摘要：超临界机组蓄热能力差，是多输入的控制系统，且输入的耦合性高，运行参数的线性度差。在实际运行中，超临界机组的协调控制策略不尽相同，部分存在需要优化的地方，本文通过优化机组给水控制逻辑，提高了煤水比在机组负荷变化过程中的稳定度，使机组在动态过程中过热度保持在合理范围内，同时主汽压力、温度、负荷等调节品质得到改善，同时对给水的优化控制基本上解决了给水超调滞后问题、幅度欠缺问题，使机组的低负荷阶段同样能满足AGC速度要求。
火电厂协调控制是自动化控制理论在火电过程控制中的最深度运用。实现了厂内汽轮机、锅炉围绕调度下发的AGC负荷指令协调运行。在汽包炉机组中，CCS控制策略运用已经较为成熟，对负荷的控制效果比较理想。在超临界机组中，协调的控制策略种类繁多，实际运用中效果也表现不尽完美，需要进一步研究机组运行工艺，优化控制策略。本文介绍了某电厂600MW超临界机组协调控制系统特点，并对机组给水自动进行优化，控制总给水流量，过程中维持锅炉燃烧过程中给水与燃料输入量之间合理关系，保证机组运行参数稳定。
超临界机组即直流炉，相对于汽包炉，直流炉没有汽包对机组运行工质进行缓冲存储，其蓄热能力较低。直流炉中，给水及给煤发生变化时，水冷壁等受热面的热交换将发生变化，汽水分界面也随之变化，导致锅炉出口蒸汽压力、流量和温度都随之变化。因此，直流炉的给水不能独立进行控制，要考虑着重考虑机组燃烧系统。
直流炉的多输入信号相互耦合。表现为：给煤、给水、主气调门之间存在深度的耦合性。如：调门的开度变化影响锅炉出口压力及蒸汽温度变化；给煤加大会使蒸汽压力、温度、流量均加大；给水加大，会在短时内加大锅炉主气流量、压力，经过延时后主气温度又开始下降，使主气压力及汽机功率有所降低。
直流炉运行参数非线性特性很强。在机组滑参数运行时，随之机组运行负荷变化，机组的运行参数大幅变化，线性度很差。在煤水比调节的温度对象中，在负荷于300～600MW负荷变化范围内，对象特性时间常数的变化也有近3倍，汽温响应特性惯性增加，时问常数和延迟时间增加，因此，从控制角度考虑，直流炉需要设计较汽包炉更为复杂化的控制手段，才能适应对象复杂特性的控制要求。
直流炉没有中间蓄热缓冲环节——汽包，因此汽水系统循环工质相对于汽包炉工质的稳定性大大下降，由于蓄热能力的很低，要求机组运行的任何时候都必须保持能量和物质的平衡。另外，目前大容量机组广泛采用的直吹式制粉系统存在大滞后的特性，同样是不利于机，炉间的协调控制。
从协调控制的角度来说超临界机组是一个复杂的多变量非线性被控对象，针对目前较为突出的水煤比动态失调现象，在给水控制策略上进行了优化。
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火电机组在运行过程中，中间点焓值在随负荷变化的过程中灵敏度和线性特性较好，它对煤水比失调反应较为迅速，在优化的控制逻辑中将其作为煤水比的反馈信号，这种方式有利于在工况变化时对负荷、温度的控制。本优化方案采用的基于过热度调整的中间点焓值作为反馈信号的控制逻辑，主要部分包含下述各环节：
闭环控制逻辑中中间点焓值设定值的生成：首先微过热度由分离器出口压力确定，其次微过热温度设定值由运行人员进行手动调整，产生最终的分离器出口温度设定值，最后中间点焓值设定值的上下限根据当前压力计算得出，并通过高低限对输出焓值设定值进行安全有效设定。
焓值的实际值即测量值可根据分离器的出口压力与温度由DCS控制软件所提供的焓值生成功能块得出当前中间点的实际值。
闭环控制回路中，中间点焓值设定值及实际值已经提供，焓值PID的输出作为给水主控的设定值，以用来修正机组运行过程中的煤水比的失调，并最终维持分离器的微过热度在设定范围内。
为保证机组动态工况下煤水比在合理的范围内，优化逻辑中采用负荷指令经过热耗修正来当做锅炉的发热量来作为机组变负荷过程中煤水比的指令，以此替代了通过燃料量作为给水控制中的煤水比指令。中间点焓值设定值与省煤器入口焓的焓差，即给水的有效焓增量，基于锅炉发热量计算出理论给水量，焓值控制器的静态前馈，作为机组静态、动态过程中燃水比的基准控制通道，始终保持给水跟随燃料量变化来快速动作。
采用了机组负荷指令的动态微分前馈，并通过机组特性试验，较准确地得到变负荷工况下燃水比合理的配比特性，通过优化动态前馈参数，控制给水动态变量动作时间及幅度，保证在动态过程中给水同燃料超调量在幅值及时问上的最佳配合，克服了锅炉在燃烧率同给水扰动特性间的巨大差异，有效改善了变负荷工况下水冷壁频繁超温的问题。
根据以往给水控制方案中煤水比动态失调严重，产生的机组动态过程中主汽压力、温度、负荷等运行参数品质较差，过热度波动大的特点，本优化逻辑通过选择中间点焓值作为信号反馈，通过合理的设定值及实际值计算选择，以及前馈信号合理优化基本上解决了由给水控制不好而引起的协调控制品质不好的问题。
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论文作者:康永昊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：机组论文; 负荷论文; 设定值论文; 汽包论文; 锅炉论文; 过程中论文; 温度论文; 《基层建设》2018年第34期论文;