350MW直流锅炉给水一键全程自动控制

2022-03-11丁永允赵奕州曲洪雄吴尚泽

自动化技术与应用 2022年2期

许淼,魏来,丁永允,赵奕州,曲洪雄,吴尚泽

(辽宁东科电力有限公司，辽宁沈阳 110179)

1 引言

辽宁大唐国际葫芦岛热电厂2×350MW新建工程每台机组配置1 台100%容量的汽动给水泵，两台机组共用一台50%容量的电动启动/备用给水泵，启动/备用给水泵与汽动给水泵的扬程相同。

给水泵汽轮机由北京电力设备总厂有限公司生产的TGQ10/6-1 型凝汽式汽轮机。给水泵组由沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司提供的多级离心泵，汽动给水泵主泵规格和型号为CHTZ6/6，前置泵型号为QG400/300S。电动给水泵泵体规格和型号为CHTZ4/6，电机型号为YSKS800-4，前置泵为QG350/250，液力偶合器为R17K400M。

2 给水一键全程自动控制介绍

“一键”指的是通过对机组及控制设备等工况的判断，可以一键投入适合于当前工况的自动控制模式，无需人为判断。“全程”指的是在锅炉点火、汽机冲转、发电机并网和机组带负荷及机组停运的全过程实现给水自动控制。并且在给水旁路及主路的相互切换时实现一键自动切换，在并汽泵与退电泵时也实现了一键自动控制[1]。给水一键全程自动控制流程图如图1所示。

由图1可见，给水一键自动控制的概念是通过机组当前的给水控制设备运行状态和相关参数自动判断出适合于机组当前工况的控制模式，当投入一键自动控制时，相应的控制模式随即自动投入。整个控制过程按机组的不同运行工况共设计了4个断点，分别为给水旁路向主路一键切换、一键切至汽泵给水、一键切至电泵给水和给水主路向旁路一键切换[2]。

图1 给水一键全程自动控制流程图

2.1 投入条件

运行人员可以通过人机交互画面上的给水一键自动控制的投入按钮进行投入操作，投入允许条件是（全部条件满足）：

◆锅炉给水流量大于330t/h。

◆锅炉已点火。

◆一键切至汽泵给水未在进行中。

◆一键切至电泵给水未在进行中。

◆电泵勺管或汽泵控制允许投入自动。

2.2 切除条件

运行人员可以通过人机交互画面上的给水一键自动控制的切除按钮或以下任意一个条件触发时切除一键自动控制：

◆锅炉给水流量小于310t/h。

◆锅炉未点火。

◆电泵勺管、给水旁路调节阀和汽泵控制均手动控制（脉冲）。

◆一键投入自动控制10秒后，自动控制投入失败。

3 控制模式

给水控制模式分为差压（高加入口压力与省煤器入口压力的差值，下同）控制和流量控制两种模式，可以实现无扰切换，无需人为切到手动再进行控制模式的切换。控制原则是低负荷时用差压控制，高负荷时为流量控制。差压控制模式时给水旁路自动调节给水流量，高负荷时由电泵勺管或汽泵来调节给水流量[3]。

差压控制和流量控制都是针对电泵勺管和汽泵来说的，对于给水旁路调节阀来说只能调节给水流量，在电泵勺管和汽泵在差压控制模式时才可以投入给水旁路自动。

3.1 电泵差压控制模式

当锅炉负荷小于30%BMCR，给水主路电动门在全关状态且电泵出口电动门全开，同时电泵出口压力比汽泵出口压力大于0．5MPa时，投入一键自动控制按钮则自动切至电泵差压控制模式。控制方式为：电泵勺管单回路控制给水差压，给水旁路调节门单回路控制给水流量，汽泵强制手动控制。

3.2 汽泵差压控制模式

当锅炉负荷小于30%BMCR，给水主路电动门在全关状态且汽泵出口电动门全开，同时汽泵出口压力比电泵出口压力大于0．5MPa时，投入一键自动控制按钮则自动切至汽泵差压控制模式。控制方式为：汽泵单回路控制给水差压，给水旁路调节门单回路控制给水流量，电泵勺管强制手动控制[4]。

