黔东火电厂CCS协调控制系统概述

摘 要： 单元机组协调控制系统，可根据运行状况和控制要求选择机组负荷控制方式，是实现机组安全稳定、经济运行的保证。本文探讨了黔东火电厂的CCS协调控制系统。

关键词： 黔东火电厂 CCS 控制方式

黔东火电厂位于贵州省的东南部，在镇远县境内。工程规划装机容量为4×600 MW，一期工程建设2×600 MW国产燃煤亚临界参数汽轮发电机组，同步建设烟气脱硫装置。发变组和厂用电系统与热工自动化共用一套DCS，二机合用一个集中控制室即两机一控模式，实现机炉电一体化控制。控制系统采用分散控制系统（DCS）。实行硬件功能与物理分散，信息集中管理的原则。

机组控制系统主要由以下子系统构成：DCS―分散控制系统，功能包括数据采集和处理（DAS）、模拟量控制（MCS）、顺序控制（SCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、电气设备监控系统（ECS）。

汽机数字电液控制系统（DEH）、给水泵汽机数字电液控制系统（MEH）由主机厂成套提供，硬件和软件采用ABB系统。

黔东电厂单元机组协调控制系统（CCS）分三种控制方式。

1.协调控制方式。机炉协调控制，能及时满足外界负荷要求，同时能自动维持主汽压力稳定。

2.炉跟机协调控方式。在该方式下，汽机控制系统（DEH）调节负荷，锅炉燃烧自动调节系统维持主汽压力稳定。

3.机跟炉协调控制。在该方式下，锅炉燃烧自动调节系统根据外界负荷要求，对燃料量进行调节，DEH系统根据主汽压力变化再满足外界负荷要求。

一、黔东电厂单元机组负荷控制指令ULD

单元负荷控制回路的主要任务是：根据机组可以接受的各种外部负荷指令，处理后作为负荷给定值，分别送到锅炉主控系统和汽机主控系统，有三个子回路：负荷控制站、最大最小限制回路、变化率限制回路。

1.负荷控制站。

正常运行中，单元负荷的指令由AGC设定，不用AGC指令时，可由操作员手动设定。当满足下列条件之一时，负荷指令控制站工作在手动（内部设定）方式。

（1）MFT

（2）炉膛无火焰

（3）锅炉主控手动

（4）RB发生

（5）锅炉在跟随方式

（6）AGC指令无效

（7）AGC信号不正常［１］

其中，当发生1、3、4、5其中之一时，输出将跟踪发电机实际负荷（跟踪优先于手动设定）。

当发生2时，负荷指令控制器输出为0。

当发生6和7，控制器处于强迫手动位，只能由操作员手动设定。

2.负荷的最大、最小值限制回路。

设定的负荷指令由AGC送来的负荷指令信号需经过最大、最小值运算回路的限制，得到合适的指令输出。

负荷的最大值由小选块完成。三个输入分别为负荷控制站的输出信号、机组本身的最大负荷100%、机组最大可能处理信号。

负荷的最小值由大选块完成。三个输入分别为小选块的输出，机组本身的最小负荷0%，机组最小可能处理信号。经过最大值和最小值运算回路的限制而活得负荷的设定信号，被送到速率限制回路。

