间接能量平衡协调方式在昌吉热电厂的应用及分析

李垚

摘 要：结合新疆超临界燃煤机组昌吉热电厂已经投运的#1机组，分析机炉协调控制系统的控制结构，介绍相关的控制策略和逻辑关系，并针对当前要求精确前馈的思想介绍协调回路下的一次调频功能、汽机侧的压力偏差回拉功率回路，以及间接能量平衡加燃料前馈的控制策略。现场实验结果表，所设计的控制逻辑工作是有效的，协调系统控制效果比较理想。

关键词：间接能量平衡；协调控制系统；超临界；火力发电厂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.178

1 引言

协调控制系统，英文简称CCS，将其应用到火电单元机组运行过程当中，可以有效的抵制外界因素对整个系统的影响，它可以不断对系统进行自动调节，保障运行参数的正确，变化在合理范围以内，因此该系统可以保障机组的经济、安全、高效的运行。总的来说，协调控制系统主要的复杂点为：多目标相关联、非线性、多变量的强耦合、锅炉侧有严重延迟情况等。锅炉从变化燃料量、输送风量以及供给水量一直到主蒸汽压力和主蒸汽流量所存在的惯性较大，但是汽轮机从改变汽阀的开度一直到汽轮发电机实际所发功率的改变所存在惯性较小，所以面对这种情况就需要我们依据汽轮机、锅炉动态上面的差异特性构建这样一个控制系统，即使得汽轮机和锅炉在控制系统上关联为一个体系，尽可能大的发挥机组的蓄热功力。实际中，电网的容量要求不断提升，电能质量要求逐渐提高以及电力工业自动化水平也在提升，自动发电控制（AGC）在电力系统中应用逐渐趋势化，加大单元机组协调控制的投入是良好解决AGC相关问题的基础，这就意味着对CFB锅炉协调控制系统的研究已成大势所趋。

天池能源昌吉2×35万千瓦热电厂工程1号机组锅炉为哈尔滨锅炉厂超临界直流煤粉锅炉、Ⅱ型布置、单炉膛平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢架悬吊结构、采用三分仓回转式空气预热器。汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂有限公司制造的超临界、单轴、一次中间再热、两缸两排汽、一级调整抽汽、直接空冷凝汽式汽轮机。发电机为超临界直接空冷发电机组，发电机选用水-氢-氢冷却方式。天池能源昌吉2×35万千瓦热电厂工程1号机组DCS分散控制系统采用的是上海新华控制技术（集团）有限公司XDC800控制系统，包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）等。汽机数字电液控制（DEH）也采用上海新华控制系统。

2 协调控制系统运行方式概述

依据负荷运算判定协调控制系统的方式有以下几种。

2.1 手动控制方式

手动进行对锅炉主控以及汽机主控的控制调节，由DEH（数字电液调节）进行控制控制。工作人员设定汽机和锅炉的负荷值，切除主汽压力控制回路以及功率控制回路。机组的启动或者停止可以利用该方式。

2.2 锅炉跟随控制方式

如果锅炉可以正常运行，但是汽机出现异常时，机组功率会受到影响，这时我们可以利用选择画面，或者选择锅炉跟随控制模式。这时，汽机会调节负荷，锅炉也会进行压力调整。

（1）手动汽机主控时，机侧的功率调节器以及压力调节器是跟踪模式，炉侧的压力调节器是自动模式。实发功率由负荷指令进行跟踪，DEH负责控制机组负荷。

（2）自动汽机主控时，炉侧压力调节器进行调节机前压力，DEH控制汽机调功回路，汽机所能承受的最大荷便是机组负荷的极值。

3 协调控制系统的功能组成

3.1 负荷指令形成回路

我们通常人为设定机组的目标负荷数值，或由电网调度系统（ADS）发送指令进行控制，同时根据频率差异进行更正，这些和协调控制系统的运行参数（如实发功率、机前压力、给水量、燃料量、炉膛负压、一次风压等）的变化调节情况、机组负荷变化幅度及变化率存在一定的影响关系。如果实际过程中，有些参数存在较大偏差，我们就需用闭锁增加或减小、迫升或降等手段，变化负荷数值，这样可以阻止机组调节品质继续恶化。我们在处理负荷指令时，如果有若干影响情况同时发生，我们要判断事件的轻重情况，进行有序的对负荷指令的变化速率限制和幅值限制做出及时修正，保障机组负荷正确变化。ADS的输入指令需要进行速率限制以及负荷限幅，然后才可以输入给机组主控M/A，负荷控制指令的形成所示。这里面，被速率限制的频率校正信号是作为机组负荷设置好的数值传输给PID调节器的SP一端。使用该方法的优势在于：转速以及频率变化的差异和机组功率指令的变化情况具有相关线性关系。机组在任何的运行情况下，定的转速（或频率）变化差异是具有相同速率、幅度的负荷变化，这有助于我们进行二次调频功能的计算。与此同时，这样还可以在机组处于变负荷阶段时，相同方向的（加负荷过程中频率偏低或者减负荷过程中频率偏高）一次调频行为会被停止。但是我们应该注意，只有保证是在校正信号能够满足一次调频功能需要在CCS系统的PID回路运行投入的情形下，才会有反映。同时，因为经过调节器，一次调频功能的反馈时间会被功率调节器的参数所影响限制。

4 结论

（1）可以在功率指令（经过限制速率）上直接加频差校正信号，可以稳定机组，同时可以在负荷变化的情况下的一次变频功能发挥作用。

（2）设计压力偏错回拉功率回路可以避免机前压力波动过大情况发生，有效降低锅炉需热量的利用。

（3）在物理角度上面研究，直接能量平衡控制方式可以寻找出机炉能量的平衡点，在保障充分实验、计算参数正确以及正确整定的前提下，是一种可取的方式。值得注意的是，该方式要在汽机能量需求变化以后，方能有所反应变化，因此难以避免会存在相对滞后的问题发生，这时我们可以选用间接能量平衡加前馈的方式，可以将滞后问题有效的控制。

（4）鍋炉存在的延迟以及惯性问题，我们利用负荷订制前馈或者负荷预加煤前馈的方式可以有效避免。在实际运用该系统时，有良好的表现。

参考文献：

[1]卫丹靖，田亮，边防，张全.“机跟炉”协调控制系统参数整定规律研究[J].华北电力大学学报（自然科学版），2016（06）：91-96.

[2]王立.间接能量平衡协调控制系统前馈控制策略的优化[J].热力发电，2013（04）：53-56.endprint