（山西漳电同华发电有限公司）
摘要：本文依据600MW超临界火力发电机组的理论与实践发展方向，通过对其系统结构、运行特点与控制方式等进行基础性分析，本文针对超临界机组控制的重点问题即协调与AGC控制，通过借鉴比较国内外DCS公司的优化设计思路，根据超临界机组的特点提出优化控制方案，并在实践应用中取得一定的效果。
关键词：600MW；火力发电；AGC控制；超临界
1超临界机组面临的问题分析
1.1机、炉之间耦合严重
超临界单元控制中的一个难点问题是非线性耦合，使其难以达到良好的控制效果。由于DC在碱法一次性通过特性的锅炉，没有这些参数集中的能量存储元件，DC运行状态之间没有明确的分界点，从省煤器进水开始连续加热、蒸发和过热，根据制冷剂的物理性质的差异可分了三部分：加热段、蒸发段和过热段，在每段长过程中有燃料、供水、汽机调门开度扰动和变化，导致功率、压力和温度的变化。通过对直流锅炉的特点的分析，超临界锅炉的动态特性受端阻力的影响要大得多，比汽包锅炉的动态特性要大得多。当汽轮机主汽阀开度发生变化时，机组功率的影响，也将直接影响到锅炉出口端的阻力特性，改变锅炉的控制特性。由于没有汽包的锅炉侧的缓冲作用，对锅炉的影响远远大于对汽包锅炉的影响。1.2强烈的非线性超临界机组采用超临界参数的蒸汽，使用滑动参数单元的操作模式，在一个大范围的变负荷运行的机组，压力10MPa至25MPa之间运行。超临界机组实际运行的超临界和亚临界两条件下，亚临界条件下制冷与加热，蒸发段和过热段，在相同的密度超临界操作碱的条件下，在一瞬间变成蒸汽的水，所以在超临界和亚临界机组运行操作模式具有完全不同的控制特性，复杂控制对象的特性。因此，当设计的控制方案时，自动控制系统将满足整个协调负载范围内的自适应变参数控制时不考虑。
1.3机组蓄热能与AGC运行方式不匹配
蒸汽的制冷剂储存量和金属质量的超临界机组与锅炉的参数要小得多，所以减少压力释放较少能量的变负荷，锅炉侧的直吹式制粉系统，存在大滞后的特点，在快速变负荷时，对能源供应和需求两侧炉失衡现象尤为严重，很容易导致大幅波动的主要控制参数。但对于电网的控制、需求侧变化频繁的维护频率和联络线功率交换的稳定性，发送到每个机组AGC的方向也是频繁波动和实际机组负荷可以按照指令响应速度快的调度。电网调度EMS系统华能太仓#4机组，AGC指令曲线可以看出，AGC方向每2至3分钟会随时间变化，经常来回移动的反作用。如果单元协调控制系统设计不好，在负载扰动下极易造成不稳定的运行。
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2国内外目前控制方案优化借鉴
2.1国内控制方案借鉴
目前，国内大型火电机组的控制系统都是进口的，协调控制方案根据设计或外国厂商做一些改进，或指同一单元的控制方案是专为锅炉由于短时间在中国的应用，战略基本遵循国外厂家DCS协调跟踪控制原创设计，协调控制方案的技术特点，各种DCS公司分别分析：福克斯伯勒公司是基于BFCCS和TFCCS基于协调控制的设计方式，在同一时间调节功率和电压防止压力偏差过大的，与D指令，通过惯性进入汽轮机功率调节器，在慢变负荷汽轮机侧的动作速度的初始阶段，防止电荷波动由于惯性大锅炉参数、锅炉侧电压和负荷指令与指令等效Deb涡轮阀开做前馈加快响应。
2.2国外DCS公司设计策略的实际投用效果
DCS公司所设计的超临界机组协调控制方案在国内电厂的实际应用效果来看，均存在着一定的问题。FOXBORO公司对其设计的协调方案在直流炉上推荐采用TF-CCS方式，在江苏镇江#5、#6机组（600MW）使用后，机组运行较稳定，主汽压力偏差不大，但未能很好的解决锅炉侧调节功率大滞后的问题。变负荷时的响应很慢，AGC测试速率仅为1.2%左右，而且消除静差的能力也较差，负荷指令与实发功率经常有10MW左右的静态偏差而长时间不能消除，同时由于汽机侧调功，在升负荷初期由于机组滑压运行压力定值上升而造成调门反而关闭，功率在升负荷初期是反向调节的，造成其一次调频性能也很难满足要求。
