摘要：针对某600MW亚临界直流机组控制系统存在的问题提出改造方案。并通过控制系统性能试验，对改造效果进行了分析与评价。试验证明该控制系统改造成功，从而为机组稳定、安全运行奠定了坚实的基础，也为其他同类机组改造提供了借鉴参考。
关键词：亚临界直流机组；一次调频；控制系统
1 概述
该机组汽轮机为法国阿尔斯通公司生产的亚临界、一次中间再热、四缸、四排汽、单轴、纯凝汽、冲动式机组；锅炉为德国斯坦缪勒公司生产的亚临界、一次中间再热直流锅炉；发电机为法国阿尔斯通公司生产的水、氢、氢冷发电机组。
2 协调控制系统改造方案
2.1 协调控制
协调控制方式是高自动化水平的负荷控制。负荷指令同时送到锅炉主控和汽机调节单元，负荷偏差可以被控制在最小值。此方式下，锅炉主控和汽机调节单元都在自动方式。锅炉和汽机并行操作。在这种方式下锅炉控制机前主蒸汽压力，汽机控制负荷，两者相互协调。[2-4]。
图1 协调控制系统
Fig.1 Coordinated control system
2.2 汽机主控
机组在协调控制方式下运行时，汽轮机调节单元投入自动方式，接受机组主控系统的汽机负荷指令信号，从而控制发电机有功功率并使用主蒸汽压力偏差去校正实际负荷，因此机组实际负荷兼顾给定负荷和主汽压力偏差。当机组运行在汽机直接控制方式下时，负荷控制单元根据目标负荷给出高调门开度指令直接调节机组负荷。
2.3 锅炉主控
在自动状态时，锅炉主控接受主蒸汽压力设定值和实际压力的偏差，经过PID控制器计算，结合机组负荷指令等前馈作用，得出锅炉的燃料、给水、送风量等给定值。在手动状态时，如锅炉的燃料主控处于自动时，改变锅炉主控输出指令即可改变总燃料量来适应负荷需要。
2.4 一次调频
一次调频功能在机组并网后自动投入，在机组转速故障，解列时自动退出。一次调频功能有一个不灵敏区(±2rpm)，频率偏差信号对应的功率加到机组给定负荷回路。
2.5 RUN BACK
在机组正常运行时，如果出现锅炉或汽机或重要辅机事故跳闸，将产生锅炉负荷能力动作。RB发生后，锅炉输入指令将以预先设定的目标值和变化率来减少，控制系统将完成锅炉主要辅机有关的辅助设备的启停等联锁和保护。
2.6 给水控制
2.6.1 给水主控
在设定最小给水流量的基础上，给水流量主调节器接受锅炉蒸汽流量信号(主汽流量的90%)，压力调节器输出的比例信号经限幅和定值修正的中间点温度信号，经过主调节器发出给水流量定值信号送给汽泵或电泵的转速调节器，控制给水泵出力满足锅炉运行对水量的要求，该信号另外叠加了中间点温度控制的偏置作用保证中间点温度具有合理的过热度。
2.6.2 给水压力控制
由泵的运行特性可知，泵的压力与转速的平方成正比。因此，当不断的改变泵的转速来调节流量以满足锅炉上水要求时，相应泵的出口压力也在不断变化，尤其是锅炉为变压运行锅炉，锅炉压力也在不断变化。为了保证泵的工作点不落入下限特性，还必须进行泵出口压力调节。由于低于最小出力会损坏给水泵，给水压力调节器的作用是保证给水泵工作点不落到下限特性区之外。
2.7 锅炉燃烧调节
2.7.1 燃料主控
总燃料量由煤和燃油两种燃料量组成，燃料主控是根据所要求的锅炉输入指令与总燃料量偏差产生的，然后分配给每台给煤机作为每台给煤机的转速指令。当燃料主控在手动操作方式时，可以通过对燃料主控的手动增减实现对所有给煤机转速的同时等量增减。
2.7.2 风量主控
总风量设定值为经过氧量修正的蒸汽量的函数，调节器接收设定值与总风量的差值信号，对八台磨煤机二次风总调节器发出信号，80%～140%，使磨煤机二次风量与煤粉量适应，并且使锅炉的总风量与总的燃煤量相适应。
2.7.3 磨煤机二次风调节
单台磨煤机二次风总门调节器设定值为给煤机指令的函数，乘以总风煤比控制发出的风煤比信号，根据该定值与磨煤机二次风量信号的差值，控制各磨二次风挡板总门保证二次风量与磨煤机出力相适应。
3 控制系统试验
3.1 机组RB试验
机组RB功能如2.5节所述，进行RB试验时，不需要人工干预，顺控逻辑动作正常，其参数波动范围不危及机组安全和不引起机组保护动作跳闸，即RB试验合格。自动控制系统经受了考验，具备投入条件。以1号引风机RB为例，试验曲线如图2，机组各个主要参数的变化过程见表1。
表1 引风机RB动作过程中机组主要参数记录表
Table2 Record of wit main parameters in the process of the induced draft fan RB
图2 1号引风机RB曲线
Fig.2 RB curve of No 1 induced draft fan
3.2 协调控制系统投入试验
图3所示为协调降负荷100MW曲线，负荷变化率6MW/min，压力变化率0.2 MPa/min，最大压力偏差0.87MPa，最大负荷偏差12.4MW。
图4所示为协调控制保持负荷600MW，最大压力偏差0.15MPa，最大负荷偏差3.3MW。
图5所示为协调控制保持负荷600MW，最大压力偏差0.15 MPa，最大负荷偏差3.3 MW。
图3 协调降负荷曲线
Fig.3 Curve of reducing load in coordinated control
图4 协调保持负荷曲线
Fig.4 Curve of holding load in coordinated control
3.3 机组一次调频试验
机组一次调频功能试验，按60%，75% 和90%负荷进行，运行工况为顺序阀方式，每个工况分别施加频差为±0.067Hz，±0.1Hz，±0.15Hz持续1min的阶跃脉冲进行扰动试验，试验在机组运行稳定情况下进行。机组一次调频滞后时间、幅度调整、平均偏差和动态速度变动率等指标符合相关标准要求，满足调度考核指标要求。机组90%工况下一次调频试验(频差0.15Hz) 曲线如图5。
图5 90%工况下一次调频试验曲线
Fig.5 Curve of primary frequency regulation test under 90% condition
(a) 频差：-0.15Hz；(b) 频差：+ 0.15Hz
4 结论
通过协调控制系统改造，机组在运行操作、监视和控制水平上有很大提高，机组在50%～100% 范围内可利用协调控制系统进行升降负荷，且各项参数保持稳定，满足机组安全稳定运行的需求。该600MW亚临界直流机组控制系统的成功改造，为其他同类型机组提供了借鉴参考。
参考文献：
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论文作者:费鹏程
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/30
标签：机组论文; 负荷论文; 锅炉论文; 偏差论文; 控制系统论文; 压力论文; 汽机论文; 《电力设备》2017年第28期论文;