摘要：为了满足当前电力需求的增长，电站单位容量不断扩大。锅炉和涡轮是火电厂发电系统的基础，对应电网调节单元压力至关重要。为了提高运行效率，供电稳定，需要进一步研究锅-汽轮机的协调控制系统。本文分析了电站锅炉和汽轮机协调控制系统。
关键词：锅炉；汽轮机；协调控制系统
引言
机炉协调系统是协调控制机炉功率调节器和压力调节器的系统，是火电厂自动控制系统的重要组成部分，是将汽轮机、锅炉及辅机作为一个整体加以控制的多变量控制系统。其主要任务是既要保证机组快速响应负荷要求，又能使机组的主要参数机前压力在变负荷的过程中保持相对稳定。
1、协调控制系统概述
随着电力事业的发展，运营体制不断调整。 在一些大容量单元中，运行方式改变，不能只满足基本的负荷，参加电网的调峰、调频，即使在局部发生异常的情况下也要保证单元正常工作。 对参与调峰、调频的机组有一定要求:首先，需要充分的负荷变化范围和较强的适应能力，正常工作的最低负荷低，其次，负荷变化范围宽，为了提高机组的安全稳定性，稳定主蒸汽压力等重要参数，实现机组的安全稳定 这些条件大多依赖于锅炉、汽轮机、辅机的性能和机组控制系统的状况。 为了在承受基本负荷的同时维持运转参数的稳定，需要将锅炉和汽轮机联合起来，形成统一的系统和协调控制系统。
2、协调控制系统的观念及特点
发电厂协调控制系统，是专门用来协调锅炉功率调节器和汽轮压力调节器的系统，其主要职能是将锅炉和汽轮机作为一个整体机组来进行统一控制。而在协调控制系统中，负荷控制系统、常规控制系统和负荷控制对象是最重要的三大组成部分。通过这三个系统的合理开展，能够为工作人员带来准确的发电数据。对于协调控制系统，其特点大致分为五个方面。其一，加强系统的品质检测与保护。在使用火电机组时，其中多处信号都可用QC检测来提供有效的保障。而在输入的过程中，若出现调节器的输出与所反馈的数据存在一定的偏差，这便说明系统出现了故障，偏差保护也在这种状况起到了安全性的作用。其二，超驰控制。当发电厂出现了一些安全隐患时，协调系统便能在最短的时间内根据具体的缘由来直接控制调节机构，将整个发电厂的工作系统转到预先设定的安全状态，从而使发电厂避免巨大的经济损失。其三，先进的系统架构。协调控制系统在火电机组的控制回路上采用先进的系统架构，从而有效控制机炉的各级指令。同时，利用这种新式的架构模式，也为我国的发电事业奠定了坚实的基础。其四，控制方式优异。火电机组中主控制器的设计是由于锅炉和汽轮机组中负荷、压力差存在变动，只有在主控制器的指令系统下，才能更好的适应多种突发情况，良好的控制品质也显而易见。其五，协调系统功能趋向于全面化。发电厂的协调控制系统除正常的功能调节外，还具备运行方式转换、局部故障处理与维护等。利用这些完备的系统体系，大大促进了发电厂的进一步发展，也为我国的电力事业带来了一定的经济效益。
3、锅炉和汽轮机组协调控制系统的组成
3.1锅炉运行主界面
通过主菜单，可调出全部操作界面。在锅炉操作主菜单中，每一个操作画面前都有绿框，只需点击绿框，便可进行相关画面操作。如操作机组指令画面，只需点击机组指令前的绿框即可。
3.2机组指令操作画面
机组指令操作画面大致分为三种：第一，指令控制器，其能够实时检测发电机组的工作状态，若在发电的运行过程中出现某些问题，便能按照指令做出准确的部署；第二，操作按钮，主要运用于机组的各项功能；第三，状态指示灯，其用来向工作人员提醒机组的运行状况，以便相关人员作出及时的反应。
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3.3协调主控操作系统
