600MW超臨界機(jī)組一次風(fēng)機(jī)RB失敗原因分析及對(duì)策

摘 要：分析某廠1號(hào)600MW超臨界機(jī)組進(jìn)行一次風(fēng)機(jī)跳閘RB試驗(yàn)引起一次風(fēng)母管壓力和爐膛負(fù)壓耦合振蕩并造成機(jī)組跳閘的原因，提出PID調(diào)節(jié)參數(shù)的整定計(jì)算方法和采取偏差限幅和前饋的措施。經(jīng)過參數(shù)修改完善后，保證了機(jī)組一次風(fēng)機(jī)RB成功和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：一次風(fēng)機(jī)RB； 一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)； 爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)； PID調(diào)節(jié)參數(shù)；耦合；振蕩

某電廠1號(hào)機(jī)組為東方三大動(dòng)力廠生產(chǎn)的600MW超臨界燃煤機(jī)組，該機(jī)組在小修后進(jìn)行一次風(fēng)機(jī)跳閘RB試驗(yàn)時(shí)，引起一次風(fēng)壓和爐膛負(fù)壓的大幅度周期性振蕩，最終因?yàn)闋t膛負(fù)壓過低觸發(fā)鍋爐MFT，試驗(yàn)失敗。

通過分析，認(rèn)為失敗是原因是一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)PID參數(shù)和爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)PID參數(shù)整定過強(qiáng)，造成一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)與爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)形成耦合共振。采取優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)和設(shè)置調(diào)節(jié)系統(tǒng)偏差限幅的措施，能夠有效避免一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)與爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)形成耦合振蕩，保證RB試驗(yàn)成功和系統(tǒng)運(yùn)行安全[1-2]。

1 一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)過程

機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)手動(dòng)停運(yùn)A一次風(fēng)機(jī)，觸發(fā)一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作。一次風(fēng)母管壓力和一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉形成了非線性等幅振蕩；爐膛負(fù)壓和引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度形成振蕩，最后爐膛負(fù)壓降至極限值，觸發(fā)爐膛負(fù)壓低低鍋爐MFT。調(diào)節(jié)過程如圖1所示：

2 原因分析

一次風(fēng)母管壓力和爐膛負(fù)壓的波動(dòng)頻率相同、相位相同，調(diào)節(jié)系統(tǒng)相互影響和耦合，原PID參數(shù)已經(jīng)無法完成系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，引起一次風(fēng)壓和爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)振蕩。主要原因是一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)回路中PID參數(shù)過強(qiáng)，在單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，PID調(diào)節(jié)作用還要增加一倍，惡化了一次風(fēng)壓的調(diào)節(jié)；其次，爐膛負(fù)壓的PID調(diào)節(jié)作用也偏強(qiáng)，當(dāng)與一次風(fēng)調(diào)節(jié)形成共振耦合時(shí)，負(fù)壓調(diào)節(jié)會(huì)進(jìn)一步惡化。

2.1 一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)參數(shù)分析

該機(jī)組一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定為：K=6.25，Kp=1.1，Ti=20秒，整定過程如表1所示。

根據(jù)《火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)程》，一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)擾動(dòng)試驗(yàn)的性能指標(biāo)滿足要求。檢查磨煤機(jī)跳閘一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)曲線，風(fēng)壓波動(dòng)<0.5kPa，在2個(gè)衰減振蕩周期內(nèi)穩(wěn)定。從這些看來，PID調(diào)節(jié)參數(shù)都是合適的，但由于一次風(fēng)母管壓力直接影響到進(jìn)入爐膛的煤粉量，在整定PID參數(shù)時(shí)，還要充分考慮到實(shí)際工藝系統(tǒng)的安全性。

從比例作用來看，當(dāng)一次風(fēng)母管壓力變化

就會(huì)引起兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉100%的變化。當(dāng)發(fā)生一次風(fēng)機(jī)RB時(shí)，比例作用還要增加1倍，即本次RB過程中一次風(fēng)壓變化量 P=4.4kPa，比例作用會(huì)引起一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉變化量為60.5%，從工藝安全角度是不合適的。

