任衛(wèi)兵

（中石油烏魯木齊石化分公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019）

牽聯(lián)解耦自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)在熱電廠抽背機(jī)組DEH電調(diào)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

任衛(wèi)兵

（中石油烏魯木齊石化分公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019）

熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)方式中的抽氣背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組可穩(wěn)定運(yùn)行，其供熱、供氣的品質(zhì)直接關(guān)系到石油化工裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。抽背汽輪機(jī)DEH電調(diào)系統(tǒng)因其具有功率自動(dòng)調(diào)節(jié)、中壓抽氣壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)、背壓抽氣壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)和溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，基于以熱定電、熱電聯(lián)產(chǎn)以及自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的相互牽聯(lián)等作用，DEH電調(diào)系統(tǒng)的自整性能的調(diào)節(jié)穩(wěn)定極具復(fù)雜性和難度。因此，對(duì)抽背汽輪機(jī)的DEH電調(diào)系統(tǒng)的功率、中壓抽氣和被壓抽氣的牽聯(lián)解耦調(diào)節(jié)進(jìn)行了研究，對(duì)牽聯(lián)調(diào)節(jié)的解耦系數(shù)、閥門的流量特性進(jìn)行了分析，闡述了牽聯(lián)解耦調(diào)節(jié)的創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了抽背機(jī)組的熱電聯(lián)產(chǎn)。

電調(diào)系統(tǒng)；解耦；抽汽；啟?？刂?/p>

烏石化熱電廠五號(hào)抽背式汽輪發(fā)電機(jī)組型號(hào)為CB25-8.83/4.21/1.27，于2010-02正式投入運(yùn)行。其汽機(jī)控制系統(tǒng)DEH電調(diào)采用了TRICON三冗余系統(tǒng)，自機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，DEH存在著機(jī)抽汽功能無(wú)法投運(yùn)、抽汽和功率不能牽聯(lián)調(diào)節(jié)、無(wú)解耦系數(shù)等諸多問(wèn)題，影響了機(jī)組的正常運(yùn)行，也給系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)了困難。通過(guò)對(duì)牽聯(lián)解耦自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用以及對(duì)DEH電調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化改造，解決了抽背機(jī)組在運(yùn)行中存在的問(wèn)題。

1 技術(shù)特性

1.1 系統(tǒng)配置

熱電廠原四、五號(hào)發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)DEH電調(diào)控制系統(tǒng)是隨發(fā)電機(jī)組設(shè)備配套供貨的。該套系統(tǒng)于2008年投用，現(xiàn)已投用近9年時(shí)間。DEH電調(diào)控制系統(tǒng)主要功能有機(jī)組啟停控制、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、抽氣控制、機(jī)組監(jiān)測(cè)、機(jī)組聯(lián)鎖等控制功能等。系統(tǒng)軟件為：下位編程軟件TrSt V4.1.4人機(jī)界面軟件 Intouch V9.5；硬件版本為V10.2，模件共計(jì)16塊；系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)共計(jì)104點(diǎn)。

1.2 抽背DEH電調(diào)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)特性

抽背式汽輪機(jī)的熱負(fù)荷特性，因其目標(biāo)控制功率、背壓排汽、抽汽的壓力溫度的穩(wěn)定，熱電之間的協(xié)調(diào)控制是背壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)熱負(fù)荷工作時(shí)，抽汽量變化如增加$De時(shí)，抽汽壓力降低，如果抽汽調(diào)節(jié)回路使高壓調(diào)節(jié)閥V1開(kāi)大，低壓調(diào)節(jié)閥V2關(guān)小或不變，抽汽量增加為$De=$D1+$D2（$D2≈0），從而得$Db$D2=0；當(dāng)抽汽量減少時(shí)，其工作原理相同，高低壓調(diào)節(jié)閥門動(dòng)作相反。其功率、抽汽、背壓調(diào)節(jié)回路之間存在牽聯(lián)解耦調(diào)節(jié)。

1.3 抽背機(jī)組的牽聯(lián)解耦調(diào)節(jié)

在抽背機(jī)組DEH電調(diào)牽聯(lián)調(diào)節(jié)方式下，高、中、低壓油動(dòng)機(jī)之間存在相互影響。通過(guò)設(shè)置合適的解耦系數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高、低壓油動(dòng)機(jī)按一定協(xié)調(diào)關(guān)系同時(shí)動(dòng)作，抽汽壓力、背壓排汽壓力溫度均按特定的靜態(tài)特性線運(yùn)行，保證了熱網(wǎng)的參數(shù)穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)了以熱定電、熱電聯(lián)調(diào)自整的目標(biāo)。

2 解耦系數(shù)的調(diào)試與完善

負(fù)荷、中壓抽汽投自動(dòng)控制，低壓抽汽投閥控手動(dòng)加動(dòng)態(tài)擾動(dòng)，依據(jù)電負(fù)荷、高調(diào)閥位和高壓抽汽壓力、中調(diào)閥位變化情況，修改K1和K2值。

中壓抽汽、低壓抽汽投自動(dòng)，高調(diào)門投閥控手動(dòng)加動(dòng)態(tài)擾動(dòng)，依據(jù)高壓抽汽壓力和高壓抽汽閥位變化，修改K5和K6等值。低壓抽汽和負(fù)荷投自動(dòng)，中壓抽汽投閥控加動(dòng)態(tài)擾動(dòng)，依據(jù)低抽流汽量、壓力、閥位變化和負(fù)荷、高調(diào)閥位變化，修改KB值。

3 關(guān)系公式和K系數(shù)的確定

牽連解耦運(yùn)算的關(guān)系公式為：HP=K1S+K2P1+K3P2+K4，MP=K5S+K6P1+K7P2+K8，BP=K9S+K10P1+K11P2+K12.

