位控制

彭木生
（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司電控工程公司，510735）

摘要：M701F聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的余熱鍋爐由于各種原因，在機(jī)組調(diào)試期間，極易出現(xiàn)因中壓汽包水位高3值或者低3值導(dǎo)致機(jī)組跳閘。某新建工程為兩臺該型號機(jī)組，本文對該種機(jī)組的余熱鍋爐中壓汽包水位出現(xiàn)高3值或者低3值的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)中壓汽包水位控制策略，以實(shí)現(xiàn)中壓汽包水位的自動控制及安全運(yùn)行。同時可為同類機(jī)組的調(diào)試作參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合循環(huán)機(jī)組；余熱鍋爐；中壓汽包水位；控制策略

某新建工程一期工程為兩臺2×390MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，機(jī)島設(shè)備采用引進(jìn)技術(shù)國產(chǎn)化9F級燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，“一拖一”單軸布置。余熱鍋爐采用三壓、再熱、無補(bǔ)燃、臥式、自然循環(huán)余熱鍋爐，由杭州鍋爐廠生產(chǎn)。余熱鍋爐由OVATION系統(tǒng)控制。

在以往該類型的機(jī)組調(diào)試過程中，余熱鍋爐的中壓汽包水位控制在機(jī)組啟停和升負(fù)荷階段由于中壓汽包設(shè)計容量過小及其他多方面原因，汽包水位的自動控制一直難于投入，其控制基本由手動調(diào)節(jié)來完成，中壓汽包水位上下大幅波動，常出現(xiàn)“汽包水位高3值或汽包水位低3值”保護(hù)動作，從而引發(fā)機(jī)組跳閘。為此，本文根據(jù)以往該類型機(jī)組的調(diào)試及生產(chǎn)過程中運(yùn)行情況，綜合本期新建工程燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)試情況，分析中壓汽包水位控制產(chǎn)生波動大的原因并提出解決方案。

如圖1所示，中壓過熱器來蒸汽與高壓旁路、高壓缸排汽混合經(jīng)過中壓再熱器1、2成為中壓主蒸汽，再經(jīng)中壓主蒸汽調(diào)閥進(jìn)入中壓缸做功，高壓旁路、高壓缸排汽和中壓主蒸汽任一路蒸汽壓力的突然波動，都將引起中壓汽包壓力的突然波動。

圖1

燃機(jī)點(diǎn)火后，余熱鍋爐逐漸開始帶負(fù)荷，隨著汽包內(nèi)蒸汽的產(chǎn)生，中壓汽包壓力上升到一定壓力時，中壓過熱蒸汽電動閥打開與中壓過熱蒸汽氣動調(diào)閥打開，中壓主蒸汽通過汽機(jī)中壓旁路來控制蒸汽壓力和汽包溫升。一旦中壓蒸汽參數(shù)達(dá)到汽機(jī)進(jìn)汽條件后，汽機(jī)中壓主汽閥和中壓調(diào)閥打開開始進(jìn)氣，這期間，汽機(jī)中壓旁路閥和汽機(jī)中壓調(diào)閥打開瞬間，中壓汽包壓力快速下降，汽包迅速擴(kuò)容，造成“虛假水位”上升，引發(fā)汽包水位高三值保護(hù)動作，機(jī)組跳閘；給水調(diào)閥在自動控制作用下也將迅速關(guān)小，這將加快汽包水位低三值的保護(hù)動作。

本類型機(jī)組的工藝設(shè)計上冷再和高旁混合后再與中壓過熱器來蒸汽并汽后再進(jìn)入熱再器1、2，燃機(jī)點(diǎn)火后，低、中、高壓系統(tǒng)依次達(dá)到開閥壓力條件，因此，在打開高壓旁路閥和高壓調(diào)閥瞬間，也會引起中壓汽包壓力突然變化，造成“虛假水位”現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)同樣的機(jī)組跳閘情況。機(jī)組啟動完成后，中壓過熱蒸汽電動閥打開與中壓過熱蒸汽氣動調(diào)節(jié)閥全開，中壓主汽閥和中壓調(diào)閥全開，高壓調(diào)閥全開，高壓、中壓旁路閥全關(guān)，故中壓汽包壓力波動小，中壓汽包水位無論是由人工操作還是自動控制都較易實(shí)現(xiàn)水位控制平穩(wěn)。

綜上所述，在機(jī)組啟動期間，由于工藝上的設(shè)計要求，造成多方面的原因都能造成中壓汽包的“虛假水位”，導(dǎo)致機(jī)組跳閘。因此機(jī)組跳閘的根源就是汽包的虛假水位。基于以上分析，中壓汽包水位控制解決方案采取給水全程控制方式，以減少人員的操作量，避免出現(xiàn)“虛假水位”，為此，采取下列措施：

