賈峰生，張志春

（1.山西電力科學研究院，山西 太原 030001；2.山西漳澤電力股份有限公司蒲州發(fā)電分公司，山西 永濟 044500）

雙細則考核下發(fā)電機組協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化研究

賈峰生1，張志春2

（1.山西電力科學研究院，山西 太原 030001；2.山西漳澤電力股份有限公司蒲州發(fā)電分公司，山西 永濟 044500）

以某電廠2×300MW機組為例，分析了在自動發(fā)電控制系統(tǒng)雙細則考核要求下燃煤發(fā)電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在負荷適應性方面存在的響應滯后、響應速度不夠快、容易超調(diào)等現(xiàn)象，并結合機組設備構成和燃燒系統(tǒng)設計的特點，研究和論證了所采取的一系列調(diào)整、運行方法及措施。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；自動發(fā)電控制；優(yōu)化

0 引言

現(xiàn)代火力發(fā)電機組控制已普遍采用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC（Auto Generator Control）是連接電網(wǎng)與單元機組之間的紐帶，承擔著協(xié)調(diào)鍋爐、汽機控制系統(tǒng)以響應調(diào)度負荷指令的重要任務，其控制性能直接取決于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制特性。

為了更進一步提高電能質(zhì)量，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)負荷適應性問題一直是協(xié)調(diào)控制著重解決的問題，尤其對配備直吹式制粉系統(tǒng)的燃煤煤粉爐機組更為突出，該類型機組響應滯后大，穩(wěn)定周期長，對機組壓力的控制需要有更完善的手段。

1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

某電廠2×300MW機組鍋爐采用燃煤汽包鍋爐，燃燒系統(tǒng)由5臺正壓直吹式磨煤機和12支1.2 t/h的油槍組成，送風機控制鍋爐總風量；給水系統(tǒng)由3臺50%負荷的電泵組成；汽機采用亞臨界、一次再熱、單軸、雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機；熱控設備采用ABB公司生產(chǎn)的分散控制系統(tǒng)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理框圖見圖1[1]。

發(fā)電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS（Coordinating ControlSystem）主要由以下幾部分組成。

1.1 單元機組負荷指令運算回路

機組負荷指令運算回路的主要任務是根據(jù)機、爐運行狀態(tài)，選擇機組可以接受的各種負荷指令，作為機、爐的功率給定值，分別送至鍋爐主用控制器和汽機主用控制器。該回路由負荷控制站、最大最小值限制回路、變化率限制回路等部分組成。

1.2 壓力設定值形成回路

定壓運行時的壓力定值運算回路、滑壓運行時的壓力定值運算回路、定/滑壓無擾切換回路。

1.3 鍋爐主用控制器

鍋爐主用控制器相當于單元機組負荷指令處理回路與燃燒控制系統(tǒng)之間的接口，其功能是將機組負荷指令信號傳送到風量控制系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)鍋爐出力與負荷之間的匹配關系，同時，保證鍋爐的安全、穩(wěn)定運行。

1.4 汽機主用控制器

提供了CCS與汽輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間的接口，同時將機組負荷指令傳送到汽機電液控制系統(tǒng)。

2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)存在的問題

當前，煤粉汽包爐機組，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)大多采用上述方案，從以往的系統(tǒng)投運情況來看，雖然在負荷適應性方面許多問題已經(jīng)解決得很好，但是，在AGC雙細則下不能滿足新的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

圖1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理框圖

a）在磨煤機啟、停過程中，鍋爐負荷自身平衡能力差，影響機組負荷及壓力、溫度等運行參數(shù)的穩(wěn)定性。

b）由于煤種的變化，導致鍋爐的發(fā)熱量在燃料量不變的情況下發(fā)生變化，影響鍋爐壓力及機組負荷的穩(wěn)定性。

c）AGC指令頻繁變化，導致負荷偏差大，而且穩(wěn)定時間長，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，在雙細則考核下難以達到指標要求。

3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)適應性分析及優(yōu)化措施

針對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)負荷適應性的問題，在進行詳細分析的基礎上，通過不斷地試驗、研究，結合該類型機組的特點及原設計思想，從方案設計及試驗方面采取了相應的措施，對操作、運行提出了一些指導意見。

3.1 煤種變化對調(diào)節(jié)品質(zhì)影響的問題

如果使用設計煤種作為燃料，則一定的負荷指令變化對應一定的燃料量變化，鍋爐燃燒系統(tǒng)能夠適應鍋爐能量的需求，但是，如果煤的熱值發(fā)生變化，一定的燃料量就得不到對應設計煤種發(fā)熱時的鍋爐出力。因此，需要熱值校正因子，送到燃料控制回路，自動校正煤的發(fā)熱量，使燃料量迅速響應煤質(zhì)的變化。在現(xiàn)有邏輯中優(yōu)化熱值校正邏輯，以適應煤種的變化。

