候曉紅

摘要：某公司總裝機(jī)容量為2×660MW超臨界直流爐機(jī)組。在機(jī)組投運(yùn)期間由于給水調(diào)節(jié)超調(diào)使得機(jī)組協(xié)調(diào)退出。在此對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出解決方法。

關(guān)鍵詞：給水控制；超調(diào)；PID

某公司總裝機(jī)容量為2×660MW超臨界直流爐機(jī)組，分別于2006年6月26日和8月27日投產(chǎn)發(fā)電，熱控控制采用兩機(jī)一控方式，爐、機(jī)、電均在單元控制室集中監(jiān)控。DCS系統(tǒng)是HIACS-5000M型分散型控制系統(tǒng)。

一、給水控制原理

水冷壁出口混合集箱給水溫度作為中間點(diǎn)溫度修正，其作用是修正燃水比。其修正原理是：對(duì)給定的鍋爐負(fù)荷其允許的噴水量和中間點(diǎn)溫度有一定的關(guān)系。當(dāng)噴水量與給水量的比例增加時(shí)，證明煤水的比例中煤量增多，煤量的增多反應(yīng)最快的是中間點(diǎn)溫度。中間點(diǎn)溫度修正的系數(shù)為08～1.2。

汽泵流量調(diào)節(jié)回路，接受總給水流量調(diào)節(jié)回路來的總給水流量設(shè)定值信號(hào)。流量調(diào)節(jié)器接受流量偏差信號(hào)，經(jīng)PID運(yùn)算后，輸出作為轉(zhuǎn)速指令，控制汽泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)汽泵流量控制。運(yùn)行人員可對(duì)汽泵轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行偏置設(shè)置，用于平衡或調(diào)整各給水泵值間的出力。

為了消除靜差，提高控制精度，在給水PID控制中引入積分環(huán)節(jié)，但在過程的啟動(dòng)，結(jié)束或大幅度增減設(shè)定時(shí)，短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)輸出有很大的偏差，會(huì)造成PID運(yùn)算的積分累加，致使控制量超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)極限控制量，引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至引起控制系統(tǒng)振蕩。這在生產(chǎn)中是不允許的，因此在自動(dòng)控制邏輯中設(shè)計(jì)了防止積分保護(hù)的閃爍邏輯。

閃爍邏輯的動(dòng)作：例如在SP>PV時(shí)，若給水泵轉(zhuǎn)速已達(dá)5790（接近最大值5800），這時(shí)閃爍邏輯起作用，計(jì)算2秒后跟蹤1秒。在給水泵轉(zhuǎn)速達(dá)最大值5800后，雖然設(shè)定值大，需要增大PID輸出，從而去提高給水泵轉(zhuǎn)速。但在跟蹤的1秒內(nèi)，PID輸出又回到給水泵實(shí)際轉(zhuǎn)速的平均值5800，從而保證PID輸出不會(huì)偏離最高大值太多，實(shí)現(xiàn)防積分飽和的作用。從給水控制可以看出，協(xié)調(diào)方式下給水指令變化有三種原因：a負(fù)荷指令變化；b主汽壓力設(shè)定值與實(shí)際值有偏差；c減溫水量變化。

二.給水案例分析

2.1PID中抗積分飽和邏輯設(shè)計(jì)不合理造成的控制異常

現(xiàn)象：降負(fù)荷過程中，給水設(shè)定值下降，但給水泵指令在小降一點(diǎn)后，保持不變，此后小范圍波動(dòng)，導(dǎo)致實(shí)際給水量不變。

控制過程：降負(fù)荷前，給水流量設(shè)定值大于實(shí)際值，給水泵PID輸出為5798.8，A泵指令5800，B泵指令5797.4。開始降負(fù)荷后，給水設(shè)定值下減，但因還是大于實(shí)際值，給水泵指令一直在最大值不變。當(dāng)設(shè)定值小于實(shí)際值的一小段時(shí)間內(nèi)，給水泵指令下降。但當(dāng)給水泵PID降至5791.3，A泵指令降至5792，B泵降至5789.9后，給水PID輸出，A/B泵指令不再下降。一段時(shí)間后按閃爍塊邏輯動(dòng)作，但每次跟蹤的秒內(nèi)PID輸出回到一個(gè)固定的值，導(dǎo)致給水減不下去。

由控制邏輯分析可知給水PID輸出不變的原因有以下幾種：

a.輸入SP-PV=0。

條件：給水總站切跟蹤，SP跟蹤PV。

切跟蹤條件：給水旁路閥、汽泵切手動(dòng)，但這同時(shí)會(huì)導(dǎo)致鍋爐主控切手動(dòng)，協(xié)調(diào)退出。事實(shí)證明未發(fā)生切協(xié)調(diào)，排除。

b.PId上的跟蹤條件為0

條件1：兩臺(tái)汽泵切手動(dòng)。未發(fā)生。

條件2：閃爍塊搭成的防積分飽和回路=1。

現(xiàn)只有最后一個(gè)條件可能出現(xiàn)。另經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，PID在輸出達(dá)上限后，即使輸入SP-PV還有偏差，PI調(diào)節(jié)器也不會(huì)再積分。當(dāng)偏差反向時(shí)，PID輸出會(huì)馬上降下來。

