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摘要：随着科学技术的发展，人们对物质的要求也越来越高。我们希望当前的材料技术是节能环保的，是符合现代可持续发展理念的，而超超临界机组的火力发电模式就适应了这一要求，它不仅在材料上体现了高度的清洁，在效率上也是非常突出的。这种机组与传统的方式不同，它主要采用的是直流锅炉，所以相应的控制协调方式也有了很大的改变。本文以超超临界机组直流锅炉为研究对象，探讨其协调控制策略的应用。
关键词：超超临界机组；直流炉；控制协调方式
前言：随着社会的逐渐进步，电力在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。当前的用电过程中，人们不仅重视的是它的亮度，还有其能源利用质量。传统时期内，煤炭是我们生活中比不可少的物质，而它的污染也是不可估量的。而现阶段临界机组的出现将其完全取代，以能耗低、利用效率高的优势在生产中占据了主要地位。
一、超超临界机组
（一）超超临界机组的发展
从上个世纪开始，就有国家对超超临界机组进行了研究。以美国、原苏联、日本等三个国家为首，它们分别对临界机组进行了研究发明。随后，各国也都开始效仿，他们也都看到了其中的重大意义，想要将此技术延续到本国之中。最初的超超临界机组的运行规律还不是非常的稳定，可靠性也不是很强。这主要是因为运行参数与投入材料不符，二者的协调性导致了一系列问题的产生。接着，各国又都致力于高配置参数的研究中，只要将参数运行差异的问题解决，就能在很大程度上提高超超临界机组的运行效率与质量。
直到丹麦燃煤超超临界机组的产生，将质量提升到了世界发展水平之上。它的参数为传统参数运行的二十倍，机组容量是传统机组的十倍。这个数值是从前不敢想象的，它的延续与改进将超超临界机组推向了一个新的高潮。丹麦燃煤超超临界机组的工作原理是利用二次再燃技术，蒸汽参数在电燃的带动下使热循环的效率提升，通过运输路径进行材料传送。从实质上来讲，这种方式是适合当前的发展规律的。但是它的操作要求也非常的高。第一，其设备的设计非常的繁琐。第二，它的规律控制效果也不是很容易。第三，最关键的一点就是其经济成本巨大。
目前，超超临界机组的发展已经有了很大的进步，但是我国技术还处在发展的初期阶段，运行规律也还不是非常的成熟。为了加快超超临界机组的步伐，我国已经建立起了有效的合作机制，将借鉴别国先进手段的基础上逐步进行研发，促使电力行业在其方面的应用。
（二）超超临界机组的特点
超超临界机组的特点也是非常多并且极其突出的。首先，我们来探究一下直流锅炉的特点。电能生产一般要经历三个阶段，它们分别是加热、蒸发和过热。当蒸汽的温度到达一定的上限时，它的临界状态会进入自动提醒的阶段，在空气上层形成蒸汽包。蒸汽包要在三个方面进行转换，转换过程也是调节受热比例的过程。直流锅炉的一大特点就是它没有受热包，所以在运动的时候不存在有效的分界点，它的运行规律是由管道内部所占的体积决定的。为了使加热的过程具有平衡性，就要保证蒸汽中水量、加热温度、材料的数量的可利用性。我们可以通过阀门开关的控制来协调三者的关系，进而做到灵活转换。直流锅炉中，一旦再次加热，它的工作运行状态会非常的明显，这也是它区别于传统锅炉的主要特征。另外，在直流锅炉中，机组的蓄热量和蒸汽的温度与金属层面的厚度有关。它主要在饱和的状态下进行运作，所以上升循环的速度非常的快。在这种状态下，它的发展变化都非常的明显，其中一小方面的动作就能够对外界负荷产生搅动。另一方面是超超临界值的给水特点，直流锅炉中的给水方式与传统锅炉相比有着很大的不同。直流锅炉给水方式是一个简单自然的循环过程。在直流锅炉的上层有一个蒸汽出口，我们将水加热放置在此平台之中，水在受热的过程中会自动的产生气包。气包的作用是对各部分的比例进行缓冲以及协调。在热负荷的作用之下使受热部分上升，不受热部分下降，进而达到平衡的状态。另外，直流锅炉的加热过程不是循序渐进的它是相对统一的，以整体运作的方式进行。对于直流锅炉来说，它的多功能可控制的变量过程，而不是分离的操作步骤[2]。
二、超超临界机组直流炉协调控制策略
（一）超超临界组直流炉的机组概况
