燃煤機(jī)組風(fēng)煙系統(tǒng)控制淺談

浙能嘉興電廠設(shè)備部DCS組 浦征宇

[摘  要] 燃煤機(jī)組中風(fēng)煙系統(tǒng)是鍋爐部分的重要組成部分，其中包括一次風(fēng)、二次風(fēng)和爐膛負(fù)壓的控制，這些環(huán)節(jié)控制的好壞直接影響著機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，本文主要以爐膛負(fù)壓控制策略為例介紹其中的相關(guān)控制回路；

[關(guān)鍵詞] 風(fēng)煙系統(tǒng)  爐膛負(fù)壓 控制策略

一、 控制設(shè)備(系統(tǒng))概述

爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)所涵蓋的范圍主要包括兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)和三個(gè)爐膛壓力測(cè)點(diǎn)。

引風(fēng)機(jī)及相關(guān)測(cè)點(diǎn)的布置示意如圖1-1中所示。

二、 控制功能說明

爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)主要是通過改變引風(fēng)機(jī)靜葉來調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)出力，從而完成爐膛壓力的控制過程。該控制包括了MFT超馳保護(hù)回路、RB工況平衡回路、風(fēng)機(jī)喘振區(qū)域閉鎖保護(hù)回路、風(fēng)機(jī)自平衡回路、跳磨回路和PID調(diào)節(jié)控制回路。

三、 邏輯代碼介紹

1、 MFT超馳回路

當(dāng)MFT工況發(fā)生后，由于爐膛中的煤粉和燃油等燃料全部被切斷，導(dǎo)致爐膛內(nèi)煙氣流量和爐內(nèi)溫度急速下降，爐膛壓力快速下降，這時(shí)需要快速關(guān)小引風(fēng)機(jī)靜葉，不然容易造成爐膛被拉變形等嚴(yán)重后果，影響設(shè)備的安全性。

MFT超馳回路的邏輯如圖1-3/1-4所示（以4號(hào)機(jī)組為例）。該回路的作用是：在MFT發(fā)生后，該回路將產(chǎn)生的爐膛負(fù)壓偏置疊加到引風(fēng)機(jī)靜葉的PID中去，該指令根據(jù)發(fā)生MFT前總風(fēng)量的大小和引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)決定，并且該指令的限速幅度為0.5/s；

2、 RB平衡回路

這里的RB工況是指的送引風(fēng)機(jī)RB，當(dāng)發(fā)生送引風(fēng)機(jī)RB時(shí)，未跳閘的一臺(tái)引風(fēng)機(jī)要迅速打開到全開的位置，以平衡另一側(cè)風(fēng)機(jī)跳閘帶來的擾動(dòng)。該平衡過程是通過ABB控制系統(tǒng)中的切換塊實(shí)現(xiàn)，讓一臺(tái)引風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，該風(fēng)機(jī)跳閘前指令的50%疊加到正常運(yùn)行的引風(fēng)機(jī)上去，該指令按照3%/s的速度變化，如圖1-5所示；以此同時(shí)，考慮到引風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，不能超流，所以在引風(fēng)機(jī)指令輸出上設(shè)置了上限，次上限根據(jù)引風(fēng)機(jī)的最大出力試驗(yàn)得到，一般次上限在90%左右；

圖1-5 引風(fēng)機(jī)RB翻轉(zhuǎn)回路

3、 風(fēng)機(jī)喘振區(qū)域閉鎖保護(hù)回路

根據(jù)引風(fēng)機(jī)的固有性能駝峰曲線得到，當(dāng)具有駝峰性能曲線的風(fēng)機(jī)在不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，且管路系統(tǒng)中的容量又相對(duì)較大時(shí)，則風(fēng)機(jī)的流量、壓頭和軸功率會(huì)在瞬間內(nèi)發(fā)生很大的周期性波動(dòng)，引起劇烈的振動(dòng)和噪聲。該現(xiàn)象被稱之為喘振現(xiàn)象；此路保護(hù)有些電廠會(huì)設(shè)置，有些則沒有。如圖1-6所示：

圖1-6 風(fēng)機(jī)喘振區(qū)域閉鎖保護(hù)

4、風(fēng)機(jī)自平衡回路
     當(dāng)兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)均投入自動(dòng)后，由于風(fēng)道和風(fēng)機(jī)固有特性的原因，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)在相同的指令下，會(huì)出現(xiàn)出力不一致的情況，從而使得兩側(cè)風(fēng)道負(fù)載不同。這就出現(xiàn)為平衡兩臺(tái)風(fēng)機(jī)出力的平衡回路邏輯，其中包括操作員手動(dòng)輸入的偏置回路和風(fēng)機(jī)的自平衡回路。
風(fēng)機(jī)自平衡回路就是利用風(fēng)機(jī)電流作為風(fēng)機(jī)的出力判據(jù)，通過折算自動(dòng)添加負(fù)壓設(shè)定偏置以時(shí)刻保持風(fēng)機(jī)之間的出力平衡，圖1-7即為引風(fēng)機(jī)自平衡回路，此回路用在兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)均運(yùn)行且擋板控制均在自動(dòng)的情況才起作用：

圖1-7引風(fēng)機(jī)自平衡回路

5、跳磨前饋回路
該回路跟MFT超馳回路有相似之處，制粉系統(tǒng)跳閘后也是造成爐膛內(nèi)風(fēng)量和爐內(nèi)溫度下降，爐膛負(fù)壓快速下降，防止引風(fēng)機(jī)正常的PID回路無法快速調(diào)節(jié)而設(shè)立的控制邏輯。當(dāng)發(fā)生制粉系統(tǒng)跳閘時(shí)，根據(jù)跳閘的臺(tái)數(shù)相應(yīng)的減小引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板指令，以每跳一臺(tái)減小引風(fēng)機(jī)0.8%指令計(jì)算；
6、PID調(diào)節(jié)回路
引風(fēng)機(jī)的PID調(diào)節(jié)控制回路對(duì)爐膛壓力和設(shè)定值偏差進(jìn)行控制，有些控制策略中在該回路采用的控制器為變參數(shù)PID，能根據(jù)不同負(fù)荷對(duì)PID控制器的比例積分參數(shù)進(jìn)行修改。通過圖1-8所示，考慮到爐膛壓力的脈動(dòng)性，該回路對(duì)爐膛壓力測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了濾波處理，采用AAB控制系統(tǒng)的滯后功能塊。PID控制回路還包括了一個(gè)總風(fēng)量前饋，該前饋反映了風(fēng)量的變化，有利于引風(fēng)機(jī)的提前響應(yīng)； 

圖1-8 引風(fēng)機(jī)PID調(diào)節(jié)回路
四、總結(jié)
燃煤機(jī)組鍋爐部分控制中風(fēng)煙系統(tǒng)是一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)好壞關(guān)系著機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性，鍋爐側(cè)的自動(dòng)調(diào)節(jié)雖沒有汽機(jī)側(cè)那么精細(xì)，但是它的被控量基本都是有較大的波動(dòng)性與滯后性，自動(dòng)控制難度比較大，需要了解被控量在不同的工況下，甚至一些極限情況下的調(diào)節(jié)處理，這就需要在控制邏輯中放大量的前饋預(yù)判回路，只有將這些前饋回路了解清楚、整定合理、到位，才能將被控量控制在一個(gè)合理穩(wěn)定的范圍內(nèi)，保證機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)安全。