3讨论与优化方案设计
3.1讨论
综上所述，几种控制方案质量差的根本原因是没有很好的解决机器与炉之间的非线性耦合特性，采用传统汽包的控制策略来设计协调逻辑。常规协调控制系统属于多变量控制系统和控制策略设计，必须考虑到两个控制回路中的单位蒸汽压力和功率是相互关联的，他们有共同的特征方程，稳定裕度和衰减率，如果系统不稳定，另一系统也不可避免的不稳定，一个控制回路自动输入，会影响另一个回路的自动输入。为了使蒸汽压力和功率控制回路的给定值是相对无差异调节系统给非合作信号不产生静态偏差，两回路调节器含有积分项，为了使系统有足够的稳定裕度，必须对调节器的参数整定回路是很平淡的，和质量控制恶化，因此所有机组蒸汽压力和功率控制系统的控制品质，必然要比个人投资在任何环控制质量差。
3.2超临界机组协调控制系统的优化控制方案
压力控制是直流锅炉控制系统的关键环节。压力的变化会影响机组的负荷，这会影响锅炉的温度。因此，设计策略应以优先稳定的压力为前提。对锅炉主控指令的几种控制方案是要经过一段时间的惯性延迟（差补偿煤水动力特性）来改变水流量指示，虽然这在负载变化对蒸汽温度的影响不大，但增加了主蒸汽压力控制的难度，对温度控制回路部分惯性到压力控制回路的等效，因为多个程序来改变水流量来调整中间点焓值、水温和时间常数的调压电路是类似的，有很强的耦合特性，即使西门子的方案采用焓解耦方法不能解决的问题LEM所有。超临界机组运行特性的影响，燃油量对主蒸汽压力变化较小，主要影响蒸汽温度的变化，再通过调节水使压力上升，和水流量的变化对蒸汽压力和温度有明显的影响，因为从燃油修正蒸汽温度的变化是一个更好的方式来提升两者之间的耦合，同时应适当降低锅炉主控指令是指给水指令的压力稳定供水之间的惯性是一个迅速的行动，而在变负荷的预测控制算法通过动态超调量一定燃料以弥补制粉系统的惯性，另一方面也适当牺牲一定的温度，保证快速变负荷，通过最小程度减少两煤-水回路之间的耦合。
煤与水之间的协调关系与其余的关键问题，如何消除机、炉之间的相互耦合关系，补偿锅炉的大惯性特性，在变负荷和发生扰动时，锅炉侧对上汽机侧调节功率引起的持续扰动。直接能量平衡控制策略（DEB）早期提出了直流锅炉控制，以其独特的地方是在所有情况下都把功率控制、锅炉控制和利用之间的耦合采用自校正单元指导汽轮机的能源需求计算。超临界机组在负荷范围协调、运行参数的压力、温度等单位有大跨度的变化，汽轮机的动态特性，锅炉系统发生了很大的变化，在设计的控制系统，如果相同的策略和特征参数，将不可避免地导致在一定的工作条件控制效果是非常好的，在另一个条件差，不能满足全负荷协调优化控制要求。所以，我们必须根据不同的负荷下燃烧系统，在机组制粉系统的变化，水蒸气物理性能的特征参数的调节和动态纠偏控制系统的自适应算法，并在超驰控制一些特殊的情况下应用，迅速排除干扰，以保证机组在不同的负载条件下，控制的稳定性。
参考文献：
[1]陈卫,陈波,尹峰,罗志浩.基于制粉系统柔性顺控启停的火电机组AGC大范围无缝运行控制[J].浙江电力.2012(12)
[2]祝建飞,姚峻,曹卫峰,汪朝阳,沈建峰,姚瑛瑛.超(超)临界机组新型节能协调控制系统的研究和应用[J].华东电力.2012(09)
论文作者:王玉龙
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/13
标签：机组论文; 锅炉论文; 负荷论文; 压力论文; 超临界论文; 蒸汽论文; 功率论文; 《电力设备》2016年第14期论文;