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摘 要：北京京丰燃气发电机组是采用日本三菱公司350 MW燃气发电机组，控制系统采用美国福克斯波罗的DCS系统。因多次发现在低负荷运行情况下出现再热减温水调节阀频繁摆动的情况，影响机组经济稳定运行，文章针对这一情况进行分析和提出修改对策。
关键词：再热减温水调节阀；自动调节； SAMA图；主调PID块；积分饱和
中图分类号：TK223.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）12-0090-02
再热蒸汽是由中压过热蒸汽与冷再蒸汽混合后通过两级再热器加热到中压缸做功。为防止再热器出口蒸汽温度过高，在第一级再热器后安裝了一组喷水减温减压器来控制再热器出口蒸汽温度，再热器减温水取自中压给水泵出口。
1 再热蒸汽减温水自动调节控制原理
图1为再热蒸汽温度控制的SAMA图，再热蒸汽温度调节系统采用串级调节系统，调节系统分主调和副调两部分，主调的测量值是二级再热器出口温度（即再热主蒸汽温度），设定值是566 ℃。主调输出做为副调的设定值，副调的测量值是二级再热器的入口温度，副调的输出经过AOUT块转化成4～20 mA的模拟量信号输出控制再热器减温水调节阀开启，从而实现再热主蒸汽温度的自动调节。
2 目前存在问题
在燃机运行到250～270 MW时，再热器减温水调节阀提前开启，并出现频繁动作现象，波动幅度为0%～5%，如图2红线（01LAF10：AA101ZT.PNT）所示。
图2中从上自下5条曲线分别为：二级再热器入口温度（01HAJ60CT001）；再热主蒸汽温度（01LBB40_BCT001）；燃机负荷（01DCS01AI001）；再热器减温水调节阀开度反馈（01LAF10：AA101ZT.PNT）；中压减温水流量（01LAF01CF001）。
3 原因分析
当再热主汽温度降低时，主调的输出会增加，造成副调的设定值增大，阀门向关的方向运动。当阀门全关以后，如果此时再热主汽温度仍然低于设定值（566 ℃），主调的输出仍然会不断的增大，但由于阀门已经全关，所以再热主汽温度并不会升高，造成主调的输出一直增加，此时，如果再热主汽温度迅速升高，主调的输出由于原先增加的太大，再反向调整时需要一定时间，调节系统无法对再热主汽温度的升高及时响应，造成调节滞后，此种现象称为积分饱和。为了克服积分饱和这种现象，在#1燃机的再热主汽温度自动调节逻辑中，设计是通过限制主调输出的变化来抑制积分饱和，具体实现逻辑为：当副调的输出值（即阀门控制指令）低于10%时，即限制主调输出不再增大；当副调的输出值（即阀门控制指令）超过90%时，即限制主调输出不再减小。
这样，当再热主汽温度较高时，再热器减温水调节阀会开启，当主汽温度开始降低时，主调的输出增大，副调的输出减小（即阀门的指令信号减小），阀门关闭；当阀门的指令信号减小到10%时，会触发主调PID块的上限限制，造成主调的输出无法继续增加，这样就克服了由于主调的输出不断增大带来的积分饱和现象。但是在现场的实际控制中，由于阀门的指令信号减小到10%时，此时的主调输出并不是很高，一般在510～520 ℃之间，因为有限制，主调的输出不会增加，此时减温水调节阀的动作完全由副调控制。在主调输出限制后，如果二级再热器的入口温度继续降低时，阀门会一直关闭，直到全关为止；但当二级再热器的入口温度升高超过副调设定值（主调输出），即会造成阀门开启。夏季环境温度较高时，当机组负荷并不高（如270 MW），再热主蒸汽温度一般在540～560 ℃范围内变化，二级再热器入口温度一般在510～520 ℃左右，此时主调的输出值也限制在510～520 ℃之间，若副调的测量值（二级再热器入口温度）高于设定值（主调的输出值），即会造成再热器减温水调节阀提前开启；而由于此时的再热蒸汽温度并不高，所以在阀门开启时，由于喷入减温水，副调的测量值（二级再热器入口温度）又会低于设定值（主调的输出值），导致阀门关闭，如此反复出现阀门频繁动作现象。
此外，根据图2所示曲线，当再热器减温水调节阀开启超过3%时，减温水流量才开始变化；开至5%时，减温水流量达到3 t/h（减温水流量量程为15 t/h）。
再热器减温水调节阀线性不理想也有可能是导致阀门频繁动作的原因。
4 解决方案
通过上述分析，在现有的再热主汽温度自动调节系统中，当阀门的指令信号减小到10%时，主调输出就被限制，无法继续增加，造成减温水调门频繁动作，对机组运行的经济性有一定影响。针对这种现象，可以把主调输出的限制条件进行修改，即现有的条件是阀门的指令信号减小到10%时，主调输出被限制，修改为阀门的指令信号减小到4%，主调输出才被限制，这样修改以后，可以让主调的限制被推后，这样主调的输出可以再增大一些（比如增大到520 ℃以上）再被限制，这样在二级再热器入口温度在510～520 ℃之间时，减温水调节阀仍然保持全关状态，这样就可以避免再热器减温水调节阀提前开启及频繁动作。
参考文献：
[1] 马巧春，杨建明.锅炉再热器减温水调节阀振动原因分析与治理[J].阀门，2003，（6）.