以徐州国华电场为例，探究超超临界直流炉的机组概况以及协调控制方式。徐州国华电场的锅炉是适合目前发展运行的直流炉，它是在上海引进的螺旋管直流炉。它的主要结构包括双向燃烧机组、平衡通流仪器、摆动式的温度调节器、全钢质的循环调节构架等等。它采用的是机械化一体的固态排渣转换器。主蒸汽机组的标准温度是六百度，再热蒸汽机组的标准温度是六百零五度。它主要采用的是分散型的控制系统。下面让我们来探究一下其主要协调控制方式：第一，在协调指令发出时，网络信号会就此投入。投入的条件是整体程序要满足AGC的请求。执行者要通过计算机将机组的功率进行校正，对远程口令分析，看其运行模式是否符合当前的实际操作要求。允许协调的模式如下：直流炉应该在500MW到1000MW之间，它的性能也要在合格的预测之中，并且其承受能力与执行指令的偏差要在30MW之内[3]。当机组执行条件满足这些要求时，则可以进入下一步的协调。第二，操作人员在远程操作中可以适当的调节给水温度，通过设定负荷变化率的方式完善操作规则。另外，我们还可以将实发功率转至到给水系统调节中，通过此步骤可以控制水的流量。一般情况下，操控人员要在直流炉的下层进行给煤机转速指令，煤的实际供应量要小于指令中的数字，计算机操作系统可以实现自行调节。第三，指令回路的控制也是非常重要的，直流炉在工作状态下会产生一定的压力，在整体协调过后，机器的负载能量会有一个上限和下限。在进行设计的时候，要将此因素考虑进去。可以不经过速率的限制就对预热器、送风机、给水引擎、水泵等机组进行设置。这样能够很大程度上控制指令回路，使机组的运行更加合理。
（二）锅炉主控方式协调控制
在直流炉协调控制方面，主控机构是必不可少的。由于超超临界组直流炉的能量积攒率非常的小，它都是在一次性运行的状态下组件的，所以阀门的调节功能实现性不大。又因为锅炉是一个大的运作系统，它在运行中具有很强的惯性。所以想要将这些弊端剔除必须改变锅炉的发热状态，调节机组的压力。其主要协调方式如下：操作人员逐渐使信号叠加累计，机组负荷指令对整体通信情况给予关注，得出一个总的标准数据。信号在经过死角区时会产生一定的偏差，这种偏差作为回馈路径，控制主机的回路。在系统得到这部分信息的时候，会自动的控制燃料数量，进而达到调节的功能。锅炉主控方式协调结构的协调部分主要是炉膛。炉排对一次风的运动方向进行控制，炉内分为前拱、中拱、后拱三个部分，前拱是维持水压与功率的相对稳定，中拱和后拱主要是对之前的指令与信号进行回应。另外，汽轮机也是协调控制中的重要工具[4]。它主要执行两个方面的命令，分别是负荷设定和减压操作。负荷设定的过程有两步，当第一步完成后将用压力将其拉回，压力在拉回的过程中也就是协调的过程，它使炉膛回路的走向更加明确，让压力与控制力变得更加协调。
（三）压力的设定与给水控制
压力设定与给水控制也是非常重要的一个方面。首先我们来了解一下压力设定，机组是采用“定滑定”的操作方式进行的，这也就证明了主压力设定器是要通过调节而达到应有状态的，而滑压是主要的工具[6]。第一，锅炉指令调节器要分为三个阶段，第一阶段主要是满足滑压器件对气压的要求。第二阶段结合惯性进行时间设定。第三阶段则是对不同时段的函数调压器进行安装，满足一次性调频的需要。其次，给水控制是不同于压力设定环节的，它主要是对各装备进行考察，将不适应的地方进行自动反馈[7]。第一步，要根据水的温度算出离合器的压力值。第二步，在分离器停滞时观察压力升高和降低时的不同。如果压力升高，要计算出冷水壁的温度调节范围。第三，正常情况下要随着运行规律的转换来设置存水箱的压力函数。焓控的设定值可以自动切换，如果将数值设定到最小的状态下，则说明要迅速增加给水量。冷水在壁管当中可以感应到温度的协调性质，进而逐渐上升。随后要根据动态循环的原则，将温度慢慢降低到正常的状态下。
（四）BUNBACK
当机组在运行的过程中，很可能会出现跳闸的现象。机组有它的负荷承载能力，在超过这个范围的时候，主控系统会产生BUNBACK信号。使机组的负载力在最大的限度之下。锅炉指令进行跟踪设置，跟踪仪器的整个过程。锅炉指令的实行是为了减少能源的消耗。它在能源运输的过程中有固定的消耗模式，每发出一个动作就会有一个冲脉，冲脉的波动规律代表了物质状态下的最佳平衡控制点。在热值校正的过程中，它流经的是一个反复运动的回路。我们可以通过停止氧量的走向来控制回路的运行规则。燃料指令将敏感程度压缩到最佳状态，保证燃料的运行是在气压发生作用的平台下进行。当锅炉受到负指令的时候，会自动停止信号的发送，马上减少燃料的数量。风量指令在其中也起到了一定的防护作用，我们将风的运行系数缩减到从前的一半，降低锅炉内的复合承载力，这样可以合理的控制风的运行状态，使锅炉在燃烧的期间能够做到尽量的降低燃料消耗。另外，我们可以对炉内进行循环设计，在一次性风机开启和关闭时转换开关。在燃烧机的对角进行切磨，切磨的厚度不能低于标准状态下的二分之一，直到燃机少接近四层为止。
（五）单元协调控制系统的改进
