发电机组系统优化设计效果

1、系统工程概况及优化目的

某热电联产工程2×330MW发电机组分散控制系统采用XDC800分散控制系统。该系统配有GPS装置作为系统的时钟，组成数据采集和处理系统（DAS）、闭环控制系统（MCS）、机组顺序控制系统（SCS）、汽机旁路控制系统（BPC）、锅炉燃烧器管理与炉膛安全监测保护系统（BMS和FSSS）等。并具有对其它控制系统（有数据通信接口）的监控功能。汽机控制系统是新华XDPS6.0版硬件的汽轮机数字电液控制系统。

2、控制系统优化策略

（一）锅炉主控优化锅炉主控逻辑优化主要分为两部分，一部分为前馈部分，优化后前馈由以下4部分组成：（1）由负荷指令微分产生，微分增益Kd：42，时间Td：18，同时根据不同的升降负荷幅度F（x）1和不同的升降负荷速率F（x）2进行修正，限幅±4；（2）由负荷指令对应F（x）3产生;（3）由负荷设定的微分产生，微分增益Kd：70，时间Td：300，同时根据不同的升降负荷幅度F（x）4和不同的升降负荷速率F（x）5进行修正，限幅±4；该回路只有在开始升降负荷时才起作用，单独进行负荷设定，未按进行按钮时未起作用。第二方面为逻辑参数方面的优化，修改为变比例变积分控制，根据负荷的高低进行变参数调节。（二）汽机主控优化（1）为了满足机组一次调频功能的要求，原机组负荷指令由机组负荷设叠加一次调频量经过25秒的惯性产生，导致一次调频动作时机组负荷调节过慢，修改为：机组负荷指令由机组负荷设定经过25秒的惯性后叠加一次调频量产生。（2）优化汽机主控参数，修改为变比例变积分控制，根据负荷偏差的大小进行变参数调节。（三）协调控制逻辑优化原机组协调控制CCS方式有两种方式，分别为CCS-BF，汽机调负荷锅炉调压力；CCS-TF，锅炉调负荷汽机调压力；CCS-TF方式锅炉调负荷由于锅炉特性引起的大滞后，该方式下无法满足机组AGC和一次调频功能的要求。取消CCS-TF方式，删除负荷中心的方式切换按钮，避免运行人员误操作。（四）给水系统优化根据实际泵的出力不超过5500r/min，限制单台汽泵给水指令输出，原高限100对应6000r/min，改为90对应5700r/min，与MEH控制相匹配，避免由于汽泵给水指令超过5800r/min，MEH切至本地控制。（五）送风系统优化原总风量指令由锅炉主控指令对应风量函数得出，在升降负荷过程中，由于锅炉前馈的作用，导致风量指令波动，现修改为由负荷指令对应风量函数得到优化后的参数。其次，优化送风控制回路，修改为变比例控制，根据负荷高低进行变参数调节。最后，优化氧量控制回路参数。（六）引风系统优化（1）引风变频器参数优化，减速率加快，满足引风快速调节的要求；（2）引风机PID参数优化，自动回路参数调整，满足负压控制的要求。（七）脱硝系统优化（1）根据现场试验确定SCR反应器氨气流量调节回路特性；（2）根据调节特性优化控制回路，原脱硝回路为控制#1机组净烟气NOX含量，分配到A、B侧SCR氨气流量控制，不合理。修改为单侧SCR氨气流量控制单侧SCR反应器出口NOX含量；（3）增加单侧SCR氨气流量控制单侧SCR反应器脱硝效率控制回路及画面操作模块，实现NOX与效率控制无扰切换。（八）中压工业供汽回路减温系统优化（1）根据现场试验确定抽汽汽温及抽汽量关系，优化中压供热蒸汽流量变参数控制函数及供热前馈函数；（2）增加温度偏差的微分，微分增益Kd：7，时间Td：30，作为一个导前控制策略，在工况突变引起温度变化的工况下实现提前控制;（3）优化中压工业供汽减温水控制回路参数。（九）DEH功率回路优化（1）功率回路原参数Kp：1，Ti：5，太大，导致功率回路波动，在投功率回路工况下，导致负荷波动过大，根据实际情况测取PID参数，修改参数，最终Kp：0.2，Ti：15。（十）DEH中压供热压力调节回路优化（1）中压供热调节回路参数调整，原参数导致中压调门调节频繁，幅度过大，对负荷影响太大，并增加适当的调节死区；（2）增加负荷指令机组负荷指令送至DEH，作为中压供热调节回路的前馈，减小机组变负荷过程中压供热的扰动，间接又影响机组负荷;（3）考虑机组中压供热调节回路对负荷影响比较大，在一次调频动作时，经常由于中压供热调节回路动作，导致一次调频量不足甚至出现反调的情况，增加机组一次调频动作且中压供汽压力和设定值偏差不超过±0.08MPa时，闭锁中压供热调节回路进行调节，避免影响一次调频量。（十一）一次风机系统优化（1）根据现场试验确定一次风压及入炉煤量关系；（2）优化一次风机风压变频控制回路参数。

3、330MW发电机组MCS系统优化策略应用效果分析

本节主要展示机组送风量调节控制系统的优化效果。对比前后优化结果可知，机组稳定运行时，氧量稳态品质指标在±0.3（％）以内，满足规程要求的±1（％）；燃烧率指令改变时，风量应能在30s内变化。指令改变时，风量在30秒内有变化，并在50s内达到稳定值。该机组送风风量调节系统调节品质基本满足规程要求。

作者：郑少鹏 单位：广州粤能电力科技开发有限公司