600MW亚临界汽包炉协调控制优化

摘要：协调控制系统的主要作用是将锅炉和汽机作为整体进行综合控制，使得机组负荷能够尽快响应和达到外界负荷的需求，同时保持机前压力稳定。本文针对某600MW亚临界汽包炉协调控制系统存在的问题进行分析和优化，最终使得被控参数稳定，调节品质增强。希望对相关技术人员有一定的借鉴意义和参考价值。

关键词：亚临界；汽包炉；协调；优化

1 协调控制系统

协调控制系统由机炉控制回路、负荷指令处理回路、主汽压力设定回路组成。在接收到负荷指令和频率偏差指令后，负荷指令处理回路将偏差指令送到机炉主控制回路，通过机炉主控制回路来改变汽机调门开度和锅炉的燃烧率，最终实现机炉的协调控制。

图1 协调控制系统组成

协调控制系统的作用主要包括以下几点：

（1）控制机组按照电网指令改变出力，同时参与负荷调峰和调频工作；

（2）维持锅炉和汽轮机之间的能量平衡，使得主汽压力波动在正常范围内；

（3）协调内部各子系统，提高机组运行可靠性和安全性；

（4）协调控制机组的出力与辅助设备之间的关系；

（5）提供多种控制系统的运行方式；

（6）提供与其它系统的接口。

2 协调控制系统出现的问题

2.1 机组负荷与AGC指令偏差大

由于磨煤机采用双金双出直吹式钢球磨，当负荷有变化需求时，燃料量的变化有较大的惯性和滞后，同时也会使得锅炉蓄热量降低。同时也存在超调严重的问题，当响应速度慢而又超调时，机组负荷调节困难。

2.3 燃料量计算不准

燃料量的测量存在的问题主要有两点。一是当风门开到某一开度时会出现抢风，严重时出现涡流，这与入口风道的形状特殊有关系。二是由于风量测量技术条件有限，使得很难测准一次风量，并且一次风中的煤粉量是变化的。由于以上两点原因，燃料量无法测量准确。

2.4系统存在着不确定干扰

在机组运行过程中，存在着煤质变化、煤量扰动等不确定的干扰，这些不确定因素将会直接影响到协调控制系统的调节效果，在协调控制系统设计时要考虑这些干扰因素，提高协调控制系统的抗干扰性能。

2.5 控制方案选取

协调控制系统的控制方案选择方面电厂有多种选择，其中最为常见的是选择DEB（直接能量平衡）方案。该方案的优点是可以通过热量的变化来改变燃料量变化的响应速度，可以反映锅炉蓄热的利用程度，改善由机前压力信号导致的滞后现象。缺点是机组全部的非线性特性不能受到完全补偿。由于该方案自身的迟延特性造成较慢的炉侧控制响应速度，锅炉炉膛断面可以很快的反映出燃料的变化。

另一种改进的控制方案是基于辐射能的协调控制系统。该方案的优点是可以提高炉侧的响应速度，缺点是辐射能的测量值与实际值偏差较大，稳态精度不高，这是由于高频干扰大对辐射能测量影响较大。

2.6运行的安全性要求

协调控制系统首先需要满足特定任务的约束，同时要保证调节过程中变量不超过一定限度，这些变量包括主汽温度、再热汽温、锅炉汽包水位等因素，同时协调控制系统还需要根据设定的判据来完成RUNBACK、RUNDOWN等需要解决的实际问题。

2.7 控制器的参数整定

协调控制器的参数整定在电厂中非常重要，机组类型相同、协调控制系统相同情况下机组的控制品质却不相同的主要原因就在控制器的参数整定的好坏。当协调控制器各参数之间配合得当、适应彼此，才能使得控制系统的控制品质得到进一步的提升。在整定控制器的参数时，要做到条理清晰、可操作性强。

3 协调控制系统出现的问题对策

3.1 3.2调节器变参数控制

负荷信号的动态过程是在系统负荷发生变化时起作用的，在系统动态响应时可以减弱负荷调节器的调节作用。当目标负荷与实际负荷相差不大时，这个过程结束。通过改变调节器参数可以增强调节器调节能力，可以使实际负荷尽快接近目标负荷。通过变参数控制，可以有效的解决快速动态响应与稳态平稳之间的矛盾。

3.3 大偏差回拉调节策略

通过大偏差回来调节燃料量来减小波动，从而使得机组负荷稳定。这种情况适用于当机组受到扰动较强或者负荷偏差较大时，扰动带来的偏差已经不能通过自动调整调节器参数来控制时。

3.4 制粉系统燃烧自动调节

由于磨组旁路风开启导致风量的测量出现偏差较大，燃料量机组不精确。所以旁路风在磨组正常运行时要求关闭。磨组入口有三个一次风流量测点，冗余布置。通过每台磨入口一次风量来估计出实际的燃料量，煤主控发出指令来控制各煤组的负荷风挡板。设定磨组入口一次风量和容量风挡板比值为K，容量风挡板由煤主控来发指令，一次风量由磨入口热一次风来控制，通过控制热一次风最终使得K值不变，维持自动调节时的设定值没有变化。

3.5 运用凝结水节流技术提高负荷响应

改变凝结水流量可以间接的改变抽汽量，可以在机组的负荷要求变化时，在维持除氧器、凝汽器的水位在正常水位的前提下，通过改变凝结水量的方法来调节机组的负荷，从而提高负荷响应。在负荷指令降低时，可开打除氧器进水调门使凝结水流量增加，从而使低压加热器抽汽量增加，汽轮机中蒸汽做功的量减少，降低机组负荷，提高机组降负荷的响应时间。

图4 凝结水控制系统逻辑图

3.6 燃料量控制回路优化

为了避免煤质的变化对调节品质的影响，在控制回路燃料量的计算中加入热量的校正回路，采用一个小时校正一次热量的方法，热量信号采用一小时内的发电量和煤消耗量的比值，限幅和限速处理热量信号。

3.7 RB控制回路的优化

原来的RB控制方案是当RB触发后，当DEH不在遥控位时汽机在RB动作过程中将不会动作，RB的逻辑是在协调或汽机跟随方式下有效。优化后的结果是RB在协调方式、汽机跟随方式、汽机手动方式下都有效动作。采取的方法是将RB的触发信号直接送至DEH，RB发生后当DEH不在遥控位时，DEH自动从负荷控制转到压力控制。从而提高了机组的可靠性。

在机组RB动作后出现再热汽温下降速度较快，下降量较多的情况，汽机应力变化较大，直接威胁主机的运行安全。为此对RB的动作逻辑进行了优化，RB动作后剩三台磨煤机运行更改为剩四台磨煤机运行，从而确保RB动作后机组运行工况的稳定。

4 结论

针对协调控制系统运行中发现的问题，采取各种对策来优化协调控制系统的运行，从而积极提高机组负荷响应，提高机组协调控制的品质，维持机组参数运行的稳定，达到热工控制各方面的要求。协调控制系统的优化将进一步提高机组的各项调节性能指标，从而应对电网两个细则的考核方面起到积极的作用。

参考文献

[1]任栋.单元机组协调控制研究[D].吉林:东北电力大学.2008

[2]王博.一种应用于直流锅炉的新型协调控制策略[D].华北电力大学(北京).2010