随着电组机器的不断更新，大容量锅炉都是以单元的形式存在。单元机组的控制能力非常的强，但是各部分的联系要极其紧密。它是由发动机、齿轮执行器、锅炉三者之间的配合来完成的。协调控制机将整个机炉看作是一个大的部分。基本的思路是首先接受数据传来的指令，将这部分指令统一成协调的回路。分别是指令处理回路和控制机体回路。这两大部分都有自己的控制机制，以运算的形式将频率的偏差减少，再根据机组的控制口令完成基本步骤。另一方面，还要根据子系统的参数结构调整框架。负荷指令处理回路将会接收频差信号，指令输出后进行单元添加，通过改变阀门的控制中心调节器以及锅炉燃烧的功率来达到快速响应的状态。目前，火力发电组的运行已经适应了先进的科学技术，朝着进步的方向发展。
三、控制策略的优化方案
（一）整定锅炉子系统的加速信号
在承载力变化的区间内，为了使锅炉的运行情况更加适应整体环境，要建立不同的加速信号进行识别和控制[8]。主要的加速信号包括送风、给水、燃料等等。在校正的过程中，要尽量的时间控制在合理的范围内。如图三所示，该图是锅炉
图四 锅炉回路控制原理图
回路控制原理图。我们可以从中看出它主要是通过蒸汽流量的运动状态来达到预定效果的执行机构。它的整个系统主要分为执行和测量两个部分。执行主要是感应承载力受负荷速率影响的大小。我们可以利用加速调频信号来决定直流炉的速率。二者是成正比的关系，超调越大，速率也就越快。反之，超调越小，速率越慢。同时负荷指令也能够控制超调的范围，它不是无限制的调节状态，它要以煤量的多少为基准，决定速度应该控制在何种范围内[9]。
（二）机组煤质的修正
机组煤质的修正对于运行的整个过程来说是非常重要的。由于不同煤质所含的水分都是不同的，所以发热能量也就会随之变化。一般来说，我们要调整控制器的参数，才能保证内部系统的协调发展。第一，要控制让燃水比例，当煤的发热量过大时，主蒸汽流量对水温进行校正，与实际的温度进行对比，如果比例控制在一比五十以内，则说明数值相对准确。第二，不同负载力的水温函数如果具有一定的偏差，要通过设计煤质来修正，协调变负荷与主气压力二者的关系[10]。
（三）汽机主控回路
汽机主控在CCS、DEH之间的接口处，在对机炉进行协同控制过程中，能够及时在控制状态下将其调量为实际发功率。机前的压力设定上需要与死区、限幅的压力修正函数相乘，然后将三阶惯性环节后负荷指令加上，进而使汽机主控对整个机组负荷有效调控。在对压力拉回回路设计上，机前的压力偏差与信号修正间存在一个负荷指令，这样设计的目的是使机前的压力偏差减少，进而使锅炉主控系统前压力得到控制，还能使机前压力定值得以维持，如果锅炉主控系统的机前压力有较小的偏差，则要使用锅炉主控系统对机前压力进行控制，还能使机前压力定制得以维持；如果机前的压力偏差过大，说明稳定时间延长，此时需要使用汽机对锅炉进行协助，才能使锅炉保持稳定，共同对主汽压力进行维持，可以将短时间内的压力消除，在不同机前压力作用下使定制更快达到，使响应时间缩短。汽机、锅炉解藕设计上，锅炉侧的负荷指令有较慢的响应时间，远小于汽轮侧，由此，可以应用三阶惯性环节，分成不同回路，在滑压函数中将三阶惯性环节输出增加。
（四）燃料量与给水量比值控制回路
直流锅炉中水会变成蒸汽，是一次完成的，此时锅炉蒸发量由燃料量决定，同时也由给水量决定，需要对超临界机组的控水进行控制，燃料量质量就会与水流指令产生比例关系：
即：锅炉主指令+微过热点温度调节动态信号=燃料量指令；三阶惯性环节PT3迟延后的锅炉指令×燃水比函数×微过热点温度调节输出量（0.6~1.6）。总之，燃料量变化与给水量变化都对锅炉负荷有一个减速过程，此外，热点温度对燃水比能迅速反应，表示锅炉热负荷动态特性与三阶惯性被应用到给水控制设计中。
结论：综上所述，随着经济的发展，电网在人们的生活中也起到了巨大的作用，超超临界组直流炉的比例也相对增加。而根据人们的综合需求，电组不仅要确保运行的高效性，还要将其稳定与可靠功能能做到最佳，为促进我国电力环保性、节能性发展奠定良好的基础。
参考文献：
[1]王中胜,夏明,赵松烈,贺贤峰,郭峰. 北仑1000MW超超临界机组协调控制策略分析及优化[J]. 电力建设,2010,01:87-90+94.
[2]钱朝明,王会,吴永存,罗志浩. 1000MW超超临界机组协调控制策略优化和研究[A]. 中国动力工程学会.超超临界机组技术交流2012年会论文集[C].中国动力工程学会:,2012:6.
作者简介
郑建林 国网能源新疆准东煤电有限公司831800
论文作者:郑建林
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/4
标签：机组论文; 锅炉论文; 指令论文; 压力论文; 回路论文; 超临界论文; 负荷论文; 《电力设备》2016年第15期论文;