作者： 劉元?jiǎng)?廣東省珠海發(fā)電廠有限公司
摘要： 珠海發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組2臺(tái)汽動(dòng)給水泵的zui小流量閥，在調(diào)節(jié)過(guò)程中有抖動(dòng)現(xiàn)象，特別是在370～400mw負(fù)荷時(shí)，當(dāng)開(kāi)度指令為8%～11%的情況下，抖動(dòng)極明顯。通過(guò)該閥可能產(chǎn)生抖動(dòng)的原因分析，得出zui小流量閥的特性不好、控制回滯線較窄及在小開(kāi)度指令下閥門(mén)會(huì)發(fā)生抖動(dòng)?？刹捎迷黾涌刂浦噶钋€回滯線的寬度、避開(kāi)zui小流量閥在小開(kāi)度范圍內(nèi)工作、更換為特性好的閥門(mén)、更換閥門(mén)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、改變控制曲線等方法消除給水zui小流量調(diào)節(jié)閥的抖動(dòng)。改進(jìn)控制指令曲線后，運(yùn)行1年中，zui小流量閥未發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象。
關(guān)鍵字： 給水系統(tǒng) zui小流量調(diào)節(jié)閥 控制 分析 處理
珠海發(fā)電廠一期2臺(tái)700mw亞臨界機(jī)組，鍋爐為日本三菱公司制造的輻射、再熱、強(qiáng)制循環(huán)、室外布置鍋爐（bm-frr），額定蒸發(fā)量為2290t/h，主要蒸汽參數(shù)為：過(guò)熱器出口壓力為18.2mpa，溫度為541℃，再熱器出口壓力為5.3mpa，溫度為568℃。汽輪機(jī)為日本三菱公司制造的再熱凝汽式、三缸四排汽輪機(jī)（tc4f-40），額定功率為700mw；zui大功率為730mw。發(fā)電機(jī)為美國(guó)西屋公司制造的水冷定子繞組的氫氣內(nèi)冷發(fā)電機(jī)，額定功率為746mw，容量為828.889mva，功率因數(shù)0.9，機(jī)組運(yùn)行方式為：定-滑-定。
2號(hào)機(jī)組投產(chǎn)后，2臺(tái)汽動(dòng)給水泵的zui小流量閥在調(diào)節(jié)過(guò)程中有抖動(dòng)現(xiàn)象，特別是在370～400mw負(fù)荷時(shí)，當(dāng)開(kāi)度指令為8%～11%的情況下，調(diào)節(jié)閥抖動(dòng)更明顯。由于這種狀況，造成了zui小流量調(diào)節(jié)閥的閥芯損壞，不得不更換。為消除zui小流量調(diào)節(jié)閥在低開(kāi)度指令情況下的抖動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)分析閥門(mén)的控制信號(hào)和開(kāi)度指令并結(jié)合實(shí)際的運(yùn)行情況，找出解決問(wèn)題的辦法。
1 給水系統(tǒng)工藝流程
給水系統(tǒng)由2臺(tái)50%mcr鍋爐容量的汽動(dòng)給水泵及其前置泵和1臺(tái)25%mcr鍋爐容量的電動(dòng)給水泵及其前置泵和6，7，8號(hào)高加等組成。電動(dòng)給水泵既作為機(jī)組啟動(dòng)用，又作為機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的備用泵。各臺(tái)給水泵的出口有單獨(dú)的再循環(huán)管和zui小流量調(diào)節(jié)閥為泵提供zui小流量。給水系統(tǒng)zui小流量控制工藝流程如圖1所示（圖中只畫(huà)出1臺(tái)給水泵）。
2zui小流量閥的控制
2.1控制信號(hào)
zui小流量閥是以給水泵出口流量（圖1中a點(diǎn)處的流量）為控制信號(hào)，控制其開(kāi)度，以保證給水泵的安全運(yùn)行。
