风机平衡回路调节输出异常过程分析及逻辑优化.pdf
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1、仪器仪表与分析监测 2024年第2期风机平衡回路调节输出异常过程分析及逻辑优化Abnormal Process Analysis and Logic Optimization for Fan Balance Loop Regulation Output于明双 徐小芳 张鹏 赵涵 杨锋(山东中实易通集团有限公司,山东济南 250000)摘 要 平衡回路功能在电厂风机类自动控制逻辑中有着广泛的应用。本文针对某电厂引风机由于液压油泄漏造成控制指令闭锁,进而导致平衡回路算法未实现无扰切换的现象进行了阐述及分析。将平衡回路调节输出异常过程分为三个阶段,对各阶段中主要输出曲线的变化过程进行说明,并通过试验
2、发现输出异常现象的原因。在闭锁条件触发的情况下,手操器入口值与处于闭锁状态的手操器出口值之间存在偏差,在风机动叶控制状态由自动切换为手动时,控制逻辑的反向跟踪算法将手操器出口值反向传递,输出值与入口值的不同导致手操器入口值的异常变动;同时,试验获得了平衡回路中引风机B侧加法块跟踪引脚Tout值的生成及变化规律,并计算出炉膛负压控制器的跟踪数值,对比实际值与理论计算值,验证了计算方法的正确性。最后,针对此类闭锁问题提出了逻辑优化建议。关键词 平衡回路;闭锁;反向跟踪算法;无扰切换中图分类号 TK321 文献标识码 B0 引言风机平衡回路调节功能可通过自动改变两侧风机的出力来维持风机总输出指令的稳
3、定,同时可实现风机调节过程中 PID(比例积分微分)控制器的手动/自动运行状态的无扰切换,对具备平衡回路的风机设置出力偏置可提高辅机设备运行的灵活性1-3。1 风机平衡控制回路典型炉膛负压调节逻辑框架如图1所示。风机平衡控制算法是构成负压调节回路的重要组成部分。为了便于解释平衡回路动作过程,对平衡控制回路中不同位置的名称进行了如下定义:A 引风机动叶调节输出为 Aout;B 引风机动叶调节输出为 Bout;炉膛负压调节 PID 计算输出为PIDout;平衡算法块 BALANCE 的输出为 BALout;A引风机调节回路手操器入口为 Asumout;B 引风机调节回路手操器入口为Bsumout。
4、2 风机平衡回路调节输出异常及分析某 660 MW 超临界单元机组锅炉配备两台引风机。2023 年 6 月 3 日,引风机 B 液压油站漏油造成控制油压力低,触发了逻辑保护,闭锁了风机动叶的调节功能。将整个闭锁及平衡回路调节过程分为三个阶段并逐个阶段进行分析,结果发-28现:在第二阶段中引风机 B的控制模式由自动调节切换为手动方式时手操器入口值产生了阶跃突变,未实现平衡回路中手动/自动无扰切换的功能;在第三阶段出现引风机 B 跳闸及引风机 A 动叶控制切换为手动状态后(引风机 B跳闸及引风机 A 手动运行两条件均满足后,炉膛负压 PID 控制器切换为手动状态),负压调节 PIDout输出值发生
5、跳变。风机平衡回路调节异常输出过程曲线如图2所示。2.1 第一阶段(15:15:3015:24:52)本阶段中炉膛负压控制器PID处于自动状态,即引风机A、B的动叶控制均处于自动调节方式。引风机 B 控制油站在 15 时 15 分 30 秒发生泄漏,控制油压快速下降至 0 Mpa,引风机 B 动叶调节闭锁逻辑触发(触发定值为控制油压力低于1 MPa),引风机 B 动叶控制逻辑回路中手操器(MASTATION,见图 1)出口值闭锁变化,即引风机 B动叶控制指令闭锁增减变化,同时该风机动叶位置反馈无法改变,见图2。同时可见失去控制油压导致闭锁逻辑触发后,引风机B动叶控制指令Bout与引风机B手操器
