摘要：炉膛压力是反映燃烧工况稳定与否的重要参数，炉膛压力过高及过低都会影响锅炉的安全运行。对于燃油锅炉来说，在油枪投入数量较少时，投入以及退出油枪的瞬间，会对炉膛压力造成一个阶跃性突变。操作员手动调节及一般性的炉膛压力调节系统会使炉膛压力较大的波动，稍有不慎甚至会引起锅炉跳闸。针对燃油锅炉这项特性，结合对炉膛压力调节系统的分析研究，通过对调节系统改进，控制参数整定及优化，减小机组起停机过程中炉膛压力的波动范围，提高了机组运行的安全性。
关键词：炉膛压力、调节系统、控制策略、燃油锅炉、优化
1 引言
燃油锅炉油枪投入数量较少时，投退油枪会引起炉膛压力大幅波动。严重时会引起锅炉MFT动作。通过对燃油锅炉炉膛压力调节系统的改进及优化，增强燃油锅炉炉膛压力调节系统调节炉膛压力大幅波动的能力。在机组起停过程及正常运行中，使炉膛压力调节系统有效的调节炉膛压力，提高机组安全经济运行的能力。
2 炉膛压力调节系统的改进
2.1炉膛负压调节系统分析
委内瑞拉中央电厂#6机组为600MW燃油气发电机组，锅炉为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、全钢构架的汽包炉。锅炉最大连续蒸发量为2080t/h，锅炉(B-MCR)燃油量：~138 t/h(6号重油的I型)。燃烧系统配置36只轻油油枪，以及36只重油油枪。轻油油枪为点火油枪，重油油枪长期燃烧带负荷燃烧。锅炉风烟系统配置两台送风机，两台引风机，炉膛压力主要由引风机动叶开度来调节。
燃烧控制系统在根据机组出力要求调节进入炉膛燃料量和送风量的同时，必须相应地调节引风量，以维持炉膛压力较小的变化，保证安全运行。炉膛压力调节控制系统是一个定值控制系统。
炉膛压力调节控制系统具有两个执行机构，两个执行机构根据同一开度指令平行调节，当然，通过偏置手段可实现偏差调节。由于影响炉膛压力最主要的扰动信号是送风量，因此设计中取送风量指令作为炉膛压力调节控制系统的前馈信号，此外，还将风量指令信号作为超前变化的前馈，与引风PI控制信号相叠加，使引风机动叶位置变化迅速跟踪送风机动叶位置变化。当机组负荷变化时，送风量变化，引风量同时跟着按前馈比例增加，这样基本能维持炉膛压力恒定。引风PI闭环反馈回路本身起细调作用。
2.2 炉膛压力调节系统投运中存在的问题
上述控制策略在一般的燃煤锅炉炉膛压力调节系统是可以有效调节炉膛压力，保证机组安全运行。在委内瑞拉中央电厂#6机组最初设计的炉膛压力控制策略也是采用上述控制方法。炉膛压力报警值上限为+980 Pa，报警值下限为-980 Pa。锅炉MFT动作值上限为+1960 Pa，MFT动作值下限为-1960 Pa。参数设置为：送风机动叶指令开度比例系数为0.38。总风量在延时及微分作用前的比例系数为0.07，延时时间3.0 s，微分作用参数为：T1=30.0 s，TD=30 s，上限为1.0，下限为-1.0。微分后比例系数为1.8。
在分系统试运阶段，按照上述优化参数，通过改变炉膛压力设定值和调节总风量等操作时，炉膛压力调节系统可以维持炉膛压力恒定，波动范围符合要求。但是，在油枪投运过程中发现投运油枪时会对炉膛压力造成一个较大的波动，尤其在投运重油枪时，炉膛压力上下波动范围均超过报警值，已趋近于跳闸锅炉MFT的动作值。起初的分析原因认为是参数设置优化不合适，造成投运油枪时炉膛压力有较大的波动。通过几次试验及参数优化，发现在油枪投运过程中存在压力瞬间较大波动的特性。特别是投运油枪数量较少时，炉膛压力波动范围更大。传统的修改调节参数已经不能控制炉膛压力稳定，在保证锅炉不跳闸的情况下，在投运前几只油枪时只能由运行人员手动操作控制炉膛压力，在油枪数量超过十只时，炉膛不再有较大波动时才投炉膛压力自动调节。这样操作虽然能够暂时启动锅炉，但考虑到稍有操作不慎或者反应不及时，都将造成机组保护动作。因此，必须对当前控制策略进行优化。
