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1  引言

    紅雁池第二發(fā)電廠（以下簡稱為紅二電廠）一期工程單臺機(jī)組裝機(jī)容量200MW，鍋爐額定蒸發(fā)量670t/h（投抽汽），兩臺調(diào)速給水泵一用一備，給水泵最大出力800t/h，額定轉(zhuǎn)速5 834rpm。由于各方面因素影響，一期工程給水全程控制未能很好地利用DCS系統(tǒng)來解決系統(tǒng)組態(tài)的不足，未能實(shí)現(xiàn)真正的給水全程控制。為方便對比分析，筆者將在以下內(nèi)容中同時介紹典型的給水全程控制系統(tǒng)和紅二電廠的給水全程控制系統(tǒng)情況。

2  給水全程控制關(guān)鍵問題

圖1  給水系統(tǒng)簡圖

    一般常規(guī)的汽包水位三沖量控制系統(tǒng)只是在機(jī)組負(fù)荷達(dá)到70%以上才能投入正常運(yùn)行，隨著機(jī)組容量的不斷增大，運(yùn)行參數(shù)的不斷提高，運(yùn)行人員在啟動停止過程中的操作越來越頻繁，給水全程控制為這些問題提供了解決辦法。

    所謂給水全程自動控制是指鍋爐自啟動到正常運(yùn)行再到停火冷卻全過程均為自動調(diào)節(jié)，其任務(wù)是：在從鍋爐點(diǎn)火升溫升壓開始至滅火冷卻降溫降壓的整個過程中，控制鍋爐給水流量保證汽包水位維持在允許范圍內(nèi)，圖1為紅二電廠一期工程給水系統(tǒng)簡圖。

    若要實(shí)現(xiàn)給水全程自動控制，則系統(tǒng)必須具備以下功能。

    (1)  既可以通過改變調(diào)節(jié)門開度來改變給水流量（即改變給水管路阻力）以維持負(fù)荷下的汽包水位，也可以通過改變電動調(diào)速給水泵轉(zhuǎn)速（即改變給水壓力）以維持高負(fù)荷下的汽包水位。

    (2)  高、低不同負(fù)荷下，隨著負(fù)荷的變化，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)單沖量和三沖量的無擾切換。

    (3)  在高、低負(fù)荷的不同情況下，給水流量相差較大，必須在測量上采用兩套裝置進(jìn)行測量，并解決切換問題。

3  主路、旁路給水調(diào)節(jié)閥的切換

    在給水全程自動控制中，低負(fù)荷時通常使用旁路給水閥控制給水流量，紅二電廠旁路閥最大通流量約為260t/h（即最大給水流量的32%）；高負(fù)荷時，用主路給水閥控制給水流量，電動調(diào)速給水泵啟動轉(zhuǎn)速約為4 000rpm。

圖2  主路、旁路調(diào)閥切換原理

    其中，SFT1：當(dāng)HLM=0時，輸出為200；當(dāng)HLM=1時，輸出為160。SFT2：當(dāng)HLM=0時，輸出等于旁路PID；當(dāng)HLM=1時，輸出為0。SFT3：當(dāng)HLM=0時，輸出為0；當(dāng)HLM=1時，輸出等于主路PID。S/MA：狀態(tài)信號為“0”自動，狀態(tài)信號為“1”時手動。其中，“MAN”為條件手動；“LMT”為速率限制器；“HLM”為高限報警，報警輸出為“1”；W為主蒸汽流量。

    如圖2所示：

    (1)  在鍋爐點(diǎn)火并網(wǎng)后，小負(fù)荷（蒸汽流量小于200t/h，即小于熱負(fù)荷的25%）時，高限報警器HLM輸出為“0”，SFT2輸出為旁路調(diào)節(jié)器輸出。SFT3輸出為0，鍋爐給水由旁路調(diào)閥控制，主路調(diào)節(jié)器PID手動輸出。跟蹤旁路閥閥位值。

    (2)  當(dāng)蒸汽流量大于200t/h時，高限報警器HLM輸出為“1”，SFT2輸出為0，SFT3輸出為主路調(diào)節(jié)器輸出。鍋爐給水由主路調(diào)閥控制，旁路調(diào)節(jié)器PID手動，輸出跟蹤主路閥閥位置。此時，SFT1輸出160t/h，即高限報警器設(shè)定值改變?yōu)楦哂?/SPAN>160t/h報警。所以當(dāng)蒸汽流量在大于200t/h而將主路切為自動后，若其流量再次小于200t/h，它不會將主路控制切為旁路控制，而是當(dāng)蒸汽量小于160t/h時，才將其切換為旁路控制，從而起到了一個滯環(huán)作用，防止閥門反復(fù)切換。

    (3)  由于兩個閥門的流量是不同的，所以兩個閥門的開關(guān)速度應(yīng)該不同，可以通過試驗的辦法調(diào)整LMT1和LMT2的參數(shù)，使兩路調(diào)閥在切換過程中給水流量保持相當(dāng)。

    (4)  調(diào)節(jié)閥的切換與截門的切換應(yīng)密切配合，截門的開啟應(yīng)在調(diào)閥投入工作之前，如用邏輯順序控制，則簡易原理圖如圖3所示，即蒸汽流量大于160t/h時，開啟截門；小于120t/h時關(guān)閉截門。

圖3  截門控制

    (5)  ‘MAN’條件手動的基本原則為：旁站控制、調(diào)閥控制、調(diào)速泵單沖量控制、三沖量控制，這四套系統(tǒng)只能有一套工作在自動控制狀態(tài)，即另外三套系統(tǒng)手動狀態(tài)相“與”后取“非”，然后輸入作為本控制系統(tǒng)“條件手動”的信號，如果其它三套系統(tǒng)中有一套是位于自動狀態(tài)“0”，則本系統(tǒng)‘MAN’輸入為“1”，不能切自動。

4  主調(diào)節(jié)器閥，給水泵切換

    主路給水調(diào)閥控制與調(diào)速泵給水控制切換原理和主路調(diào)閥控制與旁路調(diào)閥控制切換原理相同，但原設(shè)計調(diào)節(jié)閥切換到調(diào)速泵的條件為蒸汽量大于30%（即240t/h），并且調(diào)門開度大于90%，即主調(diào)閥調(diào)節(jié)范圍為160~240t/h，這樣范圍較小，系統(tǒng)切換過于頻繁。一般情況下，當(dāng)蒸汽流量大于400t/h時切換調(diào)速泵控制給水流量，滯回值360t/h，即當(dāng)蒸汽流量小于360t/h時，切回到主調(diào)閥控制。

5  單沖量、三沖量切換

    與上述幾種情況不同，單沖量、三沖量系統(tǒng)切換是針對同一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)―給水泵勺管，即為兩個控制回路分別控制同一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，原理見圖4。

    鍋爐在不同負(fù)荷和參數(shù)時，其給水被控對象的動態(tài)特性是不同的，低負(fù)荷時由于蒸汽參數(shù)低，負(fù)荷變化小，假水位現(xiàn)象不嚴(yán)重，