給水泵出口a點(diǎn)處的流量（以下簡(jiǎn)稱泵出口流量）是通過(guò)前置泵入口流量孔板測(cè)量的流量（圖1中b點(diǎn)處的流量）減去zui小流量閥出口處流量（圖1中c點(diǎn)處的流量）得到的，如圖2所示。zui小流量閥出口c點(diǎn)處的流量是通過(guò)閥門(mén)開(kāi)度按圖3的曲線計(jì)算得到。圖3（a）和（b）分別為汽動(dòng)給水泵和電動(dòng)給水泵zui小流量閥開(kāi)度-流量曲線。
2.2 zui小流量閥的開(kāi)度指令
zui小流量閥的控制主要是按其開(kāi)度指令來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。圖4是zui小流量閥控制原理圖。圖5（a）和（b）分別為汽動(dòng)給水泵和電動(dòng)給水泵控制回滯線，其中f1（x）、f2（x）分別是關(guān)指令和開(kāi)指令曲線。
2.3 控制簡(jiǎn)述
下面以汽動(dòng)給水泵為例，簡(jiǎn)述zui小流量閥的調(diào)節(jié)控制過(guò)程：
（1）給水泵啟動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)處的流量小于40t/h，zui小流量閥的開(kāi)度指令為100%；
（2）當(dāng)a點(diǎn)處的流量大于或等于40t/h（若zui小流量閥已處于全開(kāi)，根據(jù)圖3（a）得c點(diǎn)處的流量為427t/h，則b點(diǎn)處流量大于或等于467t/h），zui小流量閥開(kāi)始關(guān)閉，關(guān)指令按圖5（a）f1（x）曲線給出；
（3）在關(guān)閥的過(guò)程中，如果a點(diǎn)處的流量繼續(xù)增加，閥門(mén)沿f1（x）指令曲線關(guān)閥；如果a點(diǎn)處的流量減小，此時(shí)閥門(mén)是否動(dòng)作，視流量減小的幅度而定，如圖5所示；如果流量由m減少至n，由于控制采用了大、小選邏輯，此時(shí)閥門(mén)的指令不會(huì)由μm增加至μn，而只是維持μm不變，直至a點(diǎn)處流量減小到o點(diǎn)處時(shí)，閥門(mén)才會(huì)沿f2（x）曲線開(kāi)閥；
（4）當(dāng)a點(diǎn)處的流量大于690t/h時(shí)，zui小流量閥全關(guān)；
（5）當(dāng)a點(diǎn)處的流量小于650t/h時(shí)，閥門(mén)沿著f2（x）指令曲線開(kāi)閥；
（6）在開(kāi)閥的過(guò)程中，如果a點(diǎn)處的流量繼續(xù)減少，閥門(mén)沿f2（x）指令曲線開(kāi)閥；如果a點(diǎn)處的流量增大，此時(shí)閥門(mén)是否動(dòng)作視流量增大的幅度而定，如圖5所示；如果流量由n增加至m，由于控制采用了大、小選邏輯，此時(shí)閥門(mén)的指令不會(huì)由μn增加至μm，而只是維持μn不變，直至a點(diǎn)處流量增加到p點(diǎn)處時(shí)，閥門(mén)才會(huì)沿f1（x）曲線關(guān)閥。
3zui小流量閥抖動(dòng)的原因
3.1a點(diǎn)處的流量小波動(dòng)的原因
從以上控制過(guò)程可以看出：由于zui小流量閥的開(kāi)關(guān)指令不是1根曲線，且采用了大、小選控制邏輯，因此調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)，a點(diǎn)處的流量小波動(dòng)（對(duì)汽動(dòng)給水泵反方向波動(dòng)幅度小于40t/h時(shí)），閥門(mén)指令不會(huì)變化，不可能造成閥門(mén)由原來(lái)的開(kāi)突變到關(guān)，或相反。所以，從控制原理上分析，閥門(mén)不可能產(chǎn)生抖動(dòng)。
3.2zui小流量閥特性不好的原因
如果zui小流量閥的特性不好，比如死區(qū)較大，那么在小開(kāi)度指令的情況下，a點(diǎn)處的流量有可能發(fā)生突變，并且突變的范圍有可能大于40t/h，這就有可能造成zui小流量調(diào)節(jié)閥抖動(dòng)，甚至振蕩。下面是其中1種情況的分析：