3.3 电泵流量控制模式

当锅炉负荷大于30%BMCR，给水主路电动门未在全关状态且电泵出口电动门全开，同时电泵出口压力比汽泵出口压力大于0．5MPa时，投入一键自动控制按钮则自动切至电泵流量控制模式。控制方式为：电泵勺管单回路控制给水流量，同时给水旁路调节门强制手动控制，汽泵强制手动控制。

3.4 汽泵流量控制模式

当锅炉负荷大于30%BMCR，给水主路电动门未在全关状态且汽泵出口电动门全开，同时汽泵出口压力比电泵出口压力大于0．5MPa时，投入一键自动控制按钮则自动切至汽泵流量控制模式。控制方式为：汽泵单回路控制给水流量，同时给水旁路调节门强制手动控制，电泵勺管强制手动控制。

4 给水全程自动控制断点介绍

4.1 给水旁路向主路一键切换

由图2可见，给水旁路向主路一键切换的过程为：以给水流量的实际值与设定值的偏差的大小作为打开和中停给水主路电动门及关闭给水旁路调节门的依据：当给水流量的实际值减去设定值小于等于0t/h时，打开给水主路电动门，当给水流量的实际值减去设定值大于10t/h时，中停给水主路电动门；当给水流量的实际值减去设定值大于等于-5t/h 时，给水旁路调节门按照一定速率关闭给水旁路调节门；

图2 给水旁路向主路一键切换逻辑图

当给水主路电动门开度大于40%时，中停给水主路电动门，而后给水主路电动门将按照每次打开2秒，中停20秒的程序慢慢开启，直至给水主路电动门达到全开和给水旁路调节门全关的位置；

4.2 给水主路向旁路一键切换

由图3可见，给水主路向旁路一键切换过程为：以给水流量的实际值与设定值的偏差的大小作为关闭和中停给水主路电动门及打开给水旁路调节门的依据：当给水流量的实际值减去设定值大于等于0t/h时，关闭给水主路电动门；当给水流量的实际值减去设定值小于-10t/h时中停给水主路电动门；当给水流量的实际值减去设定值小于等于5t/h时，给水旁路调节门按照一定速率打开给水旁路调节门[5]。

图3 给水主路向旁路一键切换逻辑图

当给水主路电动门开度小于70%时，中停给水主路电动门，给水主路电动门将按照每次关闭2秒，中停20秒的程序慢慢关闭，直至给水主路电动门达到全关和给水旁路调节门全开的位置。

4.3 一键切至汽泵给水

由图4可知，开始条件为：汽泵出口电动门在全开位置，电泵控制可投入自动的条件满足且汽泵转速大于3100RPM；切换退出条件为：汽泵出口压力比电泵出口压力大于0．5Mpa或给水流量实际值与设定值偏差大于100t/h。

图4 一键切至汽泵给水逻辑图

切换开始后，电泵勺管投入自动状态，电泵和汽泵的再循环调节门投入自动状态，当电泵出口压力比汽泵出口压力大0．2Mpa 时，自动增加汽泵控制的指令；当汽泵出口压力与电泵出口压力差值在0．2Mpa 且给水流量实际值与设定值偏差在30t/h内时，延时5秒电泵勺管强制切到手动状态，延时10秒汽泵控制投入自动状态，再逐渐减小电泵勺管指令；当汽泵出口压力比电泵出口压力大于0．5Mpa时，一键切换至汽泵给水过程结束。

4.4 一键切至电泵给水

由图5可知，开始条件为：电泵出口电动门在全开位置，汽泵控制可投入自动的条件满足且电泵运行；切换退出条件为：电泵出口压力比汽泵出口压力大于0．5Mpa或给水流量实际值与设定值偏差大于100t/h。

图5 一键切至电泵给水逻辑图

切换开始后，汽泵控制投入自动状态，电泵和汽泵的再循环调节门投入自动状态；当汽泵出口压力比电泵出口压力大0．2Mpa 时，自动增加电泵勺管的指令；当汽泵出口压力与电泵出口压力差值在0．2Mpa 且给水流量实际值与设定值偏差在30t/h内时，延时5秒汽泵控制强制切到手动状态，延时10秒电泵勺管投入自动状态，再逐渐减小汽泵控制指令；当电泵出口压力比汽泵出口压力大于0．5Mpa时，一键切换至电泵给水过程结束[6]。

