机组协调分析改进

本文作者：王建中 何同祥 王 超 张 嵩 单位：华北电力大学

1机组概况

某电厂7#机组容量为600MW，锅炉为东方锅炉厂与三井-巴布科克公司联合设计的亚临界、自然循环、一次中间再热的型汽包炉；汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造的亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机；锅炉制粉系统采用6台正压直吹式中速磨煤机；燃烧器前后墙对冲布置；机组热工控制设备采用ABB贝利控制有限公司生产的INFI-90分散控制系统。本文对优化后的机组协调控制逻辑进行了分析。

2机组协调控制策略

2.1负荷指令与压力定值处理a)负荷指令处理接受电网调度指令（AGC）或者运行人员手动设定的目标负荷，经过负荷上下限制、负荷指令闭锁增减运算、速率限制、背压保护运算之后送往机炉主控等回路。频率校正回路把频差信号换算成负荷偏差，然后送入汽机主控回路[1]。b)该机组压力定值处理包括定压与滑压两种方式。处于滑压方式时，其目标负荷与压力定值的关系如表1所示。压力定值变化时，通过可变参数速率限制器

2.2.1锅炉主控制器锅炉侧设计有三种控制方式：协调控制方式（CCS）、锅炉跟随方式（BF）、手动控制方式。锅炉主控在协调控制方式（CCS）时，锅炉主控制器PID1根据主汽压力偏差和负荷指令偏差进行PID运算，产生锅炉主控指令，来控制燃烧率。

2.2.2汽机主控制器汽机侧设计有三种控制方式：协调控制方式（CCS）、汽机跟随方式（TF）、手动控制方式。控制器PID3对应的是TF方式，主要任务是维持机前压力的稳定。当在CCS方式时，负荷偏差、主汽压力偏差与频差信号叠加，进入汽机主控制器PID2进行PID运算，再与前馈信号叠加，形成汽机主指令。

3存在的主要问题与优化措施

存在问题：a)由于机组现燃用的煤种和当初设计煤种存在较大的差异，发热量降低，不利于机组对升负荷的响应；b)磨煤机为中速直吹式，存在较大的延迟和惯性，使得燃料和蒸汽压力的迟延很大；c)机组存在较大的非线性和耦合。这些问题使得机组负荷响应不理想，尤其是快速变负荷能力，同时主汽压力存在较大的偏差，影响机组的安全运行。针对这些问题,提出了一下几点的优化措施：a)在机炉主控制器中增加了可变参数控制器；b)优化了锅炉主控前馈；c)煤量和一次风的优化设计。

3.1可变参数控制器在机炉主控制器中加入了可变参数控制器，主要是为了解决快速变负荷与维持主汽压力稳定性这一矛盾。锅炉主控可变参数控制器设计的主要原则是：根据主汽压力偏差适当的增大减小比例增益Kp与积分增益Ki，以使偏差过大的时候将其快速拉回，偏差小的时候维持主汽压力的稳定，如图2所示，变参数控制通过INFI-90功能码FC24（ADAPT）来实现[2]。汽机主控可变参数控制器设计的主要原则是：根据机组运行过程中，压力偏差和负荷偏差的几种变化趋势，分段进行变参数控制，来调整汽机主控的比例增益Kp与积分增益Ki。实践证明，变参数控制对实现快速响应负荷与维持主汽压力温度有很好的效果。

3.2锅炉主控前馈的优化对Nsp动态前馈进行优化，改进逻辑如图4所示，N1为限速后的负荷设定值，N2为限速前的负荷设定值，N1的微分经限幅后与N1、N2之和的乘积为BIR。这就达到了升降负荷时，负荷指令动态变微分：不同的升降速率，不同微分；不同升降负荷幅度，不同微分。

3.3一次风压定值优化锅炉响应的迟延主要是发生在制粉过程，磨煤机的迟延和惯性比较大。当机组的负荷发生改变，通过微分控制算法，快速提高一次风压力定值，充分利用磨煤机内存留的蓄粉，迅速改变给粉量，从而使锅炉燃烧率发生变化，从而缩短纯迟延时间。4优化效果图5为2011年12月20日，11：00到11：50，机组处于降负荷时的负荷响应曲线，对应的主汽压力曲线如图6所示，动态降负荷时主汽压力最大偏差为0.62MPa。优化之后，机组对负荷的响应能力得到明显的改善，主汽压力的偏差也在允许的范围内。5结语针对某电厂7#机组负荷响应差，主汽压力波动大的问题，对其协调控制系统进行多次的分析论证、反复优化，并进行了大量的负荷变动等相关试验，获得了优化参数，得到了良好的控制效果，改善了机组对快速变负荷的响应能力，又能维持其安全运行的参数指标。