（1）修改中壓調(diào)閥、中壓旁路閥、高壓調(diào)閥和高壓旁路閥的開閥速率，開閥速率調(diào)至原有速率的一半，以減緩這些閥閥打開時對汽包壓力的波動速率。

（2）修改水位的設(shè)定值，將啟動階段的水位控制設(shè)定值設(shè)為-200mm，機(jī)組啟動完成后，設(shè)定值改為正常水位值，以此變相提高機(jī)組啟動階段中壓汽包水位高3值動作值。

（3）利用中壓過熱蒸汽氣動調(diào)閥快速動作來維護(hù)汽包壓力的穩(wěn)定。中壓過熱蒸汽氣動調(diào)閥原無設(shè)計控制邏輯，新增控制邏輯設(shè)計如圖2所示。汽包壓力作為PID控制的反饋PV，當(dāng)冷再蒸汽壓力變化速率小于0.2MPa/S時，速率模塊V1輸出為0，汽包壓力經(jīng)過切換模塊T1進(jìn)入PID，作為PID控制的設(shè)定值STPT，此時，PID的設(shè)定值與反饋值一致，同樣其前饋也輸入也為0，PID輸出不變化，中壓過熱蒸汽氣動調(diào)閥不動作。當(dāng)冷再蒸汽壓力變化速率大于0.2MPa/S時，速率模塊V1輸出為1，冷再蒸汽壓力與本身經(jīng)切換模塊后的值作差比較，所得差值再經(jīng)過函數(shù)：X（-3，0，3）、Y（30，0，-30）進(jìn)入PID模塊FF，作為PID控制的前饋，讓PID控制提前對冷再蒸汽壓力波動做出的反應(yīng)，提高汽包壓力控制效果。同時，切換模塊T1輸出當(dāng)前汽包壓力值進(jìn)入PID，作為PID控制的設(shè)定值STPT，此刻后，PID的設(shè)定值與反饋值不一致，PID輸出將變化，經(jīng)過切換模塊T3輸出至調(diào)閥指令，調(diào)閥動作，動作方向取決于冷再蒸汽壓力的變化方向，冷再蒸汽壓力減小時，中壓過熱蒸汽氣動調(diào)閥將關(guān)小，以維護(hù)中壓汽包壓力穩(wěn)定，以此避免“虛假水位”的產(chǎn)生，反之亦然。當(dāng)冷再蒸汽壓力波動緩慢后，變化速率進(jìn)入小于0.2MPa/S情況，速率模塊V1輸出為0，50%指令經(jīng)過切換模塊T4，再經(jīng)速率限制模塊V2（速率為0.5%/S）進(jìn)入調(diào)閥指令，調(diào)閥緩慢動作至50%。機(jī)組啟動完成后，為減少截流損失，中壓過熱蒸汽氣動調(diào)閥退出自動并置全開。（PID參數(shù)主要以P為主，略加I，因為中壓過熱蒸汽氣動調(diào)閥主要控制汽包壓力不出現(xiàn)大幅快速波動即可，以減少調(diào)閥頻繁來回波動。）

圖2

經(jīng)過以上控制邏輯的改進(jìn)、汽包水位設(shè)定的調(diào)控和中壓過熱蒸汽氣動調(diào)閥控制邏輯的增加，在本工程的機(jī)組啟動調(diào)試過程中無發(fā)生中壓汽包水位大幅波動而造成機(jī)組跳閘的情況。#1機(jī)組進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行后，也無發(fā)生機(jī)組啟動階段中壓汽包水位大幅波動而造成機(jī)組跳閘情況。因此，本工程中的中壓汽包水位控制的改進(jìn)達(dá)到了預(yù)計的效果。

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［4］胡受松.自動控制原理.北京科學(xué)出版社，2001：40-80.

作者簡介

彭木生，男（1971年6月），廣東茂名人，高級工程師；中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司電控工程公司總經(jīng)理，研究方向：發(fā)電廠熱工自動化控制技術(shù)研究與優(yōu)化.

M701F combined cycle power generation unit of medium-pressure steam drum water level control

Peng Musheng
（Energy ChinaCommissiong，Electric，Instrument and Control Engineering Corporation of Guangdong Power Engineering Co.Ltd，510735）

Abstract：M701F combined cycle generating units of the waste heat boiler for various reasons，during the plant commissioning，appear easily because of medium-pressure steam drum water level high Ⅲ or low Ⅲvalues result in tripping unit.With a new project for both the model units，in this paper，this kind of waste heat boiler steam drum water level of medium voltage of the unit in high Ⅲ or low Ⅲ values， a detailed analysis of the causes of and on the basis of improving medium-pressure steam drum water level control strategy，in order to realize the medium-pressure steam drum water level automatic control and safe operation. At the same time it is the reference for debugging the similar unit.

Keywords：Combined cycle unit；Waste heat boiler；Medium pressure steam drum water level；The control strategy