5 实际投入

2020年4月29日，1 号机组锅炉点火，运行人员投入给水一键全程自动控制，此时锅炉负荷小于30%BMCR，电泵运行，投入给水一键全程自动控制按钮则直接投入电泵差压控制模式，电泵勺管单回路控制差压，给水旁路调节阀单回路控制给水流量。随着锅炉负荷不断增大，需要给水旁路向主路切换，运行人员操作旁路向主路一键切换按钮，切换开始后，给水控制模式自动切换为电泵流量控制模式，电泵勺管调节给水流量。切换过程如图6所示。

由图6可见，旁路向主路一键切换开始时间为14：02：59，此时给水流量实际值和设定值都为419t/h，旁路调节阀开度为100%，根据旁路向主路一键切换的逻辑，给水流量实际值与设定值偏差为0t/h，开始逐渐关闭给水旁路调节阀，同时打开给水主路电动门，14：03：39给水流量实际值达到最大值478t/h，当给水主路电动门开度大于40%时，以给水主路电动门每打开指令2 秒中停20 秒的程序慢慢开启给水主路电动门直至全开，给水旁路调节阀慢慢关闭直至全关。14：20：19旁路向主路一键切换结束。

图6 旁路向主路一键切换趋势图

机组负荷增至50%BMCR，电泵出力不满足当前负荷需求，需要切换至汽泵运行，运行人员操作一键切至汽泵给水按钮，切换过程趋势如图7所示。

图7 一键切至汽泵给水趋势图

由图7可见，一键切至汽泵给水开始时间为19：04：28，此时电泵勺管在自动状态，汽泵控制在手动状态，给水流量为510t/h，电泵出口压力为14．73MPa，汽泵出口压力为14．17MPa，电泵再循环阀在自动状态且开度为0%，汽泵再循环阀在自动状态且开度为100%，按照一键切至汽泵给水逻辑，汽泵控制指令逐渐增加，使得汽泵出口压力与电泵出口压力偏差在0．2MPa以内时，电泵勺管强制切至手动状态，汽泵控制投入自动状态，这时逐渐减小电泵勺管开度，19：13：20 时汽泵出口压力比电泵出口压力大0．5MPa，一键切至汽泵给水过程结束，给水流量实际值与设定值最大偏差为39t/h。

2020年5月3日19：00 机组准备停机，当负荷降至50%BMCR左右时，需要切换至电泵给水，运行人员操作一键切至电泵给水按钮，切换过程趋势如图8所示。

图8 一键切至电泵给水趋势图

由图8可见，一键切至电泵给水开始时间为19：09：11，此时电泵勺管在手动状态，汽泵控制在自动状态，给水流量实际值和设定值都为443t/h，电泵出口压力为11．55MPa，汽泵出口压力为13．31MPa，电泵再循环阀在自动状态且开度为100%，汽泵再循环阀在自动状态且开度为36%，按照一键切至电泵给水逻辑，电泵勺管指令逐渐增加，使得电泵出口压力与汽泵出口压力偏差在0．2MPa以内时，汽泵控制强制切至手动状态，电泵勺管投入自动状态，这时逐渐减小汽泵控制指令，19：17：25 时电泵出口压力比汽泵出口压力大0．5MPa，一键切至电泵给水过程结束，给水流量实际值与设定值最大偏差为50t/h。

当机组负荷降至30%BMCR 左右时，运行人员操作主路向旁路一键切换按钮，切换过程趋势图如图9所示。

图9 主路向旁路一键切换趋势图

由图9可见，主路向旁路一键切换开始时间为20：11：45，此时给水流量实际值和设定值都为486t/h，旁路调节阀开度为0%，根据主路向旁路一键切换的逻辑，给水流量实际值与设定值偏差为0t/h，开始逐渐关闭给水主路电动门，同时打开给水旁路调节阀，当给水主路电动门开度小于70%时，以给水主路电动门每关闭指令2秒中停20秒的程序慢慢关闭给水主路电动门直至全关，20：26：59 给水流量实际值达到最小值445t/h，给水旁路调节阀慢慢开启直至全开。20：27：45主路向旁路一键切换结束。