光標(biāo)處即為輸入偏差反向處。因此，防積分飽和作用在這里沒有太大用途，反而引起了系統(tǒng)的震蕩。現(xiàn)已將該邏輯從組態(tài)中退出。

2.2F（X）函數(shù)控制輸出造成的類似積分飽和

現(xiàn)象：降負(fù)荷過程中，給水長(zhǎng)時(shí)間不降，導(dǎo)致主汽壓力偏高，主汽溫降低

過程：降負(fù)荷前：13：02：16負(fù)荷600MW，煤量260噸，給水設(shè)定值1870，給水實(shí)際值1883。13：14：24，負(fù)荷降至573MW，煤量降至241噸，給水設(shè)定值降至1730.8，給水實(shí)際值1779.6，之后給水泵指令開始下降，2秒后運(yùn)行手動(dòng)切協(xié)調(diào)。此時(shí)主汽壓力升至24 .5MPa，屏過出口溫度有533/549降至505/519，高過出口主汽溫度由572/573降至579/574。

分析：降負(fù)荷前，因主汽壓力長(zhǎng)時(shí)間低于設(shè)定值，一直去加煤加水。但因給水泵出力達(dá)上限，水加不上去，汽壓上不去，給水設(shè)定值一直高于實(shí)際值。降負(fù)荷前，SP-PV為70噸。

降負(fù)荷過程中，煤量由260降至241的過程中，水的設(shè)定值由1870降至173

0.8，總降低139.2噸。直至13：14：26，設(shè)定值降至比實(shí)際值低，給水泵轉(zhuǎn)速才下降。整個(gè)過程中，給水設(shè)定值動(dòng)作正常，只是用12分鐘的時(shí)間才把設(shè)定值高于實(shí)際值的那部分減下來。但與此同時(shí)，因煤按負(fù)荷減下去了，導(dǎo)致水多煤少，主汽壓力升高，汽溫下降。

直接原因：降負(fù)荷前，給水設(shè)定值高于實(shí)際值。降負(fù)荷前，因主汽壓力長(zhǎng)時(shí)間低于設(shè)定值，一直去加煤加水。但因給水泵出力達(dá)上限，水加不上去，汽壓上不去，給水設(shè)定值一直高于實(shí)際值。降負(fù)荷前，SP-PV為70噸。且只有在SP-PV小于0時(shí)，給水泵指令才會(huì)降。

2.3減溫水控制異常造成的設(shè)定值與實(shí)際值偏差大

現(xiàn)象：負(fù)荷593MW，負(fù)荷穩(wěn)定，給水、汽泵、中間點(diǎn)溫度、協(xié)調(diào)切手動(dòng)

過程：10：40至11：10，因主汽壓力偏低，煤量從252加至271，但因減溫水由79降至0（給水設(shè)定值減小44.8噸），給水設(shè)定值由1893降至1868，即主汽壓力偏低加水35噸。

此后至11：30左右，主汽壓力相對(duì)穩(wěn)定，但因減溫水由0加至69，導(dǎo)致給水設(shè)定值增大39噸，達(dá)1937。因給水出力達(dá)上限，實(shí)際給水量未變，偏差大于53噸，無延時(shí)切給水總站、兩臺(tái)汽泵自動(dòng)，同時(shí)中間點(diǎn)溫度和鍋爐主控隨之切手動(dòng)。減溫水的大量噴入，加快了給水設(shè)定值增長(zhǎng)的過程，給水很快切手動(dòng)。

上述兩種現(xiàn)象的產(chǎn)生只能從運(yùn)行的操作方面進(jìn)行調(diào)整，解決方法：

a、在給水出力已達(dá)上限后，若給水設(shè)定值大于實(shí)際值，這時(shí)即使主汽壓力上不去，也不要去提高主汽壓力設(shè)定值了，有可能的話甚至可以稍微降低主汽壓力設(shè)定值。因?yàn)榇藭r(shí)水加不上去了，通過主汽壓力偏差只能加煤，這時(shí)在保證汽溫的情況下可稍微提高中間點(diǎn)溫度的設(shè)定值，通過中間點(diǎn)溫度加煤。這樣既能保證煤加進(jìn)去，提升主汽壓，又可以減小給水設(shè)定值上升的幅度，從而減少給水偏差大切手動(dòng)的可能。

b、如果不能同時(shí)兼顧主汽壓上來，汽溫又不超溫，則需要通過降負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]廣東粵電大埔發(fā)電有限公司.公共及輔助系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程[S].梅州：廣東粵電大埔發(fā)電有限公司運(yùn)行部，2016.

[2]廣東粵電大埔發(fā)電有限公司.化學(xué)運(yùn)行規(guī)程[S].梅州：廣東粵電大埔發(fā)電有限公司運(yùn)行部，2016.

（作者單位：大唐三門峽發(fā)電有限責(zé)任公司）