CN112944322B - 一种火力发电机组fcb过程中给水系统控制方法 - Google Patents

一种火力发电机组fcb过程中给水系统控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火力发电机组FCB过程中给水系统控制方法，当发电机组触发FCB后，给水泵汽轮机高/低压调门为分程控制，两调门接收同一开度指令在不同的指令区间开启，给水泵汽轮机调门指令预设一个较大的开度指令，使高压调门快速打开，该预设指令为与FCB前机组发电负荷对应的曲线函数F(x)读取值；给水控制方式切至单冲量控制方式；同时，1)对汽包水位设定值与实际值的偏差放大k倍,再作为单冲量控制器的输入，其中k值为汽包水位偏差绝对值的曲线函数读取值；2)对单冲量控制器输出上限值进行限制，上限值为触发FCB前给水主控指令的输出值。本发明通过给水泵汽轮机汽源调整以及给水控制模式的变换，有效解决了FCB过程中给水波动以及汽包水位不稳定的问题。

Description

一种火力发电机组FCB过程中给水系统控制方法
技术领域
本发明涉及一种火力发电机组FCB功能动作后给水系统控制技术，属于亚临界掺烧煤气机组FCB功能中给水调节技术领域。
背景技术
对于自然循环汽包锅炉的掺烧煤气发电机组触发FCB（Fast Cut Back)功能后，机组快速甩负荷至厂用电负荷运行、主汽轮机调门关闭，主蒸汽压力瞬间升高，机组通过汽机旁路控制系统、锅炉泄压阀系统快速泄放锅炉蒸汽，汽包水位会发生剧烈波动。在恶劣的FCB工况下，如何快速通过给水调节实现掺烧煤气发电机组给水量与异常变化的汽包水位的平衡，保证带厂用电负荷运行下的锅炉汽包水位稳定运行，是FCB动作后机组稳定、安全运行的关键。
在FCB动作后，给水泵汽轮机汽源系统是汽动给水泵调节给水流量的唯一动力源。对于一般发电机组而言，给水泵汽轮机汽源系统分为低压进汽以及高压进汽。正常运行时，低压进汽汽源来自于主汽轮机的四段抽汽，高压进汽汽源来自于主汽轮机的高压缸排汽。给水泵汽轮机主要通过低压调门控制低压进汽量来调整给水泵转速，高压调门调整高压进汽量作为补充调整给水泵转速。运行当中，高、低压调门采用分程控制的联合控制方法，该方法为当给泵汽轮低压调门开度大于70%时，高压调门开始开启作为进汽汽源的䃼充，达到两调门联合控制给水流量的目的。
当发电机组发生FCB甩负荷后，主汽轮机进汽调门迅速关小，接近全关，此时作为给泵低压调门汽源的四段抽汽会迅速减少。根据原有的给水泵汽轮机进汽控制方法，高压调门需要等低压调门开度到达70%时才能开启，这使得高压调门的开启延迟。机组正常运行过程中，低压调门开度一般工作在60%以下，一旦发生FCB工况，控制系统先将低压调门开大，在其开度达到70%后再开启高压调门，这个过程需要一定的时间，使得调节转速有较大的滞后性，会直接影响给水泵汽轮机的给水流量，严重时造成发电机组FCB工况下瞬间断水，触发锅炉低给水流量保护，FCB失败。因此，如何保证给水泵汽轮机在FCB工况下的汽源稳定，是汽动给水泵转速调整以及FCB工况给水流量调节的保障。
锅炉汽包水位是一种非线性、强耦合、时变大的系统，汽包水位控制是FCB过程中的重点和难点，很大程度决定着FCB功能的成败。发电机组正常运行工况下，汽包水位采用三冲量调节控制，其中汽包水位作为主调节，主蒸汽流量和给水流量作为辅助调节，三冲量控制系统根据上述三个因素进行动态调整，维持着锅炉的汽水平衡。当FCB触发后，由于主汽轮机调门快速关小使得主蒸汽流量瞬间减少至25%BMCR以下，由于小主汽流量不满足三冲量投入条件，系统自动将三冲量切至单冲量控制。然而，当主汽流量回升至25%以上，三冲量控制将自动投入，这给给水控制系统带来大的扰动，汽包水位将会超过限值而锅炉MFT，最终造成FCB失败。因此，单靠给水调节的三冲量模式不能及时响应FCB过程中的汽包水位变化。
FCB功能触发后，如何通过给水泵汽轮机汽源快速切换提高给水泵给水流量以及给水调节系统快速响应，实现机组FCB工况下给水流量稳定调节，是FCB功能实现的必要条件。
发明内容
为了有效解决火力发电机组FCB过程中给水波动以及汽包水位不稳定的问题，实现发电机组汽水平衡，保障FCB功能正常，本发明提供了一种FCB过程中给水系统控制方法。本发明采用的技术方案是：一种火力发电机组FCB过程中给水系统控制方法，包括以下步骤：
