200 MW机组给水系统自动控制策略研究与应用

马一鸣,朱东歌,罗海荣,马瑞,刘佳

(国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏 银川 750011)

近年来，随着发电厂“节能降耗”工作的深入开展[1]，提高机组运行的经济性显得越来越重要。给水泵是火力发电机组电耗较大的辅机设备之一，很多火力发电机组都对其进行了变频改造以达到减少厂用电耗提高经济效益的目的[2-9]。该厂1号机组原A、B两台给水泵均由液力耦合器调节转速，现将B泵改为变频调节转速，本文通过现场数据分析设计了B给水泵自动控制策略，并完成现场测试试验，以保障机组的安全运行。

1 给水泵常用调速方式

转速调节以液力耦合器和变频器最为常见:液力耦合器是一种液力传动装置，主要由壳体、泵轮、涡轮3个部分组成。其具有调速范围宽、无电气连接、对环境要求低、技术成熟、结构简单、维修方便、价格便宜、对精度要求低、功率范围宽等特点。液力耦合器早在1986年就已被列为国家重点推广的节能产品，已经在所有工业领域几乎被广泛应用。

变频调速器是将一恒定电压、频率的电源在变频器内部经整流后变成直流,再经过逆变器转换成频率与电压比值一定、电压/频率连续可调的三相交流电源。高压变频器具有调速范围宽、可调节性强、低损耗等优点，但对供电质量要求较高。近年来，高压变频器在可靠性、降低对电网污染和对人体辐射等方面进行了较大幅度改善，也日益被应用在多个领域。

2 给水系统自动控制策略设计

该电厂1号机组配备A、B两台给水泵，一运一备。改造前两台给水泵均由液力耦合器调节转速，其中前置泵由电动机的一端直接驱动，给水泵由电机另一端通过液力耦合器驱动，他们之间由叠片式挠性联轴器连接[10]。应电厂生产需要，对B给水泵进行变频改造：在不拆除液力耦合器情况下，对B给水泵加装电动机变频装置，A给水泵保持不变。为了适应新的调节方式，设计给水泵自动控制策略。

2.1 设计给水泵转速与液力耦合器指令、变频器频率指令分段函数

首先，给水控制策略中保留A给水泵勺管控制回路，增加一套B给水泵变频调节回路，通过改变频率调节泵的转速，并且重新整定控制器参数，保证汽包水位控制稳定，两路自动互锁，保证同一时间只有一套给水自动调节回路运行[1,11-12]。然后，在A、B给水泵分别单泵运行时，从机组各负荷段运行历史数据中得出A给水泵转速与液力耦合器指令的对应关系及B给水泵转速与变频器频率指令的对应关系(见表1)。最后，根据A泵液力耦合器指令与B泵变频器指令设计分段函数F(x)为(34,48)、(40,57)、(44,67)、(52,76)、(58,80)、(64,85)、(72,89)，并将F(x)写入到机组控制逻辑中。

表1 转速与液力耦合器指令、变频器频率指令分段函数

2.2 设计A给水泵联锁启动控制策略

正常工况下，A给水泵投入备用，A给水泵本身是停止的。当出现B给水泵变频方式运行中跳闸后，给水指令保持及联锁启动A给水泵。给水指令保持的目的是保持B给水泵变频方式跳闸时间时的变频器指令，通过控制回路设置的分段函数F(x)的对应关系，快速提升A泵液力耦合器指令到给水泵实际要求的转速，保证两台给水泵的转速大致相同，联锁启动控制策略如图1、图2所示。

图1 A泵联锁启动控制逻辑

图2 A泵液力耦合器指令跟踪B泵变频器指令控制逻辑

3 给水泵联锁控制策略实际应用

对设计的给水泵联锁控制策略进行试验，机组功率在180 MW，B给水泵运行，A给水泵投入备用，联锁功能投入。联锁试验时手动急停B给水泵，模拟B给水泵发生事故跳闸，联锁启动A给水泵，试验过程机组各主要参数见表2。

从表2可以看出，控制策略能够满足机组实际运行，并且机组未发生汽包水位跳闸，B给水泵变频自动调节与联锁功能可以正常投入。

表2 联锁启动试验过程机组各主要参数

4 结 语

本文针对某200 MW火电机组给水系统设计出一种新的自动控制策略，通过机组运行时进行给水泵无扰切换试验且未发生机组跳闸，证明该自动控制策略具有可行性，能够保障机组给水系统安全稳定运行。