K系數(shù)的確定：通過(guò)代數(shù)矩陣方程式模型，插入控制系數(shù)，確定K1～K12數(shù)值。對(duì)牽聯(lián)調(diào)節(jié)解耦系數(shù)進(jìn)行自動(dòng)的主要是依據(jù)抽背機(jī)組的熱力特性，經(jīng)過(guò)調(diào)試后使解耦功能得到驗(yàn)證與完善。汽輪機(jī)的工況圖是汽輪機(jī)安全運(yùn)行區(qū)，其控制過(guò)程應(yīng)符合機(jī)組的工況圖?？刂埔怨r圖為邊界，將對(duì)應(yīng)的參數(shù)輸入系統(tǒng)，滿足機(jī)組的控制要求。

4 DEH電調(diào)系統(tǒng)熱電牽聯(lián)解耦控制優(yōu)化

根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況圖，調(diào)整功率和抽汽壓力牽聯(lián)調(diào)節(jié)的初始解耦系數(shù)，并在投入熱電牽聯(lián)調(diào)節(jié)后進(jìn)行熱電負(fù)荷的擾動(dòng)試驗(yàn)，優(yōu)化解耦系數(shù)，使系統(tǒng)能夠在各種工況下穩(wěn)定運(yùn)行。

4.1 DEH系統(tǒng)順序閥控制系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)汽機(jī)熱力特性中的單閥/多閥流量特性，重新調(diào)整重疊度，提高機(jī)組效率，并盡量使多閥方式時(shí)流量和開(kāi)度保持基本線性。采用了模糊控制技術(shù)對(duì)調(diào)節(jié)閥門的流量曲線優(yōu)化。DEH電調(diào)控制信號(hào)在經(jīng)過(guò)解耦運(yùn)算后，信號(hào)輸出至閥門管理邏輯，對(duì)控制閥門的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在應(yīng)用中，閥門的實(shí)際流量特性與理論計(jì)算值存在偏差，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能造成影響，造成系統(tǒng)振蕩等不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生，無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定的調(diào)節(jié)性能。因此，在抽汽背輪機(jī)控制上采用了模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高性能的調(diào)節(jié)。

4.2 調(diào)門控制系統(tǒng)、主汽門控制系統(tǒng)優(yōu)化

應(yīng)進(jìn)行主汽門活動(dòng)試驗(yàn)，恢復(fù)活動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程可控功能；DEH系統(tǒng)調(diào)門控制系統(tǒng)優(yōu)化中，進(jìn)行多次調(diào)試、試驗(yàn)，消除閥門突開(kāi)突關(guān)現(xiàn)象。對(duì)于出現(xiàn)波動(dòng)的閥門，應(yīng)優(yōu)化PID參數(shù)，改善調(diào)節(jié)性能。

4.3 VC卡功能、報(bào)警和參數(shù)顯示功能優(yōu)化

DEH系統(tǒng)中VC卡是連接電、液系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，在機(jī)組靜態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)參數(shù)PID值、抗積分飽和等組態(tài)調(diào)試，以保證VC卡支持在線雙通道的LVDT反饋，以及冗余的雙線圈輸出功能，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)VC卡冗余功能和系統(tǒng)通訊冗余功能。在趨勢(shì)畫(huà)面上，完善DEH系統(tǒng)相關(guān)畫(huà)面；增加光字牌報(bào)警系統(tǒng)，完善DEH系統(tǒng)參數(shù)報(bào)警；在DEH畫(huà)面上增加和完善部分重要的數(shù)據(jù)采集功能。

5 結(jié)論

對(duì)抽背機(jī)組DEH電調(diào)系統(tǒng)的控制邏輯重新設(shè)計(jì)，對(duì)相關(guān)模塊采用牽聯(lián)解耦組態(tài)、參數(shù)設(shè)置等創(chuàng)新應(yīng)用，熱、電負(fù)荷實(shí)現(xiàn)了有效的牽聯(lián)解耦控制，并在后期機(jī)組運(yùn)行中得到了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)組背壓、抽汽壓力和電功率的自整調(diào)節(jié)，極大地改善了供氣的調(diào)解品質(zhì)。牽聯(lián)解耦的成功應(yīng)用也為今后熱電廠抽背機(jī)組的DEH電調(diào)系統(tǒng)維護(hù)奠定了基礎(chǔ)。

［1］黃樹(shù)紅.汽輪機(jī)原理［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.本文部分參考文獻(xiàn)因著錄項(xiàng)目不全被刪除

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.149

2095－6835（2018）02－0149－02

任衛(wèi)兵（1967—），男，山東平度人，本科，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)樽詣?dòng)化及儀表。

張思楠〕