彭國富

（國家電投河南電力有限公司技術(shù)信息中心，河南 鄭州 450000）

試驗與研究

330 MW供熱機組協(xié)調(diào)控制策略研究與優(yōu)化

彭國富

（國家電投河南電力有限公司技術(shù)信息中心，河南 鄭州 450000）

分析某發(fā)電公司330 MW供熱機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)存在的問題。從機組主控引入供熱負(fù)荷信號，控制參數(shù)優(yōu)化，燃料主控指令動態(tài)約束等方面對其協(xié)調(diào)控制策略進行優(yōu)化，在實際運行中效果良好，提高了機組運行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。

協(xié)調(diào)控制；供熱機組；供熱負(fù)荷；優(yōu)化

經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展要求供熱機組供熱質(zhì)量越來越高，電網(wǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)競爭也要求機組實現(xiàn)更加安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行［1－2］。供熱機組的供熱量需求在不同季節(jié)、不同氣溫情況下有較大變化，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)需要滿足對各運行方式的適應(yīng)能力［3－5］。

某發(fā)電公司7號機組鍋爐為武漢鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的WGZ1025／17.5－6型鍋爐，設(shè)計煤種為低揮發(fā)分、高灰分的貧煤，采用鋼球磨中儲式熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，四角切圓燃燒。汽輪機為東方汽輪機有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界中間再熱、兩缸兩排汽采暖凝汽式汽輪機，型號為C300／273－16.7／0.4／537／537，其中中壓缸排汽五段抽汽至熱網(wǎng)首站。該機組隨著運行時間的增加、供熱面積擴大及煤種變化等因素，機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)性能出現(xiàn)明顯下降，不能滿足目前電網(wǎng)考核、冬季供熱性能和機組穩(wěn)定性要求［6－7］。

1 現(xiàn)有協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析

1.1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)存在問題

機組運行的穩(wěn)定性下降，機組主汽壓力、主汽溫度的波動幅度也較大，對機組安全、經(jīng)濟運行均有不利影響。其問題表現(xiàn)在如下方面。

a.在機組負(fù)荷與供熱量變化不大的情況下，整個機組的主要控制參數(shù)波動較大，負(fù)荷調(diào)節(jié)精度差，正常情況下實發(fā)功率約有±6 MW的波動，最大時波動達(dá)到±12 MW。

b.在穩(wěn)定機組負(fù)荷指令下，主汽壓力偏差經(jīng)常超過0.5 MPa；系統(tǒng)受到擾動后主汽壓力長時間大幅波動，調(diào)節(jié)過程很長。

c.滑壓運行時參數(shù)設(shè)定偏低，機組運行穩(wěn)定性與經(jīng)濟性降低。

d.主汽溫度和再熱汽溫調(diào)節(jié)波動較為明顯，穩(wěn)定負(fù)荷下主汽溫度偏差經(jīng)常超過±6℃，再熱汽溫調(diào)節(jié)也不能達(dá)到規(guī)程要求。

1.2 控制策略問題分析

經(jīng)過對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運行效果與控制策略的分析，發(fā)現(xiàn)控制策略存在主要問題如下。

a.機組主控未考慮供熱負(fù)荷。由于鍋爐主控前饋設(shè)計為通過發(fā)電負(fù)荷指令信號折算，供熱負(fù)荷未納入總負(fù)荷內(nèi)，導(dǎo)致升降負(fù)荷過程中，鍋爐主控制器的輸出會大范圍變化，變負(fù)荷特性不佳；穩(wěn)定負(fù)荷下，如主汽壓由于擾動發(fā)生波動后，會出現(xiàn)長時間振蕩。總負(fù)荷未包括供熱負(fù)荷也導(dǎo)致滑壓運行時參數(shù)設(shè)定偏低。

b.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)需優(yōu)化。主要表現(xiàn)為鍋爐主控調(diào)節(jié)滯后于汽機主控，鍋爐主控采用的微分作用較弱，而采用的變積分時間算法在穩(wěn)定負(fù)荷下設(shè)置的積分時間較短。

