600MW超临界机组一次风机RB失败原因分析及对策

摘 要：分析某厂1号600MW超临界机组进行一次风机跳闸RB试验引起一次风母管压力和炉膛负压耦合振荡并造成机组跳闸的原因，提出PID调节参数的整定计算方法和采取偏差限幅和前馈的措施。经过参数修改完善后，保证了机组一次风机RB成功和调节系统的稳定。

关键词：一次风机RB； 一次风压调节； 炉膛负压调节； PID调节参数；耦合；振荡

某电厂1号机组为东方三大动力厂生产的600MW超临界燃煤机组，该机组在小修后进行一次风机跳闸RB试验时，引起一次风压和炉膛负压的大幅度周期性振荡，最终因为炉膛负压过低触发锅炉MFT，试验失败。

通过分析，认为失败是原因是一次风压调节PID参数和炉膛负压调节PID参数整定过强，造成一次风压调节与炉膛负压调节形成耦合共振。采取优化调节参数和设置调节系统偏差限幅的措施，能够有效避免一次风压调节与炉膛负压调节形成耦合振荡，保证RB试验成功和系统运行安全[1-2]。

1 一次风机RB试验过程

机组满负荷时手动停运A一次风机，触发一次风机RB动作。一次风母管压力和一次风机动叶形成了非线性等幅振荡；炉膛负压和引风机动叶开度形成振荡，最后炉膛负压降至极限值，触发炉膛负压低低锅炉MFT。调节过程如图1所示：

2 原因分析

一次风母管压力和炉膛负压的波动频率相同、相位相同，调节系统相互影响和耦合，原PID参数已经无法完成系统的稳定控制，引起一次风压和炉膛负压调节振荡。主要原因是一次风母管压力调节回路中PID参数过强，在单台风机运行时，PID调节作用还要增加一倍，恶化了一次风压的调节；其次，炉膛负压的PID调节作用也偏强，当与一次风调节形成共振耦合时，负压调节会进一步恶化。

2.1 一次风母管压力调节参数分析

该机组一次风母管压力调节PID调节参数整定为：K=6.25，Kp=1.1，Ti=20秒，整定过程如表1所示。

根据《火力发电厂模拟量控制系统验收规程》，一次风母管压力调节扰动试验的性能指标满足要求。检查磨煤机跳闸一次风压调节曲线，风压波动<0.5kPa，在2个衰减振荡周期内稳定。从这些看来，PID调节参数都是合适的，但由于一次风母管压力直接影响到进入炉膛的煤粉量，在整定PID参数时，还要充分考虑到实际工艺系统的安全性。

从比例作用来看，当一次风母管压力变化

就会引起两台一次风机动叶100%的变化。当发生一次风机RB时，比例作用还要增加1倍，即本次RB过程中一次风压变化量 P=4.4kPa，比例作用会引起一次风机动叶变化量为60.5%，从工艺安全角度是不合适的。

从积分作用来看，当一次风母管压力偏差Dev=4kPa时，积分作用速率为1.25%/秒，根据一次风压的响应速度，其作用还是比较强烈的，同时考虑一次风机实际动叶有5秒延时，动叶控制偏差会有1.25 5=6.25%的偏差，积分作用就更加强烈了。

表2列出了4个典型电厂的一次风母管压力调节参数对比。可以看出，该机组的一次风母管压力调节参数整定得比较强烈。比例作用至少要减弱一半（Kp=0.35～0.6），积分作用至少要减弱2/3（Ti=50～90秒），才能保证系统安全稳定运行。

2.2 炉膛负压调节参数分析

该机组炉膛负压调节PID调节参数整定为K=0.05，Kp=0.15，Ti=40秒，滿足《火力发电厂模拟量控制系统验收规程》要求。

从比例作用来看，当炉膛负压变化

就会引起两台引风机动叶100%的变化，实际负压不可能变化这么大，因此比例控制作用是合适的。

从积分作用来看，当炉膛负压偏差Dev=1000Pa时，积分作用速率为1.25%/秒，根据炉膛负压的响应速度，其作用是比较强烈的。另外PID输入没有偏差限幅，在出现较大偏差时，容易引发系统不稳定。

表3列出了4个典型电厂的炉膛负压调节参数对比。可以看出，该机组的炉膛负压调节的积分参数Ti整定得比较强烈。积分时间需要增大2～8倍，并优化前馈量，才能保证系统安全稳定运行。

3 对策

为了保证系统的安全稳定运行，采取如下对策：

（1）减弱一次风母管压力的调节作用，比例调节参数由Kp=1.1，降低到Kp=0.35～0.6；积分时间由Ti=20秒，增大到Ti=50～90秒。

（2）减弱炉膛负压的积分调节作用，积分时间由Ti=40秒，增大到Ti=100秒。

（3）优化一次风母管压力和炉膛负压的控制策略，增加PID输入偏差限幅功能，或在输入偏差较大时，动态减弱积分作用。

4 结语

在电站锅炉自动控制回路中，一次风压和炉膛负压的控制对象复杂多变，相互间耦合强烈，参数整定不好时，容易发生振荡。在参数整定时既要保证充足的稳定余量，还需满足工艺系统的安全要求，通常采用前馈等控制策略来加快系统的响应速度，而弱化PID的闭环调节作用，以提高系统的稳定性。另外，还常常采用一些如PID偏差输入限幅、PID变参数等控制策略，以提高系统的控制稳定性。

参考文献：

[1]裴振坤， 罗志浩. 600 MW超临界机组的一次风压力控制优化及调整[J]. 浙江电力， 2009， （4）： 38-40.

[2]陈小强， 尹峰， 罗志浩.1000MW超超临界机组RUNBACK功能试验及其分析[J].浙江电力，2008， 27（1）：23-26.

作者简介：

蔡健（1983-），男，湖南益阳人，工程师，长期从事火电厂自动控制系统的维护管理、试验、系统分析与优化、可靠性分析工作.