從積分作用來看，當(dāng)一次風(fēng)母管壓力偏差Dev=4kPa時(shí)，積分作用速率為1.25%/秒，根據(jù)一次風(fēng)壓的響應(yīng)速度，其作用還是比較強(qiáng)烈的，同時(shí)考慮一次風(fēng)機(jī)實(shí)際動(dòng)葉有5秒延時(shí)，動(dòng)葉控制偏差會(huì)有1.25 5=6.25%的偏差，積分作用就更加強(qiáng)烈了。

表2列出了4個(gè)典型電廠的一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)比?？梢钥闯?，該機(jī)組的一次風(fēng)母管壓力調(diào)節(jié)參數(shù)整定得比較強(qiáng)烈。比例作用至少要減弱一半（Kp=0.35～0.6），積分作用至少要減弱2/3（Ti=50～90秒），才能保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)參數(shù)分析

該機(jī)組爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定為K=0.05，Kp=0.15，Ti=40秒，滿足《火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)程》要求。

從比例作用來看，當(dāng)爐膛負(fù)壓變化

就會(huì)引起兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉100%的變化，實(shí)際負(fù)壓不可能變化這么大，因此比例控制作用是合適的。

從積分作用來看，當(dāng)爐膛負(fù)壓偏差Dev=1000Pa時(shí)，積分作用速率為1.25%/秒，根據(jù)爐膛負(fù)壓的響應(yīng)速度，其作用是比較強(qiáng)烈的。另外PID輸入沒有偏差限幅，在出現(xiàn)較大偏差時(shí)，容易引發(fā)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

表3列出了4個(gè)典型電廠的爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)比?？梢钥闯?，該機(jī)組的爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)的積分參數(shù)Ti整定得比較強(qiáng)烈。積分時(shí)間需要增大2～8倍，并優(yōu)化前饋量，才能保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 對(duì)策

為了保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，采取如下對(duì)策：

（1）減弱一次風(fēng)母管壓力的調(diào)節(jié)作用，比例調(diào)節(jié)參數(shù)由Kp=1.1，降低到Kp=0.35～0.6；積分時(shí)間由Ti=20秒，增大到Ti=50～90秒。

（2）減弱爐膛負(fù)壓的積分調(diào)節(jié)作用，積分時(shí)間由Ti=40秒，增大到Ti=100秒。

（3）優(yōu)化一次風(fēng)母管壓力和爐膛負(fù)壓的控制策略，增加PID輸入偏差限幅功能，或在輸入偏差較大時(shí)，動(dòng)態(tài)減弱積分作用。

4 結(jié)語

在電站鍋爐自動(dòng)控制回路中，一次風(fēng)壓和爐膛負(fù)壓的控制對(duì)象復(fù)雜多變，相互間耦合強(qiáng)烈，參數(shù)整定不好時(shí)，容易發(fā)生振蕩。在參數(shù)整定時(shí)既要保證充足的穩(wěn)定余量，還需滿足工藝系統(tǒng)的安全要求，通常采用前饋等控制策略來加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，而弱化PID的閉環(huán)調(diào)節(jié)作用，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，還常常采用一些如PID偏差輸入限幅、PID變參數(shù)等控制策略，以提高系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]裴振坤， 羅志浩. 600 MW超臨界機(jī)組的一次風(fēng)壓力控制優(yōu)化及調(diào)整[J]. 浙江電力， 2009， （4）： 38-40.

[2]陳小強(qiáng)， 尹峰， 羅志浩.1000MW超超臨界機(jī)組RUNBACK功能試驗(yàn)及其分析[J].浙江電力，2008， 27（1）：23-26.

作者簡(jiǎn)介：

蔡?。?983-），男，湖南益陽人，工程師，長(zhǎng)期從事火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的維護(hù)管理、試驗(yàn)、系統(tǒng)分析與優(yōu)化、可靠性分析工作.