（黑龙江电力科学研究院 黑龙江哈尔滨 150030）
摘要：介绍了黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司300MW机组所采用的国产控制系统TCS-3000的组成及其机组的应用情况，阐述了对机组协调控制系统、给水控制系统、汽温控制系统和燃料控制系统所做的逻辑优化。
关键字：控制系统；优化；直接能量平衡；前馈；MCS
1 设备概况
黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司2x300MW锅炉是采用美国燃烧工程公司(CE)的引进技术设计和制造的。锅炉为HG1025/17.5-YM36型亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉，采用平衡通风、四角切圆燃烧方式，设计燃料为烟煤。锅炉以最大连续负荷(即BMCR工况)为设计参数，在机组电负荷为336.3MW时，锅炉的最大连续蒸发量为1025t/h；机组电负荷为303.1MW(即TRL工况)时，锅炉的额定蒸发量为960t/h。锅炉的制粉系统采用直吹式中速磨。控制系统采用华电南自天元控制系统科技有限公司研发的TCS-3000分散控制系统。
2 逻辑中存在的问题
机组投产以来，由于设备问题、燃烧煤种和系统对象特性等的变化，机组自动控制系统投入不理想，不能满足电网AGC投入的要求。机组汽机跟随可以投入，但机前压力波动较大控制品质差需要整定，汽轮机调门选型较大控制精度不理想曾出现过调门摆动问题。机组磨煤机和燃料自动控制、以及协调控制投入不是很好。机组在启、停磨煤机和增减负荷过程中，主蒸汽和再热蒸汽温度波动达±10℃以上，汽包水位自动调节特性差，多次危及锅炉安全运行。
为了保证机组协调控制系统汽温、给水和磨煤机负荷自动控制功能能够正常投入，提高机组的经济性，保证安全稳定生产，需要对机组MCS逻辑进行优化。
3 改造方案的依据
改进控制策略：依照控制系统组态图；检查以上各调节系统的软件组态；对静态参数进行检查和静态参数匹配设置；充分调查自动控制系统品质差或不能投入的原因，在不改变原有控制回路功能的基础上对控制逻辑进行系统优化。下面就分别对协调控制系统、给水控制系统、汽温控制系统、燃料控制和磨煤机自动控制系统进行逻辑改进。
3.1 协调控制系统优化
所谓协调控制。就是将机炉作为一个整体进行控制，既考虑负荷响应的快速性，又保证机组运行的稳定性：既要满足电网需求，又要顾及机组实际可能出力。同时包括汽机调节阀门开度控制与锅炉燃烧率及给水控制。［１］
汽机跟随控制回路中引入锅炉热量信号以稳定机前压力，压力偏差准许一定的死区尽量稳定机调门，优化控制参数提高品质。
协调控制回路中锅炉主控采用锅炉热量信号（P1+dPD/dt）和汽机能量需求信号（PS*P1/PT）的直接能量平衡的策略，采用负荷指令和功率偏差作为前馈；汽机主控仅对负荷偏差进行控制。机前压力只能依靠锅炉侧的能量平衡维持，锅炉迟延较大和热量信号在动态过程中并不能精确反映机炉的能量偏差。这样结果将可能导致机前压力失控。
汽机主控以负荷偏差调节来响应负荷需求，压力偏差信号以一定的死区参与控制允许机前压力小范围的波动并在动态过程中稳定机前压力。
因为我公司机组有抽汽供热要求，机组负荷并不能完全代表机侧能量并且抽汽量也不能精确测得，锅炉采用直接能量平衡策略控制是合理的，无论纯发电还是抽汽供热PS*P1/PT都能够反映机侧的能量需求。如图1所示。
引入蒸汽量前馈投入给水三冲量控制，蒸汽量前馈信号克服水位波动增强负荷适应能力。增加可调的前馈、反馈通道系数，以便调整各过程量间的静态配比关系。组态逻辑中水位选择回路为均值选择，均值选择可靠性差，当有变送器故障时选择回路输出就会出现偏差，对给水调节投入很不利。方案更改采用三取中值的变送器选择回路。
3.3汽温控制系统优化
主汽参数的稳定对机组安全经济运行作用极大，原因如下：
汽温过高，会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，影响使用寿命。汽温过高还会使汽轮机的汽缸，汽门、前几级喷咀和叶片、高压缸前轴承等部件的机械强度降低。
汽温降低，将会使机组循环热效率降低。同时，汽温降低还会使汽机尾部的蒸汽湿度增大，这不仅使汽轮机内效率降低，而且造成汽轮机末几级叶片的侵蚀加剧。汽温变化过大，会使管材及有关部件产生疲劳，还引起汽轮机中汽缸的转子与汽缸间的胀差变化，严重的话造成汽机振动，危及安全运行。
图3 汽温控制前馈
机组工况变化以及磨煤机启停过程中，汽温波动较大超过±10℃并且常需要运转员人为干预。
过热器温控制采用分段控制，设一级喷水减温一台，二级喷水左、右侧两套控制回路独立。保留蒸汽量前馈基础上，引入负荷指令、燃料量和蒸汽量变化前馈以克服磨煤机投入和退出以及锅炉工况运行变化对主（再热）蒸汽温度的影响。引入蒸汽量的微分前馈提高负荷变化过程中喷水的响应速度。如图3所示。
立。保留蒸汽量前馈基础上，引入负荷指令、燃料量和蒸汽量变化前馈以克服磨煤机投入和退出以及锅炉工况运行变化对主（再热）蒸汽温度的影响。引入蒸汽量的微分前馈提高负荷变化过程中喷水的响应速度。如图3所示。
3.4 燃料控制和磨煤机自动控制优化
磨煤机一次风测量不准，磨煤机一次风控制不能投入，磨煤机风粉配合不当导致磨煤机易发生堵煤事故、燃料量响应慢，磨煤机温度和流量控制存在强耦合。燃料控制系统主要依靠运行人员手动操作。
燃料主控过程变量采用平均燃料量以平衡投用台数，燃料量回路中加入变增益控制，根据投运的给煤机自动台数改变增益。
磨煤机一次风控制回路中一次风量定值由给煤指令和实际给煤量大选经函数形成，过程变量采用磨煤机出口压力，引入燃料量需求前馈以充分利用磨煤机的蓄粉提高燃料量的响应速度，并保证磨煤机富风防止堵煤。如图4所示。
图4 燃料控制系统和磨煤机自动控制系统
磨煤机冷、热风挡板存在较强的耦合，导致磨煤机温度很难控制，在磨煤机温度控制回路中引入给煤指令前馈的解耦回路改善温度控制品质。
4 结语
黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司机组的逻辑控制系统进行优化后，解决了原逻辑中存在的问题。各系统自动投入稳定对机组的优化调整，经济稳定运行有着重要的意义。达到既要快速响应负荷变化，又要稳定运行参数的要求。
参考文献：
[1]刘吉臻.协调控制与给水全程控制[M].北京：水利电力出版社．
[2]朱北恒.火电厂热工自动化系统试验[M].北京：中国电力出版社,2005.
[3]边立秀.热工控制系统［M］.北京：中国电力出版社,2001.
论文作者:马晶妍
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/19
标签：机组论文; 负荷论文; 控制系统论文; 锅炉论文; 蒸汽论文; 燃料论文; 回路论文; 《电力设备》2016年第22期论文;