一、当发电机组触发FCB后，主汽轮机四段抽汽失汽，给水泵汽轮机低压进汽瞬间切断，为了保证发电机组汽包不断水，则需要立即补充给水泵汽轮机的汽源，避免给水泵汽轮机瞬间失汽造成转速下降，影响给水流量；给水泵汽轮机高/低压调门为分程控制，两调门接收同一开度指令在不同的指令区间开启，给水泵汽轮机调门指令预设一个开度指令，即预设指令，使高压调门快速打开，该预设指令为与FCB前机组发电负荷对应的曲线函数读取值；即在不同负荷工况下发生的FCB时该预设指令也不同。该预设指令让高压调门开启至相应开度，保证给水泵汽轮机不受低压进汽失汽影响转速调节，以控制给水流量稳定。
二、FCB功能触发，给水流量得到保证后，给水控制方式由三冲量切至单冲量控制方式，即由汽包水位偏差作为PID控制器输入的单回路控制方式；同时，对在FCB工况下的单冲量控制回路进行改进：1）对汽包水位设定值与实际值的偏差放大k倍,再作为单冲量控制器的输入，其中k值为汽包水位偏差绝对值的曲线函数读取值；2）对单冲量控制器输出上限值进行限制，上限值为触发FCB前给水主控指令的输出值。优化后的单冲量控制回路可加快控制回路的响应速度，同时可避免由于汽包水位的大延迟特性而造成控制回路出现超调现象。
本发明的有益效果是：本发明通过给水泵汽轮机汽源调整以及给水控制模式的变换，能有效解决了FCB过程中给水波动以及汽包水位不稳定的问题，实现发电机组汽水平衡，保障FCB功能正常，针对亚临界掺烧煤气发电机组FCB功能的给水调节不稳的问题具有明显的效果，能妥善解决给水调节问题，根据实际情况，具有可推广性。
附图说明
图1是FCB后给水泵汽轮机高/低压调门分程控制示意图；
图2是FCB后单冲量给水控制方式示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，一种火力发电机组FCB过程中给水系统控制方法，包括以下步骤：
一、当发电机组触发FCB后给水泵汽轮机高/低压调门的开关受一综合开度指令（0～175%）控制，在不同的指令区间开启，低压调门开启区间为[0～100%]，高压调门开启区间为[60～175%]，如图1中的模块8。当FCB动作后，模块6发出3秒超驰脉冲信号（TS）使转速PID控制器输出跟踪模块4的输出值，3秒后释放超驰信号，PID控制器回归自动调节转速。其中，模块4为机组发电负荷对应的调门预设指令的曲线函数F(x)，其模块参数设定如下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
模块3为超前滞后模块，它的作用为当FCB瞬间甩负荷后使输出至模块4的负荷值保持一段时间。从模块4 F(x)设定的参数可以知道，当机组从满负荷350MW工况下触发FCB时，给水泵调门给合指令为70%，此时低压调门指令为70%，高压调门指令为6.25%。
二、当FCB功能触发后，给水控制方式由三冲量切至单冲量控制方式。在图2中，模块3运算出来的汽包水位偏差先经过模块5取绝对值，再经过模块6得出相应的放大系数k，模块6参数设置如下表。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
汽包水位偏差乘以系数k后输出至单冲量控制器（模块10）；FCB动作后，模块8把FCB前的给水指令锁定作为单冲量控制器输出的上限值YH。
以上内容仅用以说明本发明的技术方案，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (1)

1.一种火力发电机组FCB过程中给水系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、当发电机组触发FCB后，给水泵汽轮机高/低压调门为分程控制，两调门接收同一开度指令在不同的指令区间开启，给水泵汽轮机调门指令预设一个开度指令，即预设指令，使高压调门快速打开，该预设指令为与FCB前机组发电负荷对应的曲线函数读取值；
二、FCB功能触发，给水流量得到保证后，给水控制方式由三冲量切至单冲量控制方式，即由汽包水位偏差作为PID控制器输入的单回路控制方式；同时，对在FCB工况下的单冲量控制回路进行改进：1）对汽包水位设定值与实际值的偏差放大k倍,再作为单冲量控制器的输入，其中k值为汽包水位偏差绝对值的曲线函数读取值；2）对单冲量控制器输出上限值进行限制，上限值为触发FCB前给水主控指令的输出值。
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