超(超)临界火电机组给水自动切换控制研究

曹浩，李明，谢国鸿，蒋伯华

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

超(超)临界火电机组给水自动切换控制研究

曹浩，李明，谢国鸿，蒋伯华

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

进行了超(超)临界汽轮发电机组智能控制系统给水自动切换控制研究，提出了给水智能切换需满足的条件及切换策略。并在国电哈密电厂2×660 MW工程中成功实现了给水自动切换功能，给水自动切换过程参数稳定，达到预期目标。

智能启机；给水；自动切换；超(超)临界

超(超)临界机组发电技术具有良好的低污染及节能效果，近年来，我国的超(超)临界机组在国内火电装机容量占比已经超过20%，且随着近几年电力建设的逐步推进，这一比重将会越来越高。由于超(超)临界机组设备数量多，运行参数高，被控参数耦合特性复杂，工艺系统关联性趋于更加紧密，运行工况转变更为快速，如果单靠人工操作，需要运行人员具有较高的技术水平和全局控制观念，难度较大。而且超(超)临界机组运行涉及大量设备启停切换、参数动态调整，使操作人员在限定的时间内为应对运行工况精神高度紧张、劳动强度大、风险性大幅度提高，操作准确性难以把握，容易使机组偏离最佳启停运行曲线，导致机组启停时间变长，效率降低，甚至危及设备安全。因此在超(超)临界机组运行过程中采用智能控制系统(thermai power unit intelligent control system，简称PIC)具有重要意义。PIC控制基本原则是将电厂运行规程转化为逻辑组态，其流程严格遵循规程步骤，控制参数严格满足规程要求，保证了设备操作的过程严谨，极大避免运行人员误操作可能，降低人员强度，提高设备安全性。

超(超)临界机组智能启机过程中给水自动切换属于危险性较大的操作，对机组运行影响很大，稍有不慎就会引起给水流量大幅波动、主汽温度大幅变化，严重影响机组的安全运行，甚至导致非计划停运。即使是熟练的运行人员，由于需要监视的测点、进行的操作较多而使得并泵时间增长，影响机组运行的经济性。因此，智能启机过程给水智能切换控制技术是PIC控制中的关键点之一，对满足多个阶段给水自动需求，保证给水流量在各个阶段切换中相对稳定，并缩短切换的时间具有极其重要的意义。

本文结合国电哈密电厂2×660 MW超超临界机组中的2号机组对智能启机过程给水自动切换控制技术进行了研究。该电厂2台机组共用1台30%容量电动给水泵组，由电动机直接驱动给水泵。每台机组各配置1台100%容量的汽动给水泵组。机组启动时，先通过电动给水泵往锅炉供水，当负荷升高到一定值时，适时切换至汽动给水泵上水。基于给水手动切换存在操作复杂、涉及参数众多、危险性较高等因素，文中将通过设计智能给水切换控制系统来实现智能启机过程给水自动切换。

1 给水智能切换控制策略

1.1 给水智能切换控制要求

智能启机过程中，给水智能切换控制技术需要满足各阶段的控制需求。

1)低负荷运行阶段。保证电泵工作在安全区，采用电泵定速，由给水旁路调节阀控制流量，使总给水流量满足最小流量的需求；

2)给水旁路自动切为主路阶段。随着给水流量需求的逐步增大，给水旁路调节阀开度也逐渐开大，此时需要打开主给水电动门，并切换为由电泵来控制给水流量；

3)汽泵并入电泵阶段。电泵一般只有30%～50%的容量，因此在一定负荷条件下，需要自动完成汽动给水泵挂闸升速、与电泵并泵、电泵自动退泵等操作。

1.2 给水智能切换控制解决策略

一般来说，给水泵并泵可以分为电泵运行时首台汽泵并入、汽泵运行时第2台汽泵并入、1台汽泵运行时电泵并入3种情况，其并泵思路与过程均基本类似。文中以2号机组为例来进行阐述，该机组是典型的“电泵运行时汽泵并入”，配备的是不可调速电泵。

