神华内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司一期工程装机为2×600MW超临界机组，配备哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主研发制造的超临界褐煤锅炉。锅炉型号HG-1913/25.4-HM15，型式为单炉膛、一次中间再热、墙式切圆燃烧、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构П型燃煤锅炉。锅炉采用内置式启动分离系统，通过改变燃料和给水量比例来调节负荷，主蒸汽温度通过控制燃料量和给水量的比例及一、二级减温水喷水量来调整，再热汽温通过烟气挡板和事故喷水量控制^[1]。每台机组各配置3台35%BMCR电动给水泵组，既可满足主机运行方式需要，又能适应机组启、停与变负荷工况。2 存在的问题2.1 给水泵联锁启动控制方式不合理

神华内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司2台机组接入东北电网，为呼—辽直流输电线路末端，机组负荷经常在420MW以下，此工况下要求电动给运行方式为2运1备。2台运行电动给水泵如果有1台跳闸，虽然备用给水泵能够联锁启动，但若抢水太慢，很容易导致锅炉煤水比失调，引起锅炉超温等问题，对锅炉甚至整套机组的安全带来威胁。2.2 备用给水泵联启后再跳闸

运行给水泵故障跳闸会联启备用给水泵，有时会发生备用给水泵带负荷启动、电动机超电流时间过长情况，导致电气保护动作，备用给水泵联启后再跳闸，威胁到设备的安全。2.3 锅炉煤水比失调时间长

如果运行人员跟踪不及时或并泵操作出现失误，会延长锅炉煤水比失调时间，给机组的稳定运行带来危险。3 给水泵控制逻辑优化

为了解决上述问题，需要对备用给水泵联锁启动后快速接带足够负荷的控制功能进行改进。通过分析与反复论证，神华内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司于2013年9月对2台电动给水泵的跳闸、联启控制逻辑进行了优化，增加了备用泵联启后自动并泵、快速抢水逻辑^[2]。3.1 给水泵运行方式要求

根据机组运行要求，3台电动给水泵组并联运行时，各台泵组应在一定转速范围内相互协调，以便在1台泵组发生事故时其他2台泵组能够并联运行。如果1台给水泵组发生故障，其他2台给水泵组应能在30s内达到所需供水压力。3台给水泵联锁启动的优先顺序为A→B→C→A，以C泵为例，联锁启动条件为^[3]：

（1）A给水泵与B给水泵合闸，且选择C给水泵时，A给水泵或B给水泵发生故障跳闸，延时1s联锁启动；

（2）只有B给水泵运行，且选择C给水泵、不选择A给水泵时，给水泵B发生故障跳闸，延时1s联锁启动；

（3）只有A给水泵运行，且选择C给水泵，A给水泵发生故障跳闸，延时1s联锁启动；

（4）只有A给水泵运行，且选择B给水泵、也选择C给水泵时，A给水泵发生故障跳闸，如5s后B给水泵仍未合闸，延时1s联启C给水泵。3.2 给水泵自动并泵逻辑优化3.2.1 功能块介绍

机组控制系统采用杭州和利时公司产品，“MAX”为 大 选 功 能 块；“MIN”为小选功能 块；“HSTOF”为下降延时功能块；“HSTP”为脉冲功能块；“LT”为小于功能块；“DIV”为除法功能块；“SUB”为减法功能块；“AND”为逻辑“与”关系；“OR”为逻辑“或”关系；“SEL”为选择功能块。第1个管脚为使能端，第2个管脚为“输入1”，第3个管脚为“输入2”。当使能端为0时，选择“输入1”作为输出；当使能端为1时，选择“输入2”作为输出^{[4, 5]}。3.2.2 优化前逻辑

如图 1所示，优化前给水泵的勺管指令跟踪值设计较简单，只跟踪运行泵勺管指令选大后的50%，此设计只考虑备用泵带负荷启动，未考虑给水泵启动初期勺管开度限制以及后续的并泵抢水逻辑。

图1(Figure 1)

图 1 优化前给水泵控制逻辑

实现备用给水泵自动并泵、快速抢水功能的技术关键在于：

（1）给水泵是否具备带负荷启动条件；

（2）带负荷启动后如何缩短电动给水泵启动持续时间，避免启动保护动作^[6]。

后续增加勺管开度、实现自动并泵的逻辑设计相对简单。为此，经过与给水泵厂家沟通，并结合对已发生过的备用给水泵联启实例的分析，经反复论证，最终认为备用给水泵自动并泵、快速抢水逻辑优化方案可行。3.2.3.2 联启实例

2012-08-29T19：22：46，神华内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司2号机组启动过程中，2B给水泵因润滑冷油器入口油温高跳闸，2C给水泵联启。故障前，给水流量212t/h，2B给水泵勺管指令为35%，2C给水泵勺管指令为17.5%。2B给水泵跳闸后，2C给水泵联启。具体过程如下。

