摘要：超临界机组是我国火力发电行业中的主力机组，工作效率高、经济性强是这一机组在实际应用中表现出来的主要特点。在对超临界机组的应用问题进行探究的过程中，笔者主要以电厂所采用的660Mw超临界机组为例，对这一机组的协调控制系统设计，系统中存在的主要问题和系统的优化策略等问题进行了探究。
关键词：660MW机组；协调控制系统；故障分析；改进措施
前言
660MW超临界机组在目前的超临界机组中属于典型机组，在系统特性和控制方案设计方面极具代表性，一旦将660MW超临界机组的控制方案研究透彻，其它类型机组的问题也会迎刃而解。超临界机组蓄热较小，水煤配比要求严格，因而在面对机组负荷频繁升降以及深度调峰等情况时显得力不从心，协调控制系统优化工作急需提升到更高水平才能满足运行要求。对超临界机组协调控制系统实施优化工作，不仅能够实现整个机组的优化控制，还可降低煤耗、保证电网的安全、提高电能的品质。
1超临界机组协调控制系统
1.1协调控制系统的控制策略
直接能量平衡控制策略（DEB）和直接指令平衡控制策略（DIB）是现代协调控制的两种典型代表。他们都是对慢速响应控制对象锅炉和快速响应控制对象汽轮机进行整体协调的平衡控制，使得机炉协调协作，快速响应负荷请求，并且保持各个参数稳定。锅炉属于慢控制对象，因此燃料通过其转换成热量的过程所花时间较长，有很大的延迟和惯性，为了减小其惯性和延迟需采用前馈控制方法，能够提前改变锅炉发热量，合理的利用锅炉的蓄热能力，提升机组的负荷响应速度。
1.2直接指令平衡控制系统（DIB）
对于现代的发电机组而言，当其负荷在一定范围内变化时，其负荷指令与各子系统之间都存在着一定的线性或者折线的关系。因此，直接指令平衡控制策略也越来越多的在单元机组协调控制系统中得以应用。该控制策略结构较为简单，调试时更加方便。直接指令平衡控制策略是直接将控制指令以前馈信号的方式分别送往汽机主控和锅炉主控，并通过闭环控制来校正。此种方式可以使汽机和锅炉均能够快速的响应负荷请求。功率修正和机前压力修正回路则是当机组负荷发生变化之后的校正，这样可以让机组在稳定工况时的功率设定值和机前压力设定值更加准确。功率回路的校正由汽机侧来完成，较小的压力校正由锅炉侧完成，当主汽压力波动过大时，锅炉侧调节速度较慢，这时由锅炉和汽机共同参与调节，力求将汽压快速的稳定在允许范围之内。
2控制系统控制量与被控量关系的选择
目前大型超临界机组的锅炉通常采用变压运行直流锅炉，而对于这样的大型机组而言，其被控对象是极其复杂的，包含了多个输入量和多个输出量，并且各个被控量之间又掺杂着强烈的耦合。例如，燃料量、给水量以及调门开度这三个因素中任一一个的改变均能够使机组的负荷、过热度以及主汽压力发生改变，并且燃料量与给水流量之间又能够相互制约。因此，在超临界机组的协调控制系统中会引入大量的前馈信号来对各个参数进行制约。超临界机组是没有汽包的，这也就导致蒸汽和水没有固定的分界线。燃料量和给水流量的比率将会影响到汽水分界线，这也影响到汽水加热段、蒸发段和过热段的长度，从而影响到主蒸汽温度、机组负荷和主蒸汽压力。因此控制燃料量和给水流量比率进而控制中间点温度是超临界机组协调控制的重点。在机组变压过程中，主蒸汽压力的控制可以通过控制燃料量和给水流量来进行，同时也可以通过改变汽机调门开度的方式进行瞬间调控。而一般超临界机组是采用炉跟机的协调控制方式进行控制，即由汽机控制负荷。机组负荷经氧量修正后控制送风量，并且加强送、引风系统之间的动态联系，使送、引风系统协调动作，从而进一步保证了锅炉炉膛压力的稳定。正是因为超临界机组具备这些特性，所以对其协调控制系统的要求也更加复杂。如何选择控制系统中的控制量和被控量成为了超临界机组协调控制系统控制方案中的重中之重。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3协调控制系统中存在的问题
