超临界机组系统设计论文

1主给水控制回路

直流锅炉给水控制的主要任务是保证煤水比，实现过热汽温的粗调，并满足负荷响应。全程给水控制系统可分为两个阶段，在湿态阶段通过调节分离器至锅炉储水箱的361阀来维持分离器水位，由省煤器进口旁路调门来调节给水以满足水冷壁最小流量的要求；在干态阶段其主要任务则是保证锅炉合适的煤水比，控制锅炉分离器出口温度（中间点温度）正常变化，实现主蒸汽温度的粗调。限于篇幅本文只介绍锅炉干态时的给水控制策略。图2为轩岗电厂660MW超临界机组给水主控回路原理图，给水主控回路以煤水比控制为基础，利用锅炉主控回路输出的锅炉负荷指令叠加适量的变负荷超调指令做为锅炉综合负荷指令，经过非线性函数f1（x）转换成给水前馈指令，然后以中间点温度控制作为修正来实现锅炉干态时的给水调节。在中间点温度偏差调节回路中，锅炉储水箱压力通过函数f2（x）转换成中间点温度设定值Tset，使锅炉分离器出口温度在不同负荷段保持2～8℃的过热度。在机组变负荷时通过死区函数f3（x）和变积分参数来弱化中间点温度偏差调节作用，确保给水前馈回路能够快速发挥作用，提高机组负荷响应速度。

2变频给水泵组流量调节回路

给水泵组流量调节回路用来完成3台给水泵的流量分配、给水流量调节、给水泵最大流量保护以及备用泵自动并泵等任务。为了使3台不同容量和不同调节方式给水泵在任意组合并列运行时均具备高品质的给水调节能力和运行可靠性，相应地对原给水泵组流量调节回路进行了重新设计和调试。本文以改造后的50％BMCRA变频给水泵为例对给水泵组流量调节回路进行分析。如图3所示，锅炉给水流量偏差信号和A给水泵流量分配回路产生的流量偏差信号叠加后，经过A给水泵最大流量保护回路限幅，作为A给水泵正常给水调节时的流量偏差信号作用于PI控制器，输出0～50Hz频率指令给变频器来调整给水泵转速，实现A泵给水流量自动调节。因35％BMCRB给水泵为液力耦合器控制，故B给水泵流量调节回路中PI控制器输出的是0~100％勺管阀位开度指令。为了使2台不同容量和调节特性的给水泵并列运行时同样具有协调一致的给水调节速度，两种不同的PI控制器需要设置不同的比例积分参数。

3流量分配回路设计

图3中流量分配回路不仅需要满足2台50％BMCR变频调节给水泵并列运行时的流量平衡要求，还需解决2台不同容量给水泵并列运行时的流量分配问题。由于变频器和液力耦合器调节特性不同以及给水泵本身的容量差异，为确保2台给水泵的工作点均落在安全高效区，并避免出现2台泵抢水现象，综合分析了330～560MW负荷段对应给水压力下不同容量给水泵的流量-扬程曲线和流量-效率曲线，拟合出流量分配函数，使不同容量给水泵按照预设的要求进行流量调节。图4为轩岗电厂2号机组在电网AGC调节模式下处于370～510MW负荷段运行时，2A和2B给水泵并列运行曲线。

4备用给水泵自动并泵调节回路

轩岗电厂给水泵组流量调节回路中设计了备用泵自动并泵逻辑，用来实现事故情况下备用泵联启后自动提高泵组转速，使备用泵能够快速发挥给水流量调节功能，提高了给水系统运行可靠性。图5为A给水泵自动并泵切换回路图，其他2台泵与此类似。给水泵自动并泵过程可分为三个阶段，备用泵事故情况联启后，在初始的50s内进入备用联启模式，流量调节回路记忆跳闸泵事故前的给水流量作为备用泵的目标流量，通过流量偏差调节回路使备用泵快速提升转速；50s后进入升压模式，在该阶段把给水母管压力和给水管路沿程阻力的和作为备用泵出口压力的目标值，通过压力偏差调节回路使备用泵出口压力达到给水母管压力；当备用泵出口压力接近给水母管压力时进入正常调节模式，此时备用泵已经具备锅炉给水调节能力，开始参与锅炉给水流量的自动调节［4-6］。

5工程实施效果

轩岗电厂分别于2013年6月和2014年4月完成了2台660MW超临界机组给水系统变频改造工程。表1为改造前后各负荷段给水泵组总耗电量对比表，考虑到机组背压、热力系统和主汽压力对给水泵组出力的影响，为准确对比技改前后节电效果，以给水泵实际出力（即总有效功率）为对比基准，根据2013年1号机组运行数据和各负荷段年平均负荷权重计算可知，1号机组给水泵组技改前全年总耗电量为177365MW•h，技改后为118667MW•h，全年平均节电率为33.09%。系统的调节精度和响应速度完全能够满足电网ACE调节模式的需要，改造后机组负荷调节速度达到10MW/min，负荷响应时间不超过42s，各项性能指标均优于华北网“两个细则”考核要求。

6结束语

轩岗电厂一期660MW超临界机组完成给水系统变频改造后，经过一年多时间的实践检验，高压变频器和给水泵组运行安全可靠，节电效果显著，给水控制系统功能完善，调节精度和响应速度能够完全满足电网ACE调节的需要，极具借鉴推广价值。

作者：刘文军 王文斌 卫文娟 单位：山西漳电同华发电有限公司