劉明華 內(nèi)蒙古赤峰抽水蓄能有限公司籌建處

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抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器智能啟動(dòng)策略探討

劉明華 內(nèi)蒙古赤峰抽水蓄能有限公司籌建處

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

抽水蓄能；發(fā)電機(jī)組；調(diào)速器；智能啟動(dòng)

將抽水蓄能機(jī)組對(duì)常規(guī)機(jī)組對(duì)比分析可知，抽水蓄能機(jī)組實(shí)際運(yùn)行方式較多，且工況轉(zhuǎn)換相對(duì)頻繁，在一次設(shè)備上需要增加抽水啟動(dòng)裝置和啟動(dòng)母線等，這就在一定程度上加大了繼電保護(hù)的難度。抽水蓄能機(jī)組的開機(jī)過程時(shí)間長(zhǎng)短與開機(jī)控制規(guī)律之間存在密切相關(guān)，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，若想要縮短開機(jī)過程時(shí)間，應(yīng)當(dāng)積極選取最優(yōu)的開機(jī)控制策略。此種情況下，加大力度對(duì)調(diào)速器智能啟動(dòng)策略進(jìn)行研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器啟動(dòng)控制策略相關(guān)分析

就宏觀層面來看，當(dāng)前我國(guó)大部分抽水蓄能機(jī)組都是基于轉(zhuǎn)速偏差的基礎(chǔ)上通過PΙD控制調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)抽水蓄能機(jī)組的啟動(dòng)控制，其中開機(jī)控制方式主要包含以下兩方面。

（1）在水輪開啟過程中，先將導(dǎo)葉開啟至空載開度，逐步提升機(jī)組轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速附近時(shí)，切換至PΙD控制，直至機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。相關(guān)實(shí)踐研究表明，此種方式下機(jī)組轉(zhuǎn)速在接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，極少出現(xiàn)超調(diào)情況，但是抽水蓄能機(jī)組水頭變化范圍相對(duì)較大，難以實(shí)現(xiàn)精確控制和導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)，此種情況下就延長(zhǎng)了開機(jī)時(shí)間。與此同時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)速變化與慣性時(shí)間常數(shù)存在密切的聯(lián)系，隨著機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)的加大，機(jī)組轉(zhuǎn)速明顯降低，開機(jī)時(shí)間逐漸延長(zhǎng)。因此該種開機(jī)控制方式具有一定的特殊性，難以滿足機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)大且快速響應(yīng)能力要求較高的抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行要求。

我是2005年開始使用班級(jí)QQ聊天群的。起初，QQ還未廣泛使用，班級(jí)群的作用僅是個(gè)別家長(zhǎng)與老師的交流平臺(tái)，平時(shí)也不需要怎么管理，對(duì)于家長(zhǎng)們的發(fā)言，也能夠做到及時(shí)回復(fù)，及時(shí)反饋。

機(jī)組的啟動(dòng)控制與電站水頭和空載開度密切相關(guān)，在不能確定當(dāng)時(shí)水頭下的空載開度時(shí)機(jī)組的啟動(dòng)控制十分困難；PΙD控制算法存在積分飽和，對(duì)機(jī)組的啟動(dòng)控制十分不利，特別是對(duì)低水頭和大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的機(jī)組影響十分嚴(yán)重。因此，采取按偏差進(jìn)行PΙD調(diào)節(jié)的控制策略很難解決抽水蓄能機(jī)組的啟動(dòng)問題。

擴(kuò)散焊是指在一定溫度和壓力下，被焊的兩個(gè)工件原子之間的電子相互作用并相互遷移，形成相應(yīng)的共價(jià)鍵、離子鍵或金屬鍵，最終形成較為牢固的焊接接頭的過程.擴(kuò)散焊具有焊接質(zhì)量好、零件變形小、可焊接大面積接頭等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于同種或異種金屬之間的焊接，如Al/Al，Al/Mg，Ti/鋼等[6-8].