并泵前，系统调用“并入汽泵、退出电泵”子功能组。功能组启动需满足以下条件。

1)机组功率＞125 MW；2)机组功率稳定；3)给水旁路调节阀自动；4)主给水电动阀未开；5)电泵运行且电泵再循环调节阀自动；6)电动给水泵出口电动门开；7)汽泵在遥控位；8)汽泵未出力；9)汽泵再循环调节阀＞90%；10)汽泵转速偏差稳定。

上述条件若满足，则执行步序流程，如图1所示。

图1 智能给水切换流程图

开始并泵后，汽泵按升速曲线向目标值进行升速，直到汽泵出口压力与给水操作台前压力的差值绝对值不超过0.3 MPa，停止升速。然后缓慢开启汽泵出口电动门至全开位。开门后，判断汽泵是否出力，“汽泵已出力”条件为:开出口门前汽泵入口流量大于300 t/h，且汽泵出口压力与给水操作台前压力的差值大于0.4 MPa。若条件不满足，则汽泵继续按照升速曲线向目标值升速，直到“汽泵已出力”条件满足后停止升速。此时汽泵仍为手动，电泵再循环调节阀切手动，用2 min左右全开。然后缓慢关闭电泵出口门直至全关，并汽泵退电泵流程结束。并泵过程中，汽泵再循环调节阀保持全开，到300 MW左右再投自动。

以上过程中，运行人员随时可以按下停止按钮，以结束并泵过程；停止后若并泵条件满足，仍可重新按下并泵按钮，给水泵将按以上流程继续并泵。

2 给水智能切换现场实现

该机组给水智能切换控制系统中，PIC智能启机系统处于升负荷阶段，负荷升至145 MW且满足1.2节所述各条件，开始进行并入汽泵退出电泵操作。

图2为2号机组并泵过程各相关参数趋势图。

图2 并汽泵退电泵过程相关参数趋势图

从图2可以看出，整个自动并泵过程给水平台出水压力变化稳定，给水流量波动较小，完全满足运行要求。

3 结论

通过研究超(超)临界机组智能启机过程给水智能切换控制策略，提出具体的自动给水切换的要求及切换流程，在国电哈密2×660 MW机组上首次成功实现了给水智能切换控制，智能切换过程平稳可靠，参数扰动小。智能启机过程给水智能切换控制成功实现，其意义如下。

1)提高机组安全性

给水泵并泵属于汽机侧危险性较大的操作，操作不当容易引起跳机。PIC系统根据实际机组运行规程和经验设计有针对性的特殊功能模块，自动、实时完成切换操作，保证运行参数变化平稳，大大减少了并泵工况的危险性；

2)提高运行过程经济性

优化的PIC系统采用先进控制算法和策略，通过将主要参数精确、稳定地控制在运行效率最高的数值附近，不仅是变工况操作时运行参数平稳，还可以最大限度地提高机组变工况运行的经济性。

3)提高机组自动化水平

自动并泵属于给水全程自动的子控制系统，其切换的智能化可以实现机组给水的全程自动控制，无需人工手动干预，从本质上提高了机组整体的自动化水平和运行效率。

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Study on automatic feedwater transition for ultra supercritical thermal power units

CAO Hao，LI Ming，XIE Guohong，JIANG Bohua
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

This paper analyzes the automatic feedwater transition of thermal power unit intelligent control system，and proposes the necessary conditions and strategies of feedwater intelligent transition.The study was used in the project of Guodian Hami Power Plant，and the trend of relative parameters during the process of transition was stable to meet the requirement.

intelligent start；feed water；automatic feedwater transition；ultra super-critical

TM621.3

B

1008-0198(2017)01-0050-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.01.012

曹浩(1982)，男，博士，工程师，从事方向为旋转机械故障诊断。

2016-07-22