3.1锅炉特性问题
在超临界机组的应用过程中，锅炉自身的特性问题，可能会给系统的运转带来一定的阻碍。从一些电厂中所应用的锅炉的自身特性来看，在单纯加煤的情况下，锅炉可能会出现近20分钟的压力反应延迟。在对煤和水之间的比例进行充分保障等基础上，同时进行加煤加水的作业，锅炉的压力反应延迟会被控制在3分钟以内，但是锅炉在运转过程中也会出现20分钟的惯性时间。这种惯性时间可能会对机组的工作速率造成一定的影响。这就说明锅炉的自身因素可能会给协调控制系统的运转带来不利的影响。
3.2系统被控参数问题
对于超临界机组而言，煤、水和温度等因素之间往往存在着较强的耦合性。为了让系统所需的变负荷速率得到较为充分的满足，水的快速响应问题在超临界机组运转中的作用问题，成为了相关工作人员需要重视的一个问题。从系统被控参数问题对协调控制系统的影响来看，各种被控参数之问的耦合关联性问题，是系统被控参数影响协调控制系统的主要表现。在系统的升负荷运转过程中，这一问题往往表现得较为明显。在这一阶段，水的变化可以被看作是影响机组的功率问题和压力问题的重要因素。
4协调控制系统的优化策略
4.1制粉系统的优化
在对上述问题进行处理的过程中，对锅炉动态响应特性的优化，是对协调控制系统进行优化的一种表现。制粉系统燃烧自动调节技术的应用，就是一种可行的处理措施。在对制粉系统进行优化的过程中，本磨煤机煤量函数模型的应用，对这一系统的优化，有着一定的促进作用。针对启磨、停磨问题对机组的影响，与这两个问题有关的校正回路的应用，是减轻这一影响的有效方式。
4.2稳态压力偏差校正回路
针对机组锅炉在实际应用过程中所表现出来的侧反应问题，这一校正回路的应用，是从煤水压力的延迟事件人手，对系统优化的措施，对动态压力偏差过大这一问题的抑制，是系统的主要作用机理。
4.3煤水比函数的动静分离
针对系统中被控参数的耦合性问题所带来的影响，在对机组协调控制系统进行优化的过程中，对煤水比的调整，也是一种具有可行性的措施。针对煤水之问对温度的不同影响，对煤水比函数模型的优化，是帮助系统提升运转效率的重要方式。在对煤水比函数问题进行调整的过程中，相关技术人员可以在与之有关的函数模型中添加一些较为稳定的阶惯性环节，来对相关参数的解耦问题进行处理，为了让系统得到有效的优化，新增阶惯性环节的数量应该控制在2—4个之间。针对由于锅炉问题所带来的不利因素，在系统所处的变负荷期间，技术人员可以通过设置较短的惯性时间的方式，对锅炉的反应问题进行优化。在系统处于非负荷运转的情况下，技术人员只需让锅炉保持正产的惯性时间，就可以对控制系统进行优化。
5结论
对系统全局的统筹，是临界机组协调控制系统在优化过程中所遵循的原则，控制逻辑与相关参数的优化，是对系统进行优化的重要措施。
参考文献：
[1]高巨贤．660Mw超临界机组协调控制系统的设计及优化[D]．北京：华北电力大学，2015．
[2]易克难．600Mw超临界机组协调控制系统分析与优化设计[D]．北京：华北电力大学，2012．
[3]殷枯，张明法，张洪涛，刘健．660Mw超临界机组协调控制系统的优化[J]．河北电力技术，2010（06）：18～20．
论文作者:叶智明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
标签：机组论文; 控制系统论文; 锅炉论文; 超临界论文; 系统论文; 负荷论文; 这一论文; 《电力设备》2019年第19期论文;