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超臨界機組與亞臨界機組顯著的區別是鍋爐采用直流爐）直流鍋爐的顯著特點是沒有汽包。直流鍋爐是一個多輸入、多輸出的控制對象，為滿足直流鍋爐動態響應快、慣性小的特性，鍋爐側控制采用并行前饋小偏差調整的控制策略。即鍋爐主控的輸出并行送到各燃料、風量、給水各子調節系統，在此基礎上進行偏差調整，保證鍋爐穩態時的無偏差調節。給水控制是超超臨界鍋爐主要控制難點，與亞臨界有很大區別。給水控制系統的控制任務是在低負荷時保持給水流量不低于鍋爐zui低要求給水流量，在鍋爐進入直流運行方式時，保持適當的燃水比。下面以華電國際鄒縣電廠四期工程2臺1000Mw超超臨界燃煤汽輪發電機組為例，介紹超超臨界給水控制系統。

一、給水控制對象

鍋爐給水系統配置有2臺50%容量的汽動變速給水泵，1臺25%BMCR（鍋爐zui大連續蒸發量）容量的變速電動給水泵作為備用。汽動給水泵設計有高低壓兩路汽源，自動切換，其中高壓汽源為冷再熱蒸汽，低壓汽源為四段抽汽，廠用輔汽作為啟動和調試汽源，小機排汽至主機凝汽器。給水泵控制采用DCS和西門子WOODWARD505控制器聯合進行控制，505控制器接收DCS送來的遙控轉速信號，控制高低壓調門開度，調節小機轉速，滿足系統給水要求。給水流量的閉環控制在DCS內實現，WOODWARD505控制器實現水泵轉速的閉環控制。WOODWARD505控制器采用單505運行方式，并將505操作面板的部分運行人員的操作功能在DCS中做專門操作畫面，實現遠方操作，信號傳輸采用硬接線和通信2種方式。505輸出控制高、低壓汽源的2個調門。機組正常運行時使用四抽來汽，當低壓調門全開，四抽汽源不能滿足小機運行需要時，高壓調門開啟，引入冷再熱蒸汽。高壓調門在系統布置上位于小機主汽門前面。在主汽門前高、低壓氣源混合再經過低壓調門進入汽機。

電動給水泵通過調整液力偶合器的勺管位置從而改變給水泵的轉速來改變泵的性能曲線，使工作點移動，從而達到調節水泵流量的目的。轉速控制單元勺管調速機構采用電液伺服機構。勺管根據控制信號動作，通過曲柄和連桿帶動扇形齒輪軸旋轉，扇形齒輪與加工在勺管上的齒條嚙合，帶動勺管在工作腔內作垂直方向運動，改變液力偶合器內的沖油量，實現輸出轉速的無級調節。勺管操作方式采用電液伺服機構，電液伺服系統由1個電磁執行器、1個雙作用液壓缸和1個位置檢測器組成。電磁執行器接收4－2OmA的控制信號，并由此信號控制執行器的位置，電液伺服系統的位置由1個內部定位器電磁閥控制。信號觸發磁力控制器動作。電磁力是通過控制多向液壓閥的活塞來進行控制的。位置檢測器能檢測位置差，并將信號反饋到定位器，使系統能夠精確而迅速地進行操作。這樣就可使偶合器進行"軟啟動"。

