孫陽1 ,劉本固1,張小慶1 ,畢軍1,王宏斌2 ,孫旭升2

　　1陜西美鑫產(chǎn)業(yè)投資有限公司錦陽電廠 陜西 銅川 727000

　　2中國能源建設集團西北電力試驗研究院有限公司 陜西 西安 710000

　　摘 要：依托陜西美鑫鋁鎂合金配套動力站工程發(fā)電機組，對電動調速給水泵參與進入汽動給水泵并列運行控制進行深入研究，通過試驗測算，控制模型選擇及建立，實現(xiàn)汽、電給水泵并列運行的給水自動全程控制。最終電動給水泵從機組啟動的備用泵，轉向全負荷階段的備用給水泵組，從而提高機組在給水系統(tǒng)的安全性及機組負荷的可利用率。通過機組調試過程中的建模、調整及實踐，形成適用于本機組的汽、電給水并列運行的最佳控制策略，也為該技術領域的控制技術提供一些借鑒經(jīng)驗。

　　關鍵詞：電動給水泵(電泵) 汽動給水泵(汽泵) 搶水 并列運行 給水自動

　　引言

　　對于火力發(fā)電廠，無論汽包爐還是直流爐，鍋爐給水系統(tǒng)作為機組控制的關鍵環(huán)節(jié)，尤為重要的，保證其給水控制平穩(wěn)、精準是機組整體安全、穩(wěn)定的關鍵因素。針對本工程配備二臺50%BMCR容量汽動給水泵，一臺50%BMCR容量電動調速給水泵，機組啟動初期使用電動給水泵，正常滿負荷時使用兩臺汽動給水泵，電動給水泵退出運行，當想讓電動給水泵與汽動給水泵因某些原因并列運行，如果不能保證并列運行的各泵出力和出口壓力，會出現(xiàn)給水泵之間的互相搶水問題。

　　1 電泵與汽泵并列運行的本質問題

　　當特殊工況時一臺汽動給水泵檢修且負荷大于50%BMCR時，需要一臺電動給水泵和一臺汽動給水泵并列運行。當兩臺汽動給水泵運行時，因其轉速對應的流量特性曲線相同，轉速相近時，兩臺泵的出力、出口壓力、流量基本相同，不會出現(xiàn)兩臺給水泵相互搶水的問題。但當電動給水泵與汽動給水泵并列運行時，由于其兩個的轉速-流量特性的不同，以及給水泵再循環(huán)調節(jié)閥調節(jié)波動等因素的影響，在機組變動負荷時，易造成電動給水泵與汽動給水泵的出力、流量比例失調，泵出口出現(xiàn)偏差，當?shù)竭_臨界值時，出口壓力較低的泵在其出口逆止門的壓差作用下關閉，失去了供水作用。當出現(xiàn)給水泵之間的相互搶水，引發(fā)給水流量的大幅波動，危及機組安全穩(wěn)定運行。在手動進行兩者并泵手動調整轉速偏置，保持兩泵之間的平衡，不但效率低下，同時增大了誤操作的幾率，影響了機組的安全穩(wěn)定運行。

　　2 電泵與汽泵并列運行控制設計思路

　　現(xiàn)行機組的電動給水泵與汽動給水泵組合方式并列運行時大多數(shù)機組采取的方法有兩種：1)電泵與汽泵的出力依靠運行人員不斷手動改變兩者的轉速指令的偏置，防止給水泵搶水，給運行人員增加了操作強度，易發(fā)生安全風險;2)電泵和汽泵各單獨設置一套調節(jié)系統(tǒng)，由于兩套調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)同一被調量，因此易出現(xiàn)兩套系統(tǒng)的互相擾動。

　　為了克服工作特性曲線不同的電泵與汽泵并列運行時給水泵之間相互搶水的問題，本文設計電泵與汽泵并列運行兩種控制方法，目的是能夠實時自動控制電泵與汽泵的轉速偏置，自動糾正電泵與汽泵之間的出力平衡，使運行中各給水泵的入口流量始終控制在設計出力比例，防止電動給水泵在變工況過程中出現(xiàn)并列運行的給水泵之間因出口壓力偏差大引發(fā)搶水而造成的流量大幅波動。