3.2 風/煤間的交叉限制對AGC調(diào)節(jié)速率的影響

常用的燃料和送風控制中都設計有風/煤交叉限制邏輯，以實現(xiàn)升負荷時先加風后加燃料、降負荷時先減燃料后減風的功能。在機組負荷變動中，此種功能往往成為制約機組負荷響應速度的一個因素。為了提高機組的負荷響應速度，取消了風/煤的交叉限制[2]。

3.3 增加磨煤機一次風風量控制的設定值微分補償前饋

提高火電機組鍋爐負荷動態(tài)響應能力的關鍵問題之一在于有效利用整個制粉系統(tǒng)的動態(tài)儲存容量，中速磨煤機系統(tǒng)也如此。利用磨煤機一次風的超調(diào)趨勢，改善鍋爐的負荷響應特性。

在運行趨勢上，表現(xiàn)為磨煤機負荷變化時，磨煤機一次風風量定值除隨著給煤量按比例變化外，定值疊加了一個動態(tài)微分過調(diào)。在磨煤機負荷增減過程中，該微分過調(diào)隨磨煤機負荷同向增加一次風風量定值，當磨煤機負荷穩(wěn)定時該微分過調(diào)自動消失，定值僅剩下前述隨給煤量按比例變化的風量定值部分。

3.4 修改磨煤機風量和溫度擋板控制的雙向解耦

以及磨煤機負荷前饋的作用形式

修改后的磨煤機一次風控制系統(tǒng)，磨煤機負荷穩(wěn)定時，如果風量變化，則熱風調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動增減熱風擋板的開度，同時，這些自動增減的熱風擋板開度前饋至冷風擋板調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按相同的方向增減冷風擋板開度；如果磨出口風粉混合溫度變化，則冷風調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動增減冷風擋板的開度，同時，這些自動增減的冷風擋板開度前饋至熱風擋板調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按相反的方向減少或增加熱風擋板調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如果由于某些原因增減磨煤機負荷時，按相同的方向，將給煤機指令同時前饋至熱風擋板和冷風擋板，使冷、熱風擋板同時隨著給煤機轉速增減其開度。通過以上優(yōu)化加快了燃燒系統(tǒng)的反應速度。

3.5 減小機組負荷指令到汽機主用控制器的滯后時間

只要負荷指令變化，則汽機調(diào)汽門立刻開始響應變化，機組負荷隨之改變，充分利用鍋爐的蓄熱使機組負荷快速響應，克服了負荷的起始響應滯后，但是需要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證機組運行參數(shù)在安全范圍之內(nèi)而實現(xiàn)負荷快速變化。

4 結論

經(jīng)過多次論證與研究，協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化策略已應用于省內(nèi)多個電廠并取得了良好的成效，使單元機組AGC的響應速度和靜態(tài)指標更加完善，為電網(wǎng)調(diào)度自動化的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎，為電能質(zhì)量的提升做出了貢獻。

［1］ 段秋剛.提高協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)適應性的研究［J］.山西電力，2002（3）:28-29.

［2］ 張秋生.電網(wǎng)兩個細則實施條件下AGC和一次調(diào)頻控制回路的改進［C］//2009年全國發(fā)電廠熱工自動化專業(yè)會議論文集.北京:中國電力企業(yè)聯(lián)合會，2009:1-9.

Research on the Optim ization of CCS under Dual Detailed Regulations

JIA Feng-sheng1，ZHANG Zhi-chun2
（1.Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China；2.Shanxi Zhangze Electric Power Co.，Ltd.，Puzhou Power Generating Branch，Yongji，Shanxi 044500，China）

Citing an example of 2 ×300 MW unit in a power plant，this paper analyzes the existing problems on load adaptability of coordinating control system of coal-fired power generator unit under dual detailed regulations of AGC system and makes researches of a series ofmeasures and ways on adjustment and operation in combination with unit equipment and designing characteristic.

coordinate control system；AGC；optimization

TM621.6

A

1671-0320（2012）04-0054-03

2012-04-04，

2012-06-11

賈峰生（1978-），男，山西平遙人，2004年畢業(yè)于太原理工大學控制理論控制工程專業(yè)，工程師，主要研究方向為火電機組自動控制系統(tǒng)；

張志春（1979-），男，山西懷仁人，2001年畢業(yè)于長沙電力學院熱能工程及其自動化專業(yè)，工程師，從事發(fā)電廠熱工控制工作。