（1）19：22：53，勺管指令为34%，2C给水泵入口流量318t/h，转速2691r/min，电流800A。

（2）19：22：56，2C给水泵勺管指令34%，2C给水泵入口流量464t/h，转速3079r/min，电流464A，给水流量184t/h。

（3）19：22：58，给水流量212t/h。整个过程2C给水泵再循环门处于全开状态。3.2.3.3 实例分析

从上述运行实例可以看出，2C给水泵联启时勺管指令为17.5%，说明给水泵可以带负荷启动。但应注意，此次带负荷启动电动机的启动电流持续时间约8s（给水泵勺管开度为0%时，启动电流持续时间约为5s），为避免给水泵启动电流过大，需将启动电流设置限幅增加30%，同时增加“电流＜580A”（额定电流）及勺管开度限制条件，以避免启动电流时间过长^[7]。3.2.4 优化后逻辑

以“C给水泵备用，A给水泵与B给水泵运行时，A泵跳闸，C泵联锁启动”为例对优化后给水泵控制逻辑进行说明。3.2.4.1 备用给水泵勺管指令跟踪逻辑

给水泵投备用时，勺管指令自动跟踪为另2台运行泵勺管指令取大值的50%，同时为防止给水泵启动后所带初负荷过大而导致给水泵超电流时间过长，影响给水泵安全，逻辑中用小选功能块进行高限30%的限制，逻辑关系如图 2所示。

图2(Figure 2)

图 2 勺管指令跟踪值生成逻辑

当运行泵跳闸时，备用泵自动联启，此时给水泵勺管指令保持启动前的勺管开度。给水泵电流＜580A时，勺管指令自动跟踪跳闸泵跳闸前指令；当勺管达到跳闸泵跳闸前指令后，跟踪另1台给水泵的勺管指令（升速率5%/s），如图 3所示。综上所述，即给水泵从备用状态到最终稳定运行，勺管指令是从运行泵指令的50%开始，先补平跳闸给水泵的负荷，然后再与另1台运行泵达到平均分配负荷的过程。在高限30%以及速率限制功能的约束下，无扰动、快速地将因运行泵跳闸而减少的锅炉主给水流量弥补回来，避免了机组负荷等其他重要参数的波动^[8]。

图3(Figure 3)

图 3 勺管指令的选择逻辑

当联启的备用泵勺管指令与运行泵的指令一致时，延时2s退出备用泵勺管强制跟踪模式，允许给水泵勺管投入自动运行，如图 4所示（目前采用运行人员手动投入方式）。

图4(Figure 4)

图 4 跟踪模式转自动模式逻辑

2014-01-08，2号机组2C给水泵跳闸，2B给水泵联启自动并泵，过程分析如下。 4.1 机组工况

2号机组有功功率403MW，主汽压力20.08MPa，锅炉主给水流量1260t/h，2A给水泵、2C给水泵运行，勺管开度60%，2B给水泵备用，勺管开度30%,实现了50%勺管开度的跟踪。4.2 动作过程

2014-01-08T15：22：39，2C给水泵跳闸，2B给水泵联启，15：22：48，2B给水泵电流恢复正常（启动电流持续9s，与变更前基本持平），2B给水泵勺管指令按照5%/s速率上升；15：22：54，2A给水泵勺管指令升至66%，2B给水泵勺管指令65.77%，满足泵的运行要求范围（同型号的泵并联运行时，各泵间的负荷分配偏差应限制在5%以内）。同时，2台给水泵出口压力一致，2B给水泵完成并泵，整个并泵时长15s。15：23：00，锅炉主给水流量恢复至1215t/h。15：24：00，运行人员将2B给水泵勺管投入自动，手动将B给水泵再循环门逐渐关闭后，系统恢复正常。并泵过程机组各参数曲线见图 5、图 6。

图5(Figure 5)

图 5 并泵过程控制指令与响应曲线

图6(Figure 6)

图 6 并泵过程主参数曲线

在给水泵跳闸、联启、自动并泵的整个过程中，机组负荷稳定、主汽压力稳定，水煤比失调持续时间21s（总给水量减少2t左右），锅炉折焰角入口蒸汽温度上升4℃，汽水分离器出口温度上升7℃。从上述结果来看，此次逻辑优化实现了快速抢水、自动并泵功能，有效地规避了事故处理过程中运行人员的误操作风险，降低了操作强度^[9]；同时，缩短了锅炉水煤比失调时间，避免了锅炉水冷壁超温等事故的发生，逻辑优化改进工作成效明显。5 结语

针对给水泵运行控制方式存在的问题，神华内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司通过对备用给水泵自动并泵逻辑进行优化，增加备用泵联启后自动并泵、快速抢水逻辑，保证了锅炉煤水比、锅炉壁温等重要参数的稳定控制。机组运行实践证明，改进效果良好。