600M機(jī)組脫硫增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制品質(zhì)差分析與改進(jìn).doc

600M機(jī)組脫硫增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制品質(zhì)差分析與改進(jìn)摘要 通過(guò)對(duì)嘉興發(fā)電廠6號(hào)機(jī)組的爐膛負(fù)壓自動(dòng)控制、增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)的剖析，分析機(jī)組的協(xié)調(diào)特性、風(fēng)機(jī)的特性，比較分析同類(lèi)機(jī)組的工況，指出嘉興電廠6號(hào)機(jī)組在加減負(fù)荷的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制品質(zhì)差的原因，提出相應(yīng)的解決措施并進(jìn)行實(shí)施，取得了明顯的效果。1.概述 嘉興二期工程6號(hào)機(jī)組的鍋爐是上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的亞臨界中間一次再熱控制循環(huán)汽包爐，鍋爐型號(hào)為SG-2028/17.5-M904，鍋爐采用平衡通風(fēng)的方式。配備兩臺(tái)軸流式引風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)動(dòng)葉來(lái)控制鍋爐的爐膛負(fù)壓，控制策略采用負(fù)壓偏差PI調(diào)節(jié)加送風(fēng)指令做前饋信號(hào)的單回路配前饋的控制模式。機(jī)組FGD工程配置一臺(tái)軸流式增壓風(fēng)機(jī)用來(lái)克服煙氣流經(jīng)FGD系統(tǒng)的壓力損失。通過(guò)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的開(kāi)度，將FGD入口處的煙氣靜壓控制在一定值（-180Pa），增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)控制策略采用控制偏差PI調(diào)節(jié)加總風(fēng)量做前饋信號(hào)的單回路配前饋的控制模式。在未投入FGD工況下，爐膛負(fù)壓控制品質(zhì)良好，在機(jī)組加減負(fù)荷的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，負(fù)壓均能地控制在-0.2KPa+0.1KPa。但機(jī)組在帶FGD運(yùn)行時(shí)，機(jī)組加減負(fù)荷的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制品質(zhì)差，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程長(zhǎng)，與同類(lèi)的5號(hào)機(jī)組相比，控制品質(zhì)差很多。脫硫168小時(shí)試運(yùn)行移交后，雖然多次對(duì)引風(fēng)自動(dòng)和增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)的控制進(jìn)行整頓，但控制品質(zhì)改善甚微。2.存在的問(wèn)題 嘉興電廠5號(hào)機(jī)組的脫硫先投入運(yùn)行，系統(tǒng)投入后，爐膛負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口壓力無(wú)論在動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)過(guò)程，控制品質(zhì)都較好。6號(hào)機(jī)組脫硫調(diào)試時(shí)，考慮到系統(tǒng)的配置和設(shè)備都是同類(lèi)的，增壓風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉自動(dòng)控制策略和參數(shù)均參照5號(hào)機(jī)組的設(shè)置而設(shè)計(jì)，系統(tǒng)投入運(yùn)行后，實(shí)際的控制效果卻與5號(hào)機(jī)組相差很大。在機(jī)組加減負(fù)荷的過(guò)程中，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的實(shí)際值晃動(dòng)很大，經(jīng)常達(dá)到報(bào)警值：-0.9Kpa，導(dǎo)致FGD旁路擋板保護(hù)打開(kāi)，爐膛負(fù)壓也在-0.5Kpa至0.4Kpa之間幅晃動(dòng)。如下圖1：是11月7日因燃料RB，引起增壓風(fēng)機(jī)入口壓力大幅晃動(dòng)導(dǎo)致旁路擋板快開(kāi)的歷史曲線(xiàn)。 系統(tǒng)在機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定的工況下，爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的控制品質(zhì)穩(wěn)定，控制變量能夠穩(wěn)定在設(shè)定值0.1Kpa之間。為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，多次對(duì)兩套自動(dòng)的PI參數(shù)進(jìn)行整定，動(dòng)態(tài)的品質(zhì)改善不大；為了避免脫硫旁路擋板保護(hù)開(kāi)，在機(jī)組變負(fù)荷時(shí)不得不降低升降負(fù)荷率，以減少對(duì)爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力自動(dòng)控制的擾動(dòng)。3.