200 MW機(jī)組給水系統(tǒng)自動控制策略研究與應(yīng)用

馬一鳴,朱東歌,羅海榮,馬瑞,劉佳

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750011)

近年來，隨著發(fā)電廠“節(jié)能降耗”工作的深入開展[1]，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性顯得越來越重要。給水泵是火力發(fā)電機(jī)組電耗較大的輔機(jī)設(shè)備之一，很多火力發(fā)電機(jī)組都對其進(jìn)行了變頻改造以達(dá)到減少廠用電耗提高經(jīng)濟(jì)效益的目的[2-9]。該廠1號機(jī)組原A、B兩臺給水泵均由液力耦合器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，現(xiàn)將B泵改為變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，本文通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)了B給水泵自動控制策略，并完成現(xiàn)場測試試驗(yàn)，以保障機(jī)組的安全運(yùn)行。

1 給水泵常用調(diào)速方式

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以液力耦合器和變頻器最為常見:液力耦合器是一種液力傳動裝置，主要由殼體、泵輪、渦輪3個部分組成。其具有調(diào)速范圍寬、無電氣連接、對環(huán)境要求低、技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、價格便宜、對精度要求低、功率范圍寬等特點(diǎn)。液力耦合器早在1986年就已被列為國家重點(diǎn)推廣的節(jié)能產(chǎn)品，已經(jīng)在所有工業(yè)領(lǐng)域幾乎被廣泛應(yīng)用。

變頻調(diào)速器是將一恒定電壓、頻率的電源在變頻器內(nèi)部經(jīng)整流后變成直流,再經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成頻率與電壓比值一定、電壓/頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。高壓變頻器具有調(diào)速范圍寬、可調(diào)節(jié)性強(qiáng)、低損耗等優(yōu)點(diǎn)，但對供電質(zhì)量要求較高。近年來，高壓變頻器在可靠性、降低對電網(wǎng)污染和對人體輻射等方面進(jìn)行了較大幅度改善，也日益被應(yīng)用在多個領(lǐng)域。

2 給水系統(tǒng)自動控制策略設(shè)計(jì)

該電廠1號機(jī)組配備A、B兩臺給水泵，一運(yùn)一備。改造前兩臺給水泵均由液力耦合器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，其中前置泵由電動機(jī)的一端直接驅(qū)動，給水泵由電機(jī)另一端通過液力耦合器驅(qū)動，他們之間由疊片式撓性聯(lián)軸器連接[10]。應(yīng)電廠生產(chǎn)需要，對B給水泵進(jìn)行變頻改造：在不拆除液力耦合器情況下，對B給水泵加裝電動機(jī)變頻裝置，A給水泵保持不變。為了適應(yīng)新的調(diào)節(jié)方式，設(shè)計(jì)給水泵自動控制策略。

2.1 設(shè)計(jì)給水泵轉(zhuǎn)速與液力耦合器指令、變頻器頻率指令分段函數(shù)

首先，給水控制策略中保留A給水泵勺管控制回路，增加一套B給水泵變頻調(diào)節(jié)回路，通過改變頻率調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，并且重新整定控制器參數(shù)，保證汽包水位控制穩(wěn)定，兩路自動互鎖，保證同一時間只有一套給水自動調(diào)節(jié)回路運(yùn)行[1,11-12]。然后，在A、B給水泵分別單泵運(yùn)行時，從機(jī)組各負(fù)荷段運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)中得出A給水泵轉(zhuǎn)速與液力耦合器指令的對應(yīng)關(guān)系及B給水泵轉(zhuǎn)速與變頻器頻率指令的對應(yīng)關(guān)系(見表1)。最后，根據(jù)A泵液力耦合器指令與B泵變頻器指令設(shè)計(jì)分段函數(shù)F(x)為(34,48)、(40,57)、(44,67)、(52,76)、(58,80)、(64,85)、(72,89)，并將F(x)寫入到機(jī)組控制邏輯中。

表1 轉(zhuǎn)速與液力耦合器指令、變頻器頻率指令分段函數(shù)

2.2 設(shè)計(jì)A給水泵聯(lián)鎖啟動控制策略

正常工況下，A給水泵投入備用，A給水泵本身是停止的。當(dāng)出現(xiàn)B給水泵變頻方式運(yùn)行中跳閘后，給水指令保持及聯(lián)鎖啟動A給水泵。給水指令保持的目的是保持B給水泵變頻方式跳閘時間時的變頻器指令，通過控制回路設(shè)置的分段函數(shù)F(x)的對應(yīng)關(guān)系，快速提升A泵液力耦合器指令到給水泵實(shí)際要求的轉(zhuǎn)速，保證兩臺給水泵的轉(zhuǎn)速大致相同，聯(lián)鎖啟動控制策略如圖1、圖2所示。

圖1 A泵聯(lián)鎖啟動控制邏輯

圖2 A泵液力耦合器指令跟蹤B泵變頻器指令控制邏輯

3 給水泵聯(lián)鎖控制策略實(shí)際應(yīng)用

對設(shè)計(jì)的給水泵聯(lián)鎖控制策略進(jìn)行試驗(yàn)，機(jī)組功率在180 MW，B給水泵運(yùn)行，A給水泵投入備用，聯(lián)鎖功能投入。聯(lián)鎖試驗(yàn)時手動急停B給水泵，模擬B給水泵發(fā)生事故跳閘，聯(lián)鎖啟動A給水泵，試驗(yàn)過程機(jī)組各主要參數(shù)見表2。

從表2可以看出，控制策略能夠滿足機(jī)組實(shí)際運(yùn)行，并且機(jī)組未發(fā)生汽包水位跳閘，B給水泵變頻自動調(diào)節(jié)與聯(lián)鎖功能可以正常投入。

表2 聯(lián)鎖啟動試驗(yàn)過程機(jī)組各主要參數(shù)

4 結(jié) 語

本文針對某200 MW火電機(jī)組給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)出一種新的自動控制策略，通過機(jī)組運(yùn)行時進(jìn)行給水泵無擾切換試驗(yàn)且未發(fā)生機(jī)組跳閘，證明該自動控制策略具有可行性，能夠保障機(jī)組給水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。