摘要：随着660MW 超临界火电机组的普及，机组的协调控制水平越来越得到重视。而目前火电厂来煤地区广泛，品质各有不同，不具备标准煤的稳定特性，这就对火电厂协调控制提出了更高的要求。，笔者主要以某电厂所采用的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：协调控制系统；优化
前言
随着社会的不断发展，风能、太阳能等可持续能源在电力系统中得到充分运用，让传统火电机组在电网系统的运营过程中发挥出了调峰主体的作用。针企事业单位用电量和居民用电量不断提升的问题，火电厂自身的经济效益和安全性问题已经开始受到了人们的重视。针对环境问题给电厂日常工作提出的新要求，超临界机组的应用，成为了保障供电质量、保证电网频率稳定的重要因素。由于这一机组在经济性和资源环境方面存在着一定的优势，这一机组的应用，会成为我国电厂的一种主要发展趋势。
1.660MW超临界机组协调控制系统投入分析
1.1机组负荷设定
机组负荷设定回路接收运行人员手动设定的目标负荷或中调自动发电（AGC）指令，经速率限制、负荷上下限限制和负荷指令闭锁增减指令后分别送往锅机主控、汽机炉主控等回路；负荷指令以百分数的形式输出，分为负荷指令输出和带频率校正的负荷指令。带频率校正回路的负荷指令输出是当选择负荷指令自动时，经频差信号转换的负荷偏差信号叠加到负荷指令上，从而达到调频的目的。
1.2锅炉主控回路
锅炉主控回路是与负荷指令回路与燃烧控制系统之间发挥连通作用的一种接口回路，将经过负荷指令系统修正的机组负荷指令传送到风量控制回路和燃料控制回路这两大回路，是系统的主要作用机理。为了对锅炉出力问题和负荷指令之间的关系进行协调，非锅炉跟踪模式和锅炉跟随模式，是系统回路中主要应用的两种模式。
1.3汽轮机主控回路
汽轮机主控回路在负荷指令回路与汽轮机控制器之间发挥沟通作用的一种接口回路。从汽轮机组的运行方式来看，汽轮机跟随方式和机炉协调运行的运行方式，是这一系统中所经常应用的运行模式。在锅炉燃烧相对不稳定的情况下，汽轮机跟随模式的应用，对锅炉的稳定运转，有着一定的促进作用。
2.协调控制系统存在的问题
2.1一次风风量测量存在偏差
该机组原测量装置采用的是超力巴对风量进行测量，由于制粉系统布置空间限制，一次风管道没有足够的直管段，且其安装位置气流不稳定，不同工况的流场差别较大，进而影响到测量的准确性。如热风门开度60% 以上时，随着热风挡板开大，该一次风风量测量装置显示的风量反而减小。
2.2风门问题
试验观察容量风门在全关状态下，均有漏风现象，且漏风量较大。在风门活动试验中风量变化不明显，且存在死区现象，调节特性较差。
2.3锅炉超温
给水控制方案采用同类机组多数采用的设计方案，即燃料控制负荷、给水配合燃料控制锅炉中间点温度。该方案由于燃料量计算不准无法准确地计算出给水流量，仅依靠过热度信号进行修正不能满足系统要求。在自动投入中煤水比容易失调，造成温度超温。
2.4系统宜波动
根据直流机组动态特性分析，该系统为三输入、三输出系统，燃料、给水、汽机调门开度的任一扰动变化，都会导致功率、压力、温度的变化，而功率、压力、温度的变化又反过来影响燃料、给水、汽机调门的给定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此对于多输入、多输出控制系统，应解决各调节对象相互间的解耦问题，在该调节系统中，未考虑该项控制要求。在实际投入中容易造成系统的大幅波动，危急机组安全运行。
3.优化措施
3.1协调控制系统的优化措施
