暖风器疏水泵一用一备大小泵控制问题及对策

时间：2024-07-28

李新建

(华电潍坊发电有限公司，山东潍坊 261204)

李新建

(华电潍坊发电有限公司，山东潍坊 261204)

介绍了暖风器疏水改造在某电厂的实施情况，针对暖风器疏水泵一用一备大小泵变频自动控制的要求，在原设计泵指令平衡控制方式的基础上,摸索出适合两个手操器设定值共用、两个PID调节的控制方式,并通过现场试验证明此方式既可实现设定值无扰切换,又能满足大小不同特性泵的调节品质。

暖风器；疏水泵；一用一备；大小泵控制；指令平衡；设定值共用；无扰切换

1 问题的提出

电厂暖风器的主要作用是在低温季节提高送风温度,防止空气预热器冷端壁温低于烟气露点温度而造成受热面的酸性腐蚀[1]。冬天如果不投运暖风器,由于锅炉进风温度低,会造成低温腐蚀加剧[2]。某电厂#1机组锅炉暖风器为可旋转式暖风器，从低压辅汽(以下简称低辅)抽汽至暖风器，冷却后的疏水至定排扩容器，不能实现工质回收，造成浪费。

为回收暖风器疏水，避免浪费，增加了疏水扩容器和2台疏水泵(一用一备)，将疏水汇集到疏水扩容器，利用疏水泵变频器实现输水箱水位的自动调节，使蒸汽中的汽化潜热得以完全释放，化验合格后利用疏水泵将疏水输送至凝汽器。#1机组锅炉暖风器改造前、后系统如图1所示，图中：低辅为低压辅汽，高辅为高压辅汽，分别为改造前后汽源，图中虚线部分为改造后增加系统。根据北方冬季与夏季环境温差大，冬季疏水量大，夏季疏水量小的特点，设计为2台不同特性的泵(A泵最大流量20 t/h，B泵最大流量40 t/h)， 2台疏水泵开其中一台就可以满足需求，另一台在检修或轮换工作时使用。

图1 #1机组锅炉暖风器改造后系统

本文针对改造后输水箱水位自动调节存在的问题进行分析，因一用一备两个不同特性的输水泵，传统的双平衡调节不能满足自动调节的要求，特提出2台泵手操器设定值共用， 2个独立的比例、积分、微分(PID)回路的自动调节控制方式。

2 输水箱水位控制存在的问题

2.1 暖风器疏水控制要求

实际测量的疏水箱液位L与设定值LSP作比较，当L﹤LSP时，降低疏水泵转速，减小疏水量，使水位L升高。当L﹥LSP时，升高疏水泵转速，增加疏水量，使L降低。为防止因疏水泵转速增加/减小过快造成对系统的冲击，疏水泵转速输出控制可添加高/低值限制功能和增幅/降幅限制功能，方便对输出的转速信号进一步控制，使设备运行更加安全、可靠。

原设计的输水箱水位自动调节，采用新华公司XDC-800分散控制系统自行开发的BALAN2平衡调节功能块进行控制[3]，如图2所示。

图2 指令平衡控制

2.2 问题分析

针对暖风器疏水泵一用一备的运行方式,只能1台疏水泵变频器处于自动状态，原设计的泵指令平衡控制计算逻辑见表1。

2.2.1 问题1

(1)表1第1状态， A泵变频和B泵变频都在手动时，手操器设定值高限值和低限值跟踪疏水箱液位实际值,使手操器设定值输出为疏水箱液位实际值(如图3所示)。(2)表1第4状态，A泵变频投自动时，设定值保持为投自动时水位实际值；A泵变频投自动后, 设定值由运行人员手动操作，设定值与实际值实现无扰切换。(3)表1第3状态，B泵变频投自动时，A泵变频手动状态，设定值跟踪水位实际值，运行人员无法改变水位设定值。

表1 指令平衡控制计算逻辑

图3 设定值跟踪实际值

2.2.2 问题2

(1)表1第1状态，A泵运行且变频手动状态时，设定值不跟踪水位实际值，设定值为运行人员设定的固定数值。(2)表1第4状态，A泵变频投自动时，设定值保持为投自动前运行人员输入的数值；A泵变频投自动后, 设定值与实际值有偏差，设定值与实际值不能实现无扰切换。(3)表1第3状态，B泵变频投自动时，设定值保持为投自动前运行人员输入的数值；B泵变频投自动后,设定值与实际值有偏差，设定值与实际值不能实现无扰切换，运行人员可能在A泵变频手操器上设定设定值。

2.2.3 问题3

2台疏水泵设计额定流量不同，共用1个PID参数，从表1中第2种状态分析：(1)A泵运行/停止,B泵停止/运行,A泵变频指令为0%/0%，B泵变频指令为0%/0%，PID输出为0； A泵变频指令为100%/0%，B泵变频指令为0%/100%，PID输出为50%，PID输出高限设为50%。(2)A泵、B泵同时运行，A泵变频指令为0%，B泵变频指令为0%，PID输出为0；A泵变频指令为100%，B泵变频指令为100%，PID输出为100%，PID输出高限设为100%。PID输出值见表2。

表2 PID输出值 %

从表2中的3种情况分析，PID的比例、积分参数和高限、低限输出要根据不同的状态设置不同数值，使得组态过于繁琐。

3 大小泵一用一备调节解决方案及应用

3.1 解决方案

3.1.1 问题1解决方案

如图3所示，由B泵原来的偏置改为水位设定值，A泵投入自动，运行人员在A泵变频手操器上设置设定值，B泵变频手操器上设定值跟踪实际值；B泵投入自动，运行人员在B泵变频手操器上设置设定值，A泵变频手操器上设定值跟踪实际值。任一台泵变频器投自动，运行人员在相应投自动的手操器上改变水位设定值。

3.1.2 问题2解决方案

如图4所示，A泵变频在手动, B泵变频在自动时(A自动B手动类似)，设定值SP跟踪B泵变频手操器设定值SP1，运行人员在B泵变频手操器设置设定值SP；A泵变频手操器设定值SP2，手操器设定值高限值和低限值跟踪疏水箱液位实际值,使A泵变频手操器设定值输出疏水箱液位实际值。任一台泵变频器投自动和切手动时，设定值与实际值保证无扰切换。

图4 设定值跟踪

3.1.3 问题3解决方案

如图5所示，把原来复杂的指令平衡控制分解为2个独立的单回路控制系统，根据大小特性设置PID参数，输出低限为0%，输出高限为100%。

3.2 应用实例

该控制方式在某电厂#1机组已经成功投入，暖风器输水控制画面如图6所示，疏水箱液位控制在±30mm范围内，控制效果良好。

图5 双PID、设定值逻辑

图6 暖风器输水控制趋势