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2.3 炉膛压力调节系统的改进
通过分析投用油枪时炉膛压力波动曲线，结合运行人员操作过程，得出在投用油枪时，先快速将引风机动叶开大两到三个开度，点火成功后再快速关小两到三个开度，可以有效的减小炉膛压力的波动。因此，考虑加前馈来抑制炉膛压力波动。
2.3.1当前参数设置及前馈作用
首先分析现有调节系统的前馈。当前调节系统将送风机动叶开度指令乘以比例系数，与总风量经过比例、延时及微分作用后结果相加作为引风机动叶调节系统前馈。经过反复试验及参数整定优化，在稳定工况下调整送风机动叶开度和总风量，炉膛压力调节系统能够维持炉膛压力稳定。最终确定最优参数：送风机动叶指令开度相乘比例系数为0.38。总风量在延时及微分作用前的比例系数为0.07，延时时间3.0 s，微分作用参数为：T1=30.0 s，TD=30 s，上限为1.0，下限为-1.0。微分后比例系数为1.8。
2.3.2油枪投运数量作为前馈
由于炉膛压力波动跟油枪投运有关，首先考虑的是将投用的油枪数量经过处理作为前馈作用。在油枪投运过程中炉膛压力波动是先经过一段波动，油枪点火成功后在不改变开度的情况下依然可以自动恢复至设定值。所以考虑将投运的油枪数量做微分处理后叠加在前馈中，这样就可以起到先开大动叶开度在将动叶恢复至原来开度，从而实现抑制炉膛压力波动的功能。经过试验，虽然起到了一定效果，但炉膛压力波动依然很大。原因是在油枪投运着火的一瞬间造成的炉膛压力波动，使用投运油枪数量的微分作用作为前馈叠加在现有前馈中，不能起到超前动作来抑制炉膛压力波动的效果。
2.3.3燃油流量作为前馈
经过使用油枪数量微分的前馈，可以分析出需要一个在油枪着火前变化的量，才能在油枪着火前调节引风机动叶开度，从而实现抑制炉膛压力波动影响。通过观察投运油枪曲线，观察与油枪投运相关的参数，发现投运油枪时，重油油量会瞬间有一个阶跃性的增加然后下降至一定量，所以考虑试着将重油油量变化经过微分环节后作为一个前馈，叠加到原有的前馈中。经过逻辑改造及参数优化，在油枪投运数量较少时可以抑制炉膛压力的波动，实现了控制炉膛压力的功能。
但是，考虑到由于仅在油枪投运数量较少时才会造成炉膛压力造成较大的波动，在油枪投运至一定数量后，就不会出现较大的波动。所以需要一个参数来限制前馈作用。由于波动现象与油枪投运数量有关，所以将油枪投运数量经过一个折线函数转换后对重油油量前馈进行一个限制，以免在油枪投运一定数量后起到反作用。
经过上述修改后，将调节系统投入自动，投运油枪进行试验，取得了良好的效果。在整套启动过程中，从第一只油枪的投运到油枪全部投运，炉膛压力调节系统都处于自动调节状态，炉膛压力保持稳定，未曾有较大的波动出现，很好地抑制了油枪投运过程中的炉膛压力波动。
2.4结论
炉膛压力调节系统的改造及优化后，通过投退油枪试验，炉膛压力维持稳定，证明前馈系统起到了良好的效果。在机组投产后，对其改造效果进行了跟踪，完全符合系统控制的要求，控制逻辑优化的结果也为同类机组控制逻辑的完善提供了借鉴。此次炉膛压力调节系统的改进经历，拓宽对调节系统分析改进的思路，为整定调节系统的参数和优化调节系统提供了宝贵的借鉴经验。
参考文献
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论文作者:梁世峰,刘清坡,韦丽秋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/22
标签：炉膛论文; 压力论文; 系统论文; 微分论文; 锅炉论文; 机组论文; 参数论文; 《电力设备》2017年第19期论文;