3.负荷指令变化率的限制回路。

利用变化率限制回路将负荷改变的阶跃信号转化为以一定速度变化的斜坡信号，该限制速率主要来自两方面：（1）由汽机应力限制回路产生；（2）由操作员手动设定。

当发生下列条件之一时，产生负荷设定值闭锁增信号，负荷设定不能增加。

（1）汽包水位测量值比设定值低60 mm

（2）主汽压力测量值比设定值低3%

（3）燃料主控来的升负荷闭锁

（4）DEH升负荷闭锁

（5）任意一次风机的入口静叶开度>98%

（6）任一送风机的入口动叶开度>98%

（7）任一送风机的入口动叶开度>98%［2］

当发生下列条件之一时，产生负荷设定值闭锁减信号，负荷设定值不能减少。

（1）汽包水位测量值比设定值高60 mm

（2）主汽压力测量值比设定值大3%

（3）燃料主控来的降负荷闭锁［3］

经过限速回路后的负荷指令再与机组实际允许的最大可能处理信号作小选运算后，作为单元的负荷指令，送到锅炉主控和汽机主控。

当限速块输入等于输出后，表示机组热量进入平衡，作为投热值校正等回路的条件之一。

二、汽机主控TM

汽机主控系统的目的是建立汽机阀位指令。

1.协调方式下的汽机指令。

遵循如下模型：

汽机指令=ULD+（MWe-Tpe）+（MWe-Tpe）

ULD――机组负荷指令

MWe――机组负荷指令减去实发功率

TPe――机前压力设定值减去实际机前压力

2.汽机跟踪方式下的汽机指令。

锅炉主控在手动，汽机主控在自动，汽机主控用来控制机前压力，这属于汽机跟踪方式，用机前压力偏差的比例积分作用实现。锅炉指令作前馈的基本信号，此信号被机前压力设定值除作为最终前馈，机组指令跟踪实发功率。

3.锅炉跟踪方式下的汽机指令。

锅炉主控在自动，汽机主控在手动，操作员在汽机主控器上设置汽机阀位指令，这属于锅炉跟踪方式，用机前压力设定值作为最终前馈。机组指令跟踪实发功率。

4.基本方式下的汽机指令。

这时锅炉和汽机功能独立，锅炉主控和汽机主控均在手动，可分别改变锅炉和汽机的负荷。

5.与DEH接口。

（1）DO，CCS：ASKDEH CCS请求控制汽机。

（2）DI，DEH：REMOTE DEH可由CCS控制。

（3）DI，CVS：SLIDE汽机调门在滑压位置。

（4）DI，DEH：TRIPPED DEH跳闸。

（5）AO，CCS：TURBLOCCS对DEH的调门指令。

（6）AI，TURBLO：REF 调门反馈参考信号。

（8）AI，TURBPOS：LIMIT 汽机阀位上限。

（9）AI，SI3710汽机转速。

（10）AI，LDRATE 汽机负荷速率上限［3］。

三、锅炉主控BM

锅炉主控系统的目的是产生燃烧率指令，以控制燃烧。

1.协调方式下的锅炉指令。

遵循如下模型：

锅炉指令＝FFULD＋+

FFULD：目标负荷前馈信号

：能量偏差信号

=P＋C-P

P：调速级后第一级压力

p：汽包压力

P：主汽门前压

P： 主汽门前压力设定值

C： 汽包等的储热系数

2.锅炉跟踪方式下的锅炉指令。

锅炉主控在自动，汽机主控在手动，ULD以实际负荷代替，用来作机组燃烧率的前馈指令。除此之外锅炉指令遵循的模型与CCS方式相同。

四、燃料主控

燃料主控的目的是将锅炉指令转化为燃料指令，然后分解为给煤机指令和燃油指令，实现燃料的自动调整。

1.偏差信号的形成。

燃料主控偏差信号为锅炉指令与总燃料量反馈的偏差，当锅炉指令大于总风量2%以上时，用总风量代替锅炉指令。

总燃料量包括总煤量和燃油量。总煤量反馈的计算：所有运行给煤机的指令叠加然后除以燃料指令系数。燃料指令系数用于修正磨煤机设计出力和实际出力的偏差。不投磨的时候，燃油负荷可以达到30%的出力，所以总燃料量还加上燃油流量×0.3。

燃料主控的输出随着自动给煤机台数的增加而越多，自动的台数越多，燃料主控的偏差输入信号越小，即降低调节强度。当所有燃料控制都在手动时，燃料主控的输出指令跟踪最大出力的给煤机。

2.风煤交叉限制。

机组负荷大于30%时，如果总燃料量大于锅炉指令时，将发燃料量/风量的交叉限制报警。另外，如果总风量小于锅炉指令2%以上，也将发燃料量/风量的交叉限制报警。PT3是模拟从给煤机到炉膛燃烧的过程。总燃料量大于风量时发风量低报警。

燃料主控调节偏差过大时，送信号至负荷控制回路，相应闭锁负荷增减。

五、结语

火电厂的单元机组协调控制系统是保证机组安全稳定运行的基础，合理、有效地利用好了协调控制系统，也能很好地保证火电厂的经济性。根据机组运行工况及特点，设置正确、合理的协调控制系统各项参数，能优化机组运行工况。

参考文献：

［1］陈厚肇等.热工自动化.北京：中国电力出版社，2000.

［2］桑松等.黔东电厂热控逻辑说明.南京西门子自动化有限公司，2008.

［3］白建云.火电厂顺序控制与热工保护.北京：中国电力出版社，2009.

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”

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