　　2.1 轉速對應勺管開度的開環(huán)控制

　　給水系統(tǒng)自動投入后，鍋爐負荷函數(shù)、過熱度閉環(huán)和變負荷預加量，共同折算省煤器入口給水流量總設定，通過PID控制轉換為汽泵的小機轉速指令設定，完成對給水流量的精確控制。因工程所設計的電動和汽動的給水泵均為同一廠家制造，且泵的參數(shù)基本接近，即同轉速下，出力基本一致，無非為驅動方式的差異。所以設計原則在電泵當電泵與汽泵并泵后，將公共轉速指令直接通過函數(shù)關系轉換為對應的勺管開度，將電泵的轉速控制直接納入進省煤器給水流量的轉速需求之中，在流量需求變化過程中，始終保持電泵與汽泵的轉速保持變化速率及輸出一致，即可實現(xiàn)兩者的平衡輸出。對比負荷變動過程將勺管與電泵轉速的對應關系一一測算,如圖1。

　　

　　圖1：勺管-電泵轉速對應關系圖

　　但在具體實現(xiàn)過程中，勺管不變的情況下，低負荷段隨著其給水再循環(huán)閥打開的情況下，電泵的轉速隨之大幅的的下降，而且不同給水壓力下，下降的幅度均不同(再循環(huán)開度越大，轉速下降的幅度越大;給水壓力越高，下降的幅度也越大)，此時需要對于勺管給予相應的補償，但補償?shù)南鄬﹄y度較大，需要對電泵進行更為精準的工作性能測算。如若未加修正，依然會因兩泵出力不平衡，導致?lián)屗�現(xiàn)象發(fā)生。勺管不變的情況，隨再循環(huán)閥開度如圖2所示：

　　

　　圖2：電泵再循環(huán)閥開度對應轉速關系圖

　　2.2 轉速對應勺管開度的閉環(huán)控制

　　同樣在給水系統(tǒng)自動投入后，將電泵的勺管納入進省煤器流量總指令體系中，電泵勺管指令、電泵轉速、流量指令三者形成雙PID的串級閉環(huán)控制。即流量總指令經(jīng)過給水主調PID轉換為轉速總指令，再經(jīng)過副調PID轉換為電泵勺管指令，同時在副調轉速設定上加入轉速偏置和電泵轉速最終設定速率限制。偏置目的可用于實際過程中的轉速偏差進行微調，轉速速率限制用于變負荷過程中，因電泵勺管機械調節(jié)其轉速的速率明顯高于汽泵小機調節(jié)其速率，以防變負荷過程因兩泵速度變化產(chǎn)生的偏差導致出力偏差達到臨界，產(chǎn)生搶水現(xiàn)象。

　　3 兩種控制方式優(yōu)缺點比較

　　電泵與汽泵并列運行所采用的轉速對應勺管的開環(huán)和閉環(huán)自動控制方式，各自均有其優(yōu)缺點，前者開環(huán)控制方式較為直接，不受中間變量(電泵實際轉速)相制約，但電泵轉速(出力)受到再循環(huán)閥影響較大，需要專項的電泵出力特性試驗加以校正，一但校正無誤其可靠性較高;后者閉環(huán)控制方式，多出電泵轉速中間環(huán)節(jié)控制，外加電泵的轉速測量往往出廠只設計單點，且容易受到環(huán)境因素影響，從而導致該控制方式無法投入，降低其可靠性，但是針對本機組特殊性，汽泵和電泵的給水泵為同一廠家，且容量和參數(shù)較為一致，可不用電動給水泵工作特性試驗，僅在并泵運行的全過程，讓電泵與汽泵的轉速始終保持一致即可，并且不受再循環(huán)閥的影響，且兩泵出力控制平衡的精準性，要高于開環(huán)控制。轉速對應勺管的閉環(huán)控制對于本機組適用性最佳，從而選擇了后者。若電泵和汽泵的容量和參數(shù)不同，則需進行兩種泵的工作性能測試，匹配出轉速、勺管對應的給水泵實際出力，兩者之間的平衡關系。

　　4 結語

　　通過本工程測試試驗，電動給水泵與汽動給水泵并列運行，所采用的轉速對應勺管開度串級閉環(huán)自動控制，能夠實時自動控制電動給水泵與汽動給水泵的轉速偏置，自動糾正電動給水泵與汽動給水泵之間的出力平衡，使運行中各給水泵的人口流量始終控制在設計出力比例，避免電動給水泵和汽動給水泵并列運行時出現(xiàn)的搶水現(xiàn)象，可以滿足各負荷階段的電泵和汽泵任意并列運行，提高給水自動調節(jié)系統(tǒng)的使用效率和安全性。

　　參考文獻：

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