6、入口值Bsumout的曲线产生了分离现象,原因在于本阶段炉膛负压仍处于自动调节状态,手操器入口值 Bsumout跟随炉膛负压 PID的自动计算输出值进行变化,而引风机 B动叶指令位于手操器的出口位置,由于手操器的闭锁而无法改变。图 2 中炉膛负压调节 PID 输出值 PIDout、引风机A动叶控制指令Aout以及引风机B手操器入口值Bsumout的显示量程为0%87%,引风机B动叶控制指令Bout及其位置反馈的显示量程设置为-11%78%。锅炉 MFT(Main Fuel Trip,主燃料跳闸)发生前,机组负荷540 MW,两台引风机自动运行,动叶开度 64%,炉膛负压-180 Pa。在 15
7、 时 23 分29秒,锅炉由于火检信号消失触发MFT保护动作。MFT动作后炉膛防内爆保护回路激活,即根据MFT发生时机组负荷保护前馈的对应关系生成引风机动叶关小的指令。本次MFT发生时负荷为540 MW,对应函数输出为-38%,因此超驰动作图1 典型负压调节回路风机平衡回路调节输出异常过程分析及逻辑优化于明双,等-29仪器仪表与分析监测 2024年第2期回路信号输出值由 MFT 发生之前的 0%变化为MFT发生后的-38%。本阶段引风机 A 动叶控制指令输出及位置反馈正常,其中控制指令由 62%下降到 0%,之后缓慢回升,控制指令变化的影响因素如下。1)MFT 发生后炉膛防内爆控制逻辑回路作用
8、。2)MFT 发生后炉膛负压下降至-3 634 Pa,自动调节回路的快速动作。根据曲线查看,负压调节控制器输出值PIDout由63.76%下降至46.39%,即由于炉膛负压下降,负压调节输出快速下降了17.37%。3)随着防内爆回路的逐步回收,引风机A动叶控制指令亦逐步回升。由图 2 可知,本阶段引风机 B 手操器在 MFT发生之前即处于闭锁状态。MFT发生后,引风机B 动叶控制指令 Bout由 64.76%下降到 26.53%,此变化为防内爆回路的作用所致。在此期间,引风机 B 手操器入口值由 61.9%下降到 49.26%,此变化由自动调节作用实现。即随着MFT的发生,引风机 B 手操器入
9、口值与引风机 B 动叶控制指令之间的偏差进一步加大。2.2 第二阶段(15:24:5215:28:49)本阶段引风机 A 为自动方式运行,引风机 B由自动调节方式切换为手动方式运行。现象 1:引风机 B 由自动控制切换为手动状态后手操器入口值 Bsumout发生了扰动,由 26.9%快速上升为 64.76%,未实现手动/自动切换过程应无扰的要求。原因在于引风机 B 手操器出口值IATout被闭锁,引风机B手操器入口值Bsumout跟随自动调节指令变化,因此,手操器的入口值与出口值在闭锁条件触发后出现了差异。当引风机 B动叶控制由自动切换为手动后,控制逻辑的反向跟踪功能将手操器出口值IATout
10、反向传递至手操器入口导致了扰动的发生。现象 2:偏置 Bias 值发生了变化。引风机 A、B 全部处于自动时,偏置 Bias 值为手动设定的-1.7%;引风机B切换为手动后,Bias值由控制逻辑决定,为-23%(Bias=1/2(AoutBout)=-23%)。2.3 第三阶段(15:28:4915:34:45)本阶段引风机B由运行状态变化为跳闸状态,引风机A动叶由自动调节状态切换为手动状态。在引风机 B 跳闸后,平衡回路的偏置 Bias 值由-23.7%上升到 0%,此变化是由于引风机 B 跳闸导致 Bout值由 47.4%切换为 0所致,此时引风机A 动 叶 控 制 指 令 输 出 Aou
11、t值 为 0,由 Bias=1/2(AoutBout)=1/2(00)=0求得。发生的问题及原因分析如下:引风机B跳闸后负压调节控制器输出值PIDout由 22.1%上升到 35.14%。根据炉膛负压控制器PID在手动状态下PIDout执行反向跟踪逻辑算法的原则,跟踪值与 BALANCE 算法块的两路跟踪输入值相关,数值上与1/2(Trk01+Trk02)相等。根据算法规则,Trk01跟踪 SUM 算法块的 IN1图2 风机平衡回路调节过程-30引脚,且两者数值相等,由于 IN1 引脚的值与负压调节控制器输出值PIDout相同,因此,可推算出在引风机B跳闸时刻PIDout值为22.4时,Trk
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