如果a點(diǎn)處流量為650～690t/h，閥門(mén)沿f1（x）曲線工作。如果流量增大，閥門(mén)指令減??；由于閥門(mén)特性差，閥門(mén)關(guān)一點(diǎn)就使zui小流量閥出口的流量為0，a點(diǎn)處流量突然增加，此時(shí)dcs的給水控制系統(tǒng)為維持汽包水位就會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速使a點(diǎn)處流量減少。由于控制回滯線較窄，a點(diǎn)處流量減小至650t/h時(shí)，zui小流量閥工作在f2（x）曲線上。
由于閥門(mén)特性差，開(kāi)閥門(mén)指令較小時(shí)，zui小流量閥出口的流量幾乎無(wú)變化，閥門(mén)開(kāi)到某值時(shí)，則閥出口流量突然增加使得a點(diǎn)處的流量突然下降，使zui小流量閥的開(kāi)指令繼續(xù)增加，形成正反饋，a點(diǎn)處流量大幅下降，此時(shí)dcs為維持汽包水位就會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速使a點(diǎn)流量增加。如果a點(diǎn)處流量突然增大的量超過(guò)40t/h，zui小流量閥由f2（x）曲線開(kāi)閥跳到f1（x）曲線上關(guān)閥，這樣就完成了1次振蕩的過(guò)程。
以上分析得出閥門(mén)抖動(dòng)或振蕩的原因：（1）zui小流量閥控制曲線回滯線太窄；（2）zui小流量閥的特性差，尤其是閥門(mén)死區(qū)太大。
3.3zui小流量閥抖動(dòng)的原因
從實(shí)際運(yùn)行的情況發(fā)現(xiàn)：zui小流量閥在8%～11%的開(kāi)度時(shí)，即使閥門(mén)的開(kāi)度指令沒(méi)有變化，閥門(mén)也有抖動(dòng)現(xiàn)象。造成這種抖動(dòng)的原因是：由于要求zui小流量閥需具備快關(guān)和快開(kāi)的能力，在調(diào)試時(shí)，將閥門(mén)中的放大器調(diào)整為8～9s的時(shí)間內(nèi)完成快關(guān)和快開(kāi)。這就使得閥門(mén)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性不能同時(shí)滿足快關(guān)和快開(kāi)的時(shí)間，又保證其在小輸入的情況下工作穩(wěn)定，因此，閥門(mén)在小指令開(kāi)度時(shí)就會(huì)發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象。
4防止閥抖動(dòng)的辦法
可采用下列辦法防止zui小流量調(diào)節(jié)閥抖動(dòng)。
（1）如果閥門(mén)抖動(dòng)的原因是由于閥門(mén)特性及控制指令曲線的回滯線窄造成的，則應(yīng)增加控制指令曲線的回滯線的寬度。并且在確保安全的前提下，盡可能避開(kāi)zui小流量閥在小開(kāi)度范圍內(nèi)工作。如果要從根本解決閥門(mén)特性不好的問(wèn)題需更換特性好的閥門(mén)。
（2）如果閥門(mén)抖動(dòng)并非由于閥門(mén)指令變化而引起的，而是由于閥門(mén)內(nèi)的放大器使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性變差，工作不穩(wěn)定造成的。解決的辦法是更換閥門(mén)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)然也可以通過(guò)改變控制曲線的方法使閥門(mén)不工作在小開(kāi)度指令的區(qū)域內(nèi)，如圖6所示控制曲線，使閥門(mén)工作在15%～100%的區(qū)域內(nèi)。
5處理結(jié)果
根據(jù)分析并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，采用修改調(diào)節(jié)閥的控制指令曲線的辦法，使用zui小流量閥控制指令曲線，避免zui小流量閥工作在小開(kāi)度指令的范圍內(nèi)。改進(jìn)控制指令曲線后，zui小流量閥門(mén)運(yùn)行近1年，再未發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象。