原因分析 從圖一的歷史曲線(xiàn)分析：起因是因?yàn)槿剂舷到y(tǒng)RB，引起爐膛負(fù)壓下降（圖中紫色曲線(xiàn)），從曲線(xiàn)看：爐膛負(fù)壓下跌，引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)動(dòng)葉快速下降，電流也隨之下降；增壓風(fēng)機(jī)入口壓力也因此快速下降，由于在下降過(guò)程中，增壓風(fēng)機(jī)電流在動(dòng)葉往下關(guān)的情況下卻是上升的，這加劇了入口壓力的下降，最終達(dá)到旁路擋扳保護(hù)開(kāi)的動(dòng)作值。 從系統(tǒng)上分析，引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)是鍋爐煙氣系統(tǒng)的一個(gè)串級(jí)系統(tǒng)，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力易受引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)整的共同影響 ，2個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)屬于煙道上的2個(gè)串聯(lián)控制對(duì)象。相比較而言，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力由于煙道的容積小，可以說(shuō)是個(gè)快速的隨動(dòng)系統(tǒng)，爐膛負(fù)壓的擾動(dòng)經(jīng)過(guò)串級(jí)的耦合、放大，到增壓風(fēng)機(jī)入口時(shí)，煙氣壓力變的擾動(dòng)更大。從曲線(xiàn)看，引風(fēng)自動(dòng)與增壓風(fēng)機(jī)兩個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)的自動(dòng)不匹配，引風(fēng)調(diào)節(jié)快速，而增壓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)卻是滯后，這與快速的隨動(dòng)系統(tǒng)是相矛盾的，在穩(wěn)定時(shí)，入口壓力品質(zhì)很穩(wěn)定也說(shuō)明了系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用很弱。 從軸流式風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)和管路特性曲線(xiàn)，結(jié)合控制曲線(xiàn)進(jìn)行分析： 當(dāng)爐膛負(fù)壓下降時(shí)，引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉快速下調(diào)，風(fēng)機(jī)出口壓力下降，對(duì)增風(fēng)機(jī)而言，其煙氣流量未變的情況下，經(jīng)過(guò)FGD系統(tǒng)的煙氣靜壓損耗是相對(duì)不變的，煙囪出口的負(fù)壓相對(duì)也是穩(wěn)定的，因此當(dāng)在入口壓力下降時(shí)，風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口壓差增大，煙氣通過(guò)風(fēng)機(jī)獲得的靜壓要增多，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)會(huì)沿著阻力曲線(xiàn)從M上升到N點(diǎn)，煙氣流量上升，風(fēng)機(jī)做功增加，因此電流上升，這更加將入口的壓力吸低；只有當(dāng)動(dòng)葉開(kāi)度快速改變后，煙氣流量隨之降低，入口壓力才會(huì)恢復(fù)。當(dāng)爐膛負(fù)壓上升時(shí)，則風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)會(huì)下滑，流量減少，風(fēng)壓會(huì)逼高。如圖三的曲線(xiàn)所示：當(dāng)引風(fēng)機(jī)電流上升時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)電流卻是隨著開(kāi)度增大而下降的。 這種工作點(diǎn)隨著阻力的變化而變是軸流式風(fēng)機(jī)的特性決定，如果動(dòng)葉調(diào)節(jié)線(xiàn)性度好，系統(tǒng)可以快速?gòu)浹a(bǔ)，對(duì)入口壓力的影響并不大；實(shí)際上軸流式風(fēng)機(jī)運(yùn)行都有這個(gè)過(guò)程，但只要風(fēng)機(jī)出力與動(dòng)葉開(kāi)度的變化線(xiàn)性度好，對(duì)入口壓力的反向影響很小。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析，類(lèi)比#5爐的工況可知，#6爐增壓風(fēng)機(jī)對(duì)阻力變化的敏感性強(qiáng)，動(dòng)葉開(kāi)度與出力的線(xiàn)性度差，動(dòng)葉安裝的起始通流角度大（或者是煙氣的通流面有影響），動(dòng)葉的平均百分點(diǎn)的調(diào)節(jié)裕量相對(duì)小。 對(duì)照#5、6機(jī)組在自動(dòng)負(fù)荷模式下（AGC）的工況參數(shù)變動(dòng)情況分析，數(shù)據(jù)如表1所示：表1 ：AGC模式下#5、6機(jī)組的負(fù)荷波動(dòng)工況參數(shù)對(duì)照表機(jī)組負(fù)荷指令變動(dòng)量(MW)鍋爐主控指令變動(dòng)量(%)實(shí)際負(fù)荷變動(dòng)(MW)爐膛負(fù)壓波動(dòng)(KPa)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力(KPa)引風(fēng)動(dòng)葉波動(dòng)(%)#5機(jī)組58557557558592.6909091.7585580580585-0.1-0.17-0.17-0.06-0.2-0.26-0.26-0.1358.657.457.458.9#6機(jī)組58557557558593.286.986.993.6585577577585-0.1-0.32-0.32-0.08-0.21-0.53-0.530.1266 60.260.265.4 由上表可見(jiàn)，同樣在AGC指令10MW來(lái)回變動(dòng)的情況下，5號(hào)爐的爐膛負(fù)壓、鍋爐指令等工況參數(shù)相對(duì)于6號(hào)爐各參數(shù)要穩(wěn)定得多；但機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷跟隨指令的性能，6號(hào)機(jī)組卻要優(yōu)于5號(hào)機(jī)組。