（2）在調(diào)速器接受開機(jī)指令后，以最快速度開啟導(dǎo)葉并保持啟動(dòng)開度不變，機(jī)組轉(zhuǎn)速和頻率迅速上升，直至頻率上升到設(shè)定值時(shí)，調(diào)整導(dǎo)葉開度至空載開度，以PΙD來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制，直至機(jī)組頻率達(dá)到額定頻率并處于穩(wěn)定狀態(tài)。該種開機(jī)控制方式在實(shí)際應(yīng)用過程中，機(jī)組轉(zhuǎn)速和頻率上升速度較快，開機(jī)時(shí)間明顯縮短。該種開機(jī)控制方式是當(dāng)前普遍采用的兩段開機(jī)控制方式，但也存在一定不足，導(dǎo)葉啟動(dòng)開度的選取與機(jī)組的空載開度之間存在密切的聯(lián)系，當(dāng)前我國(guó)抽水蓄能電站到多使用空載開度-水頭關(guān)系曲線，由于曲線來源不同，導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)信息存在一定偏差。當(dāng)抽水蓄能機(jī)組實(shí)際水頭變化與設(shè)定水頭偏差較大時(shí)，插值計(jì)算的空載開度的偏差較大，導(dǎo)致啟動(dòng)開度的選取缺乏準(zhǔn)確性和可靠性。與此同時(shí)，啟動(dòng)開度的選取缺乏標(biāo)準(zhǔn)性，難以對(duì)所選取開度的大小進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，若啟動(dòng)開度過小，會(huì)嚴(yán)重影響開機(jī)速度；若啟動(dòng)開度過大，極易引發(fā)過調(diào)現(xiàn)象，且對(duì)于抽水蓄能機(jī)組來說并不具有廣泛的適用性。在對(duì)該種開機(jī)控制方式進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，一旦導(dǎo)葉從較大的啟動(dòng)開度驟降到較小的空載開度，則會(huì)導(dǎo)致引水系統(tǒng)水壓巨變，管道內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生比較民新概念的水壓動(dòng)蕩，對(duì)抽水蓄能機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。

2.抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器智能啟動(dòng)策略

其中燃料煤平均低位發(fā)熱量QL根據(jù)環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)取值22051 kJ/kg；過量空氣系數(shù)α根據(jù)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》燃煤鍋爐取值1.4；發(fā)電煤耗g采用《浙江省電力行業(yè)節(jié)能環(huán)保白皮書》中發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗284 g/kWh。根據(jù)公式(4)、式(5)和式(6)計(jì)算得出300、750和1000 MW機(jī)組的廢氣排放量M分別為4.87×109、1.22×1010和1.62×1010 m3。

傳統(tǒng)模式下的抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器啟動(dòng)控制主要以偏差為基礎(chǔ)，導(dǎo)葉的開啟、關(guān)閉操作都與機(jī)組額定轉(zhuǎn)速之間存在密切的聯(lián)系，并且導(dǎo)葉關(guān)閉速度在一定程度上受到電站水壓引水系統(tǒng)水錘作用的限制，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性也會(huì)產(chǎn)生一定的制約，此種情況下導(dǎo)葉的關(guān)閉速度受限，極易導(dǎo)致抽水蓄能機(jī)組出現(xiàn)開機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)和機(jī)組過速情況。

為了更好的解決，但其概念PΙD控制策略難以滿足抽水蓄能機(jī)組啟動(dòng)相關(guān)問題，本文提出抽水蓄能機(jī)組智能啟動(dòng)控制策略，通過轉(zhuǎn)速的微分及轉(zhuǎn)速偏差的控制，來促進(jìn)控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際開機(jī)控制過程中和抽水蓄能機(jī)組啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速偏差較大的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)抽水蓄能機(jī)組較大轉(zhuǎn)速變化的控制；在機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差較小的情況下，控制機(jī)組的實(shí)際轉(zhuǎn)速變化較小，此時(shí)轉(zhuǎn)速的微分與轉(zhuǎn)速偏差的比值能夠得到明確，基本保持設(shè)定常數(shù)，隨著偏差逐漸減小，控制轉(zhuǎn)速能夠以此為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)變化發(fā)展，最終抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)的接近額定轉(zhuǎn)速。在抽水蓄能機(jī)組啟動(dòng)過程中，比值與設(shè)定的常數(shù)之差有正有負(fù)，一定長(zhǎng)度上降低了積分飽和的影響，此種情況下待抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)再實(shí)現(xiàn)PΙD控制，能夠取得理想的效果。