对一次风流量测量装置改造，采用多点含尘测量装置，按等截面多点测量原理布置9个风量测量点，在风道内将9个风量测量探头的两个正压侧进行连接、两个负压侧进行连接。该装置是基于靠背测量原理，即迎风面受气流冲击较大，压力较高，称为“全压”，背风面不受气流冲击，称为“静压”。全压与静压之差为差压，其大小与管内风速有关，DCS系统通过全压与静压间压差值可以计算出一次风量值。另外该装置一次测量元件采用AI203 耐磨陶瓷，同时设有自清灰装置并具有二次沉灰作用。清灰棒悬挂于垂直段内，该棒在管内气流的冲击下作无规则摆动，起到自清灰作用。设计时与垂直管段连接了一根斜管，斜管与垂直管内间有节流孔，引压管从斜管中部引出，斜管起二次沉灰作用。
该测量装置的投入，解决了由于安装条件不足、气流动力场不稳定造成风量测量不准，以及测量装置易堵塞的问题，确保了测量精度及测量的准确性。
3.2给水控制系统进行改进
按原方案燃料控制负荷、给水配合燃料控制锅炉中间点温度的方式，采用蒸汽管道多点检测、综合修正，降低燃料量的影响因素，增加修正量的作用。为了克服减温水调门全开、全关现象，必须保持一定的喷水给水比，因此进行了以下修改：
首先采用一级减温器温度降校正给水流量，温度降设定值通过函数计算随负荷变化；其次由于负荷变化时，燃料量的变化导致锅炉出口烟温和烟气流速发生变化，势必影响炉膛内辐射传热量和烟道内对流传热量的变化，由于一、二级过热器的温度特性相反，如当负荷增加时，前者出口温度将下降，而后者则上升，此时若减少一级减温器的喷水流量将直接影响二级喷水降温的调节能力，可能导致二级过热器出口温度超温。因此，增加二级减温水调门开度平均值用于修正一级减温器温度降校正量，并将二级减温水调门开度控制在40％范围内，保证减温水的控制裕量。
以上逻辑的增加，使系统随汽水流程逐步分担了汽温调节的压力，提高了锅炉出口汽温调节的精度和动态性能。此外，给水控制回路中综合因素较多，各控制的参数变化不一致，极易出现调节器超限现象。因此回路中需考虑各调节器自平衡功能，即在各调节器之间的调节量差值偏差大时，系统将保持给水指令的同时自动复位各调节器。
3.3锅炉系统改造
由于没有汽包的缓冲，超临界锅炉动态特性受末端阻力的影响远比锅筒式锅炉大，且锅炉的蓄热相对较小，难以满足汽轮机变负荷的需求，从而使主汽压力大幅度变化，降低了控制质量。例如：在升负荷情况下，由于汽机快速响应负荷要求，汽机调门迅速开大，而锅炉由于蓄热量较小，及炉侧系统调节的迟延，主汽压力在升负荷初期随汽机调门的开大而降低，升负荷结束后又容易造成超压。因此在协调系统为以锅炉跟随为基础的协调控制方式下锅炉主控逻辑修改：在负荷改变的初期，锅炉主控指令应有足够的超前量，所以需增加锅炉主控指令动态补偿回路。
该回路的投入，在负荷变化初期炉侧起超调作用，后期起抑制超调的作用。
结束语
由于超临界机组的控制对象具有多变量，非线性的特点，再加上锅炉为直流炉蓄热能力小，这都给我们的控制系统调节带来了诸多困难。为了保证机组在各种工况下做到负荷，燃料量，压力，温度之间的平衡，我们大范围的采用了变参数，变定值以及前馈控制回路，提高炉侧的快速响应能力，同时对一次调频系统做了优化，参与锅炉和汽机主控，有效的减少机组在变负荷工况下主蒸汽压力的波动，提高了机组的负荷适应性。优化后的协调控制系统不仅提高了机组的经济性，也为安全运行打下了基础。
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]殷喆，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:张秋爽
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/18
标签：负荷论文; 机组论文; 回路论文; 锅炉论文; 指令论文; 测量论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第24期论文;