c.給粉機下粉異常時主汽壓力波動大。系統(tǒng)使用給粉機的平均轉(zhuǎn)速作為實際燃料量的反饋信號。由于煤粉存在一定的自流特性，給粉機轉(zhuǎn)速與其實際給粉量不能實時對應(yīng)。當(dāng)下煤粉輸送異常時，燃料量經(jīng)常會出現(xiàn)較大過調(diào)。如給粉機斷粉，燃料量減少，燃料主控指令（給粉機轉(zhuǎn)速指令）會不斷上升，但實際燃料量并未隨之增加，當(dāng)給粉機給粉恢復(fù)正常時，燃料量已呈明顯超調(diào)，引起主汽壓力大幅波動，嚴(yán)重時導(dǎo)致切除鍋爐主控自動。

2 優(yōu)化策略

2.1 供熱負(fù)荷引入機組主控

鑒于供熱抽汽量信號波動頻繁，設(shè)計供熱抽汽流量經(jīng)質(zhì)量判斷、采樣濾波等過程，再經(jīng)溫度、壓力折算為對應(yīng)供熱功率；通過主蒸汽流量與發(fā)電機功率的換算關(guān)系，計算理論功率與實發(fā)功率的偏差，通過該偏差疊加一定的偏置動態(tài)限制供熱功率的上下限；最后經(jīng)限速率、限幅后得到供熱負(fù)荷量，送到機組主控邏輯，進而實現(xiàn)鍋爐主控前饋、主汽壓設(shè)定與實際熱量需求的良好匹配。其邏輯圖如圖1所示。

圖1 供熱負(fù)荷計算

2.2 優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)參數(shù)

在穩(wěn)定負(fù)荷與變負(fù)荷下優(yōu)化了鍋爐主控調(diào)節(jié)器的參數(shù)，適當(dāng)增強了微分作用，并減弱了穩(wěn)定負(fù)荷下的積分作用。

2.3 抑制煤粉輸送異常對系統(tǒng)的擾動

對一定負(fù)荷下的燃料主控指令（給粉機平均轉(zhuǎn)速指令）變動的幅值與速率進行動態(tài)約束。根據(jù)總負(fù)荷、主汽壓力偏差、煤質(zhì)校正等參數(shù)計算出一定負(fù)荷下的給粉機理論轉(zhuǎn)速，設(shè)定給粉機理論轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速偏差的上下限，并在偏差大時限制同方向變化的速率，其邏輯圖如圖2所示。

圖2 燃料指令優(yōu)化

3 優(yōu)化后的效果

在優(yōu)化邏輯投入后，隨著供熱負(fù)荷的變動，機組主汽壓力滑壓設(shè)定值上升0.1～0.3 MPa；穩(wěn)定負(fù)荷下的功率偏差和主汽壓力波動量減小，主汽壓力受擾動后的調(diào)節(jié)過程明顯縮短，主、再熱汽溫也更加穩(wěn)定且便于控制；給粉機下粉不暢對機組的擾動也得到了一定的抑制。

4 結(jié)束語

經(jīng)過對某發(fā)電公司330 MW燃煤供熱發(fā)電單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究與優(yōu)化改進，有效抑制主汽壓力、主汽溫度等主要參數(shù)的波動，提高了機組運行穩(wěn)定性和控制系統(tǒng)對于供熱量變動的適應(yīng)性，使自動調(diào)節(jié)品質(zhì)滿足規(guī)程要求，有效提高機組運行的安全性、經(jīng)濟性。

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Strategy Research and Optimization on Coordination Control Policy of 330 MW Heating Unit

PENG Guo?fu
（Henan Company Technical Information Center of SPIC，Zhengzhou，Henan 450000，China）

The problem of the coordinated control performance of a 330 MW heating unit is analyzed.The coordinated control policy is optimized by introducing heating load to the unit control，parameter optimization and dynamic constraints of fuel control command.It a?chieves good effects in practical application，the stability and economics of the unit are improved.

Coordinated control；Heating unit；Heating load；Optimization

TM621.6

A

1004－7913（2016）04－0008－02

彭國富（1984—），男，碩士，工程師，主要從事發(fā)電廠熱控自動化工作。

2016－01－29）