关键词：再热减温水调节阀；自动调节； SAMA图；主调PID块；积分饱和
中图分类号：TK223.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）12-0090-02
再热蒸汽是由中压过热蒸汽与冷再蒸汽混合后通过两级再热器加热到中压缸做功。为防止再热器出口蒸汽温度过高，在第一级再热器后安裝了一组喷水减温减压器来控制再热器出口蒸汽温度，再热器减温水取自中压给水泵出口。
1 再热蒸汽减温水自动调节控制原理
图1为再热蒸汽温度控制的SAMA图，再热蒸汽温度调节系统采用串级调节系统，调节系统分主调和副调两部分，主调的测量值是二级再热器出口温度（即再热主蒸汽温度），设定值是566 ℃。主调输出做为副调的设定值，副调的测量值是二级再热器的入口温度，副调的输出经过AOUT块转化成4～20 mA的模拟量信号输出控制再热器减温水调节阀开启，从而实现再热主蒸汽温度的自动调节。
2 目前存在问题
在燃机运行到250～270 MW时，再热器减温水调节阀提前开启，并出现频繁动作现象，波动幅度为0%～5%，如图2红线（01LAF10：AA101ZT.PNT）所示。
图2中从上自下5条曲线分别为：二级再热器入口温度（01HAJ60CT001）；再热主蒸汽温度（01LBB40_BCT001）；燃机负荷（01DCS01AI001）；再热器减温水调节阀开度反馈（01LAF10：AA101ZT.PNT）；中压减温水流量（01LAF01CF001）。
3 原因分析
当再热主汽温度降低时，主调的输出会增加，造成副调的设定值增大，阀门向关的方向运动。当阀门全关以后，如果此时再热主汽温度仍然低于设定值（566 ℃），主调的输出仍然会不断的增大，但由于阀门已经全关，所以再热主汽温度并不会升高，造成主调的输出一直增加，此时，如果再热主汽温度迅速升高，主调的输出由于原先增加的太大，再反向调整时需要一定时间，调节系统无法对再热主汽温度的升高及时响应，造成调节滞后，此种现象称为积分饱和。为了克服积分饱和这种现象，在#1燃机的再热主汽温度自动调节逻辑中，设计是通过限制主调输出的变化来抑制积分饱和，具体实现逻辑为：当副调的输出值（即阀门控制指令）低于10%时，即限制主调输出不再增大；当副调的输出值（即阀门控制指令）超过90%时，即限制主调输出不再减小。
这样，当再热主汽温度较高时，再热器减温水调节阀会开启，当主汽温度开始降低时，主调的输出增大，副调的输出减小（即阀门的指令信号减小），阀门关闭；当阀门的指令信号减小到10%时，会触发主调PID块的上限限制，造成主调的输出无法继续增加，这样就克服了由于主调的输出不断增大带来的积分饱和现象。但是在现场的实际控制中，由于阀门的指令信号减小到10%时，此时的主调输出并不是很高，一般在510～520 ℃之间，因为有限制，主调的输出不会增加，此时减温水调节阀的动作完全由副调控制。在主调输出限制后，如果二级再热器的入口温度继续降低时，阀门会一直关闭，直到全关为止；但当二级再热器的入口温度升高超过副调设定值（主调输出），即会造成阀门开启。夏季环境温度较高时，当机组负荷并不高（如270 MW），再热主蒸汽温度一般在540～560 ℃范围内变化，二级再热器入口温度一般在510～520 ℃左右，此时主调的输出值也限制在510～520 ℃之间，若副调的测量值（二级再热器入口温度）高于设定值（主调的输出值），即会造成再热器减温水调节阀提前开启；而由于此时的再热蒸汽温度并不高，所以在阀门开启时，由于喷入减温水，副调的测量值（二级再热器入口温度）又会低于设定值（主调的输出值），导致阀门关闭，如此反复出现阀门频繁动作现象。
此外，根据图2所示曲线，当再热器减温水调节阀开启超过3%时，减温水流量才开始变化；开至5%时，减温水流量达到3 t/h（减温水流量量程为15 t/h）。
再热器减温水调节阀线性不理想也有可能是导致阀门频繁动作的原因。
4 解决方案
通过上述分析，在现有的再热主汽温度自动调节系统中，当阀门的指令信号减小到10%时，主调输出就被限制，无法继续增加，造成减温水调门频繁动作，对机组运行的经济性有一定影响。针对这种现象，可以把主调输出的限制条件进行修改，即现有的条件是阀门的指令信号减小到10%时，主调输出被限制，修改为阀门的指令信号减小到4%，主调输出才被限制，这样修改以后，可以让主调的限制被推后，这样主调的输出可以再增大一些（比如增大到520 ℃以上）再被限制，这样在二级再热器入口温度在510～520 ℃之间时，减温水调节阀仍然保持全关状态，这样就可以避免再热器减温水调节阀提前开启及频繁动作。
参考文献：
[1] 马巧春，杨建明.锅炉再热器减温水调节阀振动原因分析与治理[J].阀门，2003，（6）.