二、控制方案

現代大型單元機組都采用變速泵來控制給水流量，鄒電四期超超臨界1000MW機組采用2臺汽動變速泵做為主給水泵，1臺電動給水泵作為啟動給水泵，并作為系統的備用泵使用。各種類型的變速泵都有自己的安全工作區，為防止泵的汽蝕和提高泵的工作效率，在控制變速泵時要通過改變轉速\壓力和流量時，要保證泵工作在安全工作區內。泵的安全工作區與壓力有關，當壓力高時，安全區范圍較寬，壓力低時安全區的范圍變窄。為確保泵工作在工作區，采取措施為:①在低負荷時，當泵的流量低于zui小流量時，再循環門自動開啟，增加泵體內的流量，從而使低負荷階段的給水泵工作點也在上限特性曲線內。②當流量高于某一值時，再循環門將自動關閉。量較大時，若安全工作區較窄，則工作點可能下限特性區之外。為防止該現象的發生，采用的方法是提高上水管道的阻力，即關小泵出口的流量控制閥門，以提高泵的出口壓力，使工作點重新移入安全區內。采用變速給水泵的給水系統主要有2種基本方氛案，即兩段式控制和一段式方案，本工程采用的為一段式方案。低負荷時，使用給水旁路調節閥調節給水流量，電泵將以恒速運行，隨著負荷的增加，旁路閥達到全開狀態，系統由控制閥門的開度而平穩地轉換為控制泵的轉速。此時要進行閥門轉換，將旁路閥關閉，打開主給水控制閥，以盡量減少節流損失，系統進入完全調泵狀態。給水控制系統的主要控制回路為:

（1）給水流量總指令設定回路:由鍋爐主控輸出相應的函數對應值，并經油煤混燃比例進行修正后，再經過與燃料暈的交叉限制產生。同時要確保好zui小流量。在啟動時，當給水控制系統在手動時，zui小給水流量設定值跟蹤實際給水流量;當給水控制系統在自動時，zui小給水流量設定值將按預定比率升到鍋爐zui小給水流量（25%ECR）。當檢測到給水流量大于鍋爐zui小給水流量時，給水量不再增加。

（2）給水主控增益補償回路:給水泵的給水指令由實際給水流量和此指令的偏差產生，并行送到運行的給水泵控制回路。信號分配隨著給水泵自動操作數量而變化，通過自動增益平衡模塊實現自動調整，使回路增益不變。

（3）防止省煤器沸騰回路:因為這臺鍋爐為變壓運行單元，當減負荷時壓力從全壓（臨界壓力）狀態快速下降，省煤器流體溫度超過此壓力下的飽和溫度時冶煤器里的流體有可能蒸發。如果省煤器出口溫度高于"分離器儲水箱壓力下的飽和溫度邊際值（10℃）"，為了防止沸騰，需要增加給水流量來降低省煤器流體溫度。另外，省煤器沸騰防止操作時，為了避免，博況惡化，負荷減少閉鎖。

（4）分離器儲水箱液位補償給水回路:在鍋爐循環操作（濕態方式）下，鍋爐循環水流量的快速下降將對給水流量控制產生擾動，給水流量有可能低于zui小給水流量。因為鍋爐循環水流量是根據汽水分離器儲水箱水位來程控的，可以通過檢測汽水分離器儲水箱水位的變化來防止給水流量的下降，給水流量指令增加補償。

（5）電泵的控制回路:在低負荷時（負荷小于22OMW或給水流量控制調節閥開度小于78%時），電泵在恒速運轉，為確保泵的安全性，通過給水旁路調節閥調節給水壓力，確保泵出口和省煤器入口差壓在一定范圍內。當負荷大于22OMW或給水流量控制調節閥開度大于78%時，進行給水閥切換，主給水閥全開，給水旁路調節閥關閉，切換到流量控制，通過調節泵轉速來調節給水流量以滿足運行工況的需要。

（6）過熱器噴水流量包含在省煤器入口給水流量。與鍋爐輸入指令相應的給水流量要與主蒸汽流量平衡。因此，使用省煤器入口給水流量作為給水流量反饋信號。

三、控制保護回路優化

保護是控制安全穩定的基礎，控制和保護是相輔相成的，是一個有機整體。成熟的給水泵組的控制和保護一般是成套提供的，鄒四工程的給水泵組的保護和控制也是延續慣例，獨立于DCS系統。但現在機組設計都是將其納入DCS，這樣就存在一個接口間題。同時因為小機保護成熟做法都為反邏輯，接口的增加就增加了無謂的故障點。7號機組在試運期間曾發生一次莫名其妙的跳閘，首出原因為"跳閘按鈕"動作，但在隨后的檢查中沒發現有異常現象發生，初步懷疑為跳閘按鈕接線有松動現象。為減少中間接口，對保護回路進行如下優化:

（1）制作并安裝控制室控制柜、就地控制柜和505控制盤手動跳閘按鈕的防護罩，防止誤碰觸發小機跳閘信號。

（2）增加電源的可靠性，將環線兩頭均接至母線（原僅一根）。由于小機保護回路為失電跳閘，容易由于接線松動導致誤動。現將保護回路的卡口接線方式改為螺絲端子。

（3）現手動按鈕有3個分別位于:505、就地及電子間控制柜。其中，就地及電子間控制柜按鈕各用7副接點:6副接點（2接點串接，共3組）進硬保護回路分別動作3個跳閘電磁閥;1副接點到DCS跳機同時送到歷史追憶系統。現將保護硬回路中的6副接點改為3副，即三取二動作跳閘，同時將到DCS跳閘回路的接點改為2副接點并聯后送到DCS，防止由于一路接線松動或接點故障導致小機誤跳閘。

（4）軸向位移保護:現軸向位移探頭安裝位置在同一平面，保護為單點保護，任一軸位移大即跳機;現改為兩個軸向位移均達到跳閘值后跳閘小機，即將兩個軸位移大信號并聯后接入跳閘回路。

（5）超速保護:現超速保護共有3路，分別是505內部的超速保護（5420r/min），超速保護系統送到保護硬回路的三取二信號，以及超速保護系統送到DCS軟邏輯的三取二跳閘信號（為三取二），超速保護通道故障三取二也單獨跳小機。現決定取消超速保護系統輸出到DCS的信號，保留硬回路三取二跳閘。

（6）溫度測點現經過溫度變送器送到溫度設定開關后再進入DCS驅動保護回路;現改為將溫度元件直接接入DCS，從模擬量上做出開關量參與保護，同時加入溫度點的質量判斷與速率保護，速率保護按照5℃/S執行。

（7）精簡中間繼電器，簡化控制回路，將中間部分不必要的繼電器和光電隔離器去掉，使一次元件警接進入DCS，減少中間環節故障引發的保護誤動。

系統的優化保證了機組的安全。系統保護回路優化后，保證了給水保護系統安全可靠，隨后的運行中沒有發生任何故障和誤動。給水調節系統調節穩定，滿足各種工況下的自動調節。

四、需要進一步優化問題

（1）在小機的控制方面主要需要優化的為升速率回路。在505控制單元實現的轉速控制回路中升速率是固定的，但在DCS中還是按照常規全部由DCC實現來設計的，即也設計了升速率控制回路，運行人員可以根據實際情況來改變，這樣就便兩側產生了沖突，但是從安全考慮還是應該取消DCS中升速率的控制。因為這個升速率的選擇不是隨意可以設定，505內設定的應該是合乎設計要求的。鄒縣電廠600MW機組小機控制模式與1000MW機組控制模式一樣，也使用了505，但DCS內沒有升速率選擇，因此取消DCS內升速率選擇應該是完全可行的。

（2）505的冗余配置問題。10OOMW機組小機轉速控制是505控制單元實現的，但只有一個505控制單元，在該裝置發生故障時將迫使小機停運。鄒縣電廠60OMW機組小機控制模式與l000MW機組控制模式一樣，但505是冗余配置，是可以互為備用和切換的，這樣就增加了控制的可靠性。從60OMW機組10多年運行情況看，該控制單元可靠性還是很好的，至今未發生問題，但是從機組的安全可靠性和經濟性考慮，還是冗余配置更可靠。

五、結束語

超超臨界機組在燃燒率低于40%BMCR時，鍋爐處于非直流運行方式，分離器處于濕態運行，給水系統處于循環工作方式，主要是控制分離器水位，類似汽包鍋爐;在燃燒率大于40%BMCR后，鍋爐逐步迸大直流運行狀態，給水控制系統主要是燃/水比調節，根據燃料量及時調節給水流量，保證汽溫的穩定，從而保證鍋爐負荷的需要。給水控制系統是超超臨界機組控制的核心，在保證控制對象安全可靠的基礎上，需要不斷優化控制參數，協調控制適應外界的變化，確保給水系統的控制精度。

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