從機(jī)組的CCS協(xié)調(diào)性能看，6號(hào)機(jī)組的性能更佳，機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)好。這就需要鍋爐主控的超調(diào)性能好，因?yàn)殄仩t相對(duì)汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)是個(gè)有滯后的對(duì)象，從加燃料加風(fēng)再反映到汽溫汽壓需要一定時(shí)間，所以在變負(fù)荷時(shí)，鍋爐指令需要有良好的超調(diào)，才能滿(mǎn)足跟蹤指令的要求。 這就意味著鍋爐指令、燃料量、風(fēng)量波動(dòng)的頻率和幅度更大，相應(yīng)地對(duì)爐膛負(fù)壓的擾動(dòng)也大，增加了爐膛負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制的難度。 通過(guò)分析，認(rèn)為影響#6爐負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)品質(zhì)的原因主要有： 1）#6爐增壓風(fēng)機(jī)對(duì)阻力變化的敏感性強(qiáng)，動(dòng)葉開(kāi)度與出力的線(xiàn)性度差，動(dòng)葉安裝的起始通流角度大，動(dòng)葉的平均百分點(diǎn)的調(diào)節(jié)裕量相對(duì)小。 2）增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)作用太弱，尤其是快速動(dòng)作的前饋?zhàn)饔门c引風(fēng)自動(dòng)的前饋不匹配。 3）6號(hào)機(jī)組的CCS協(xié)調(diào)對(duì)機(jī)組負(fù)荷的響應(yīng)過(guò)于靈敏，鍋爐指令對(duì)主汽壓和負(fù)荷的偏差過(guò)于快速，導(dǎo)致鍋爐燃料超調(diào)作用偏大，尤其是在AGC模式下，負(fù)荷指令往復(fù)波動(dòng)，導(dǎo)致?tīng)t膛負(fù)壓波動(dòng)的頻率和幅度相對(duì)大，這增加了增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)的擾動(dòng)。4.改進(jìn)措施及實(shí)施效果 由于目前系統(tǒng)在運(yùn)行，對(duì)增壓風(fēng)機(jī)及煙氣管道的檢查暫時(shí)還不能進(jìn)行，因此只能從控制系統(tǒng)上采取以下相應(yīng)的措施： 1）為盡量減少風(fēng)機(jī)本身對(duì)入口壓力的反向影響，在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，需要加大增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)的前饋?zhàn)饔?，以期在爐膛負(fù)壓變化時(shí)，較快速并幅度較大地改變動(dòng)葉開(kāi)度，以減少入口壓力的擾動(dòng)。原邏輯是采用總風(fēng)量做前饋，作用量?jī)H有3%（對(duì)應(yīng)100%風(fēng)量），而引風(fēng)的前饋信號(hào)是送風(fēng)自動(dòng)開(kāi)度，其作用量有60%（對(duì)應(yīng)100%風(fēng)量）。為避免風(fēng)機(jī)本身對(duì)入口壓力的反向影響，同時(shí)也減少穩(wěn)態(tài)的波動(dòng)，考慮到實(shí)際風(fēng)量由于有氧量修正，有波動(dòng)，當(dāng)前饋增大時(shí)，這會(huì)增加系統(tǒng)的波動(dòng)，因此采用風(fēng)量自動(dòng)指令作為前饋（該信號(hào)略快于引風(fēng)的前饋）信號(hào)，前饋的作用量放到10% 2）為克服爐膛負(fù)壓的內(nèi)擾，適度引進(jìn)爐膛負(fù)壓的微分信號(hào)作用在增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)的前饋中。 3）對(duì)#6爐的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行整定，適度降低主汽壓和負(fù)荷的品質(zhì)，減弱鍋爐主控的超調(diào)，減少爐膛負(fù)壓的擾動(dòng)。 4）對(duì)增壓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)PI參數(shù)進(jìn)行細(xì)調(diào)，適度加大比例作用，減弱積分作用，按照串級(jí)副回路的原理，讓其起到快速隨動(dòng)的作用，降低一點(diǎn)穩(wěn)態(tài)的品質(zhì)，以提高動(dòng)態(tài)的響應(yīng)。 改進(jìn)措施實(shí)施后，#6爐的引風(fēng)自動(dòng)、增壓風(fēng)機(jī)入口壓力自動(dòng)的控制品質(zhì)得到很大的提高；動(dòng)態(tài)進(jìn)行了升、降100MW負(fù)荷，且啟、停一臺(tái)磨煤機(jī)的擾動(dòng)試驗(yàn)，爐膛負(fù)壓、增壓風(fēng)機(jī)入口壓力均能控制在設(shè)定值0.25kPa之間。 5.結(jié)論600MW單元機(jī)組的鍋爐投入FGD運(yùn)行后對(duì)爐膛負(fù)壓影響較大， 在加裝脫硫系統(tǒng)后爐膛負(fù)壓的固有波動(dòng)幅值增大，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力也波動(dòng)大，系統(tǒng)對(duì)控制信號(hào)起了放大的作用。因此