该系统是负责协调控制方式，主要的组成部分有：DEH控制器、压力控制器、滑压控制器等。每种控制器都有其独特的功能，若是协调控制系统能够有效进行，对发电中的锅炉和汽轮机组有着巨大的帮助。
3.4锅炉燃料控制系统
第一，DEB控制器，这是火电机组中锅炉的主要控制方式，其负责向燃料控制器发送相应指令，保证发电过程中不会因燃料的中断而停止。第二，燃料控制器，这是对装入炉膛的燃料加以把控，保证炉膛中的煤量和燃油仍在比例下燃烧，促进发电的效率。
3.5送风控制系统
燃料的燃烧离不开空气，所以炉膛中的风速和氧气含量主要被该系统所控制。通常情况下，燃烧的指令会随着锅炉的负荷而变动，只有这样，才能保证锅炉处于安全状态，煤料的利用率也能实现最大化。
4、直接能量平衡式协调系统
直接能量平衡控制系统是将汽轮机的调节级压力( P1 )与汽轮机的自动主蒸汽门前压力( PT )之比乘以主蒸汽压力设定值( PS )后的值作为汽轮机对锅炉的锅炉能量需求。该信号以动态前馈和控制指令的形式控制锅炉的燃料量。直接能量平衡的主要基础是P1/PT表示汽轮机调节门的开度，在额定参数下，汽轮机调节门开度的变化反映了汽轮机进气量的变化.同样也反映了汽轮机对锅炉能量需求的变化。主蒸汽压力设定值PS的变化反映了锅炉的控制参数对锅炉的输出热量需求的变化。 因此，P1 * PS/PT可以反映对锅炉燃烧的负荷需求量，也可以满足对锅炉主蒸汽压力燃烧的需求量，这一信号建立了汽轮机负荷和锅炉调门之间正确的比例关系，不受锅炉侧扰动影响，用于协调机炉间的能量平衡。直接能量平衡控制系统的另一个重要特征是采用热最高信号( P1 + DPA/dt )作为燃料的反馈信号。为了适当调整( P1 + DPD/dt )，使( P1 + dpdt DDT )在门开度的干扰下pi的正微分面积和DPD/dt的负微分面积大致相等，( P1 + DPD/dt )在门开度的干扰下几乎不变，只反映燃料的变化。直接能源平衡系统，不仅体现了汽轮机对的锅炉能源需求的特征和这一部分反映了燃料变化过程中的对应特性，还切实有效地实现了机组自身的负荷对燃料的相关需求,为了尽量避免充分满足锅炉燃烧系统的各方面要求，满足燃料在燃烧过程中直接影响负荷，必须追加更多的回路来控制燃料。在这个环节中，利用能量平衡系统锅炉可以正确测定燃烧速度的特性，可以有效地克服燃料给锅炉带来的干扰。在机跟炉的基础上运行的协调系统中，主要使用蒸汽机控制压力，锅炉的控制负荷方式运行，利用这种方式控制的主要目的是在蒸汽机进行调门动作的过程中，更迅速地应对压力，从而控制更好的机前压力，但是，其中也有一定的缺陷，这种缺陷因素是由于锅炉燃烧性能差，在运行过程中不能迅速响应负荷。在系统设计过程中，为了达到相应的响应速度，必须使传递到单元的相关指令以逆请求和前馈方式直接作用于锅炉的控制。 在这个过程中可以持续提高前馈量，切实有效地提高锅炉的负荷响应。
结束语
协调控制系统是我国发电厂目前运用最为广泛的一种技术，其也对我国的电力发展产生着深远的影响。由于火电机组中的锅炉和汽轮机组均存在着独特性，所以在实际运行中，两者都必须被谨慎操作，如此才能实现资源的高度利用。
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论文作者:王洋,刘东双
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
标签：锅炉论文; 机组论文; 控制系统论文; 汽轮机论文; 负荷论文; 系统论文; 发电厂论文; 《电力设备》2019年第8期论文;