3.開機(jī)過程控制

在抽水蓄能機(jī)組開機(jī)過程中，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上保持機(jī)組轉(zhuǎn)速升高而超調(diào)量最小是最優(yōu)的開機(jī)方式，切實(shí)提高抽水蓄能機(jī)組的開機(jī)效率。傳統(tǒng)模式下抽水蓄能機(jī)組開機(jī)過程中，大多采用開環(huán)控制方式，存在抽水蓄能機(jī)組開機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)或轉(zhuǎn)速過高等不足。針對(duì)此種情況，提出了智能啟動(dòng)策略，以抽水蓄能機(jī)組開機(jī)時(shí)的轉(zhuǎn)速上升期望特性作為頻率給定，減輕了開機(jī)控制對(duì)空載開度和啟動(dòng)開度的依賴程度，保持調(diào)速器處于閉環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)，促使控制機(jī)組頻率跟蹤頻率給定曲線呈逐步上升趨勢(shì)，確保抽水蓄能機(jī)組的開機(jī)速率處于良好的狀態(tài)下。

翻譯人才培養(yǎng)必須以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向。連云港高校承擔(dān)著為地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)人才的重任，應(yīng)該深化翻譯人才培養(yǎng)改革，以新觀念、新思維和新視角審視并推動(dòng)翻譯專業(yè)建設(shè)與專業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步明確人才培養(yǎng)思路，不斷構(gòu)建科學(xué)的課程體系和教學(xué)模式，健全翻譯人才培養(yǎng)體系，使學(xué)校辦學(xué)與地方人才需求緊密結(jié)合。

具體來講，智能啟動(dòng)策略的開機(jī)控制具有一定的特殊性，當(dāng)調(diào)速器接收到開機(jī)指令后，即刻開啟導(dǎo)葉啟動(dòng)機(jī)組，待機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速的三分之一左右時(shí)，實(shí)施智能啟動(dòng)控制策略，對(duì)轉(zhuǎn)速微分與轉(zhuǎn)速偏差的比值進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，并將其與所設(shè)定常數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，明確實(shí)際偏差后，通過調(diào)速器實(shí)現(xiàn)PΙD控制，對(duì)導(dǎo)葉開度進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，強(qiáng)化轉(zhuǎn)速控制，確保其處于穩(wěn)定快速上升且不過速的狀態(tài)下。當(dāng)抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速的90%以上時(shí)，將智能控制策略切除，以頻率偏差的PΙD控制來實(shí)現(xiàn)開機(jī)過程控制，切實(shí)保證抽水蓄能機(jī)組空轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，促進(jìn)抽水蓄能機(jī)組實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)開機(jī)。

4.結(jié)束語

就抽水蓄能機(jī)組開機(jī)過程來看，在傳統(tǒng)模式下大多以偏差調(diào)節(jié)控制策略來實(shí)現(xiàn)開機(jī)過程控制，此種情況下PΙD控制算法往往會(huì)存在積分飽和的問題，一旦加以開環(huán)控制，會(huì)在一定程度上延長(zhǎng)開機(jī)時(shí)間，或?qū)е鲁樗钅軝C(jī)組轉(zhuǎn)速過高。針對(duì)此種情況，本文提出了抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器智能啟動(dòng)策略，在頻率給定的條件下，以閉環(huán)開機(jī)控制的方式來實(shí)現(xiàn)開機(jī)過程控制，在減輕對(duì)控制機(jī)組空載開度和啟動(dòng)開度的依賴性的同時(shí)，最大程度上降低了積分飽和做產(chǎn)生的不利影響，相關(guān)實(shí)踐研究結(jié)果表明，智能啟動(dòng)控制策略為抽水蓄能機(jī)組的安全平穩(wěn)開機(jī)提供可靠的保證，在水電站機(jī)組開機(jī)控制中具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

［1］鞏宇.大型抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器各工況控制算法研究及應(yīng)用［J］.水力發(fā)電.2012（08）

［2］趙剛，王瑋.溧陽抽水蓄能電站地下工程通風(fēng)排煙規(guī)劃［J］.電網(wǎng)與清潔能源.2011（10）

［3］陳為化，程瑜，徐珮，肖孟金，曾鵬.抽水蓄能電站對(duì)網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線功率的影響與措施［J］.電網(wǎng)與清潔能源.2011（09）

本文基于抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器啟動(dòng)控制策略相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，探討抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器的智能化啟動(dòng)策略及開機(jī)控制過程，促進(jìn)抽水蓄能機(jī)組調(diào)速器實(shí)際應(yīng)用中問題的解決，最大程度上維護(hù)抽水蓄能機(jī)組的快速平穩(wěn)開機(jī)并網(wǎng)。