作者簡(jiǎn)介：汪家勝（1985-），男，漢族，江蘇省宿遷市人，機(jī)務(wù)點(diǎn)檢，工學(xué)學(xué)士，單位：大唐科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司南京項(xiàng)目分公司，研究方向：發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)研究。

摘要：本文介紹了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的具體涵義，分析了鍋爐與汽輪機(jī)協(xié)調(diào)與其重要作用，并結(jié)合筆者多年發(fā)電廠相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)解析了鍋爐-汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式。希望能為探究發(fā)電廠鍋爐-汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)提供部分理論支撐。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；鍋爐-汽輪機(jī)組；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；探索與思考

前言：改革開(kāi)放以來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，火電站相關(guān)技術(shù)也取得了迅猛發(fā)展，其單元機(jī)組容量已經(jīng)提升至600MW。與此同時(shí)，分布式控制系統(tǒng)（DCS）被廣泛應(yīng)用于火電站中，顯著提升了電站自動(dòng)化控制的投入水平。在發(fā)電廠工作日常工作中，必須引入科學(xué)、合理的系統(tǒng)來(lái)對(duì)汽輪組進(jìn)行有效控制。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是目前控制汽輪組相關(guān)系統(tǒng)中效果最為顯著的。因此，發(fā)電廠相關(guān)工作者必須予以高度重視。

一、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的涵義

二十世紀(jì)八十年代，我國(guó)引進(jìn)了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其主要設(shè)計(jì)思路是把鍋爐和汽機(jī)當(dāng)成一個(gè)有機(jī)整體，來(lái)控制鍋爐壓力和機(jī)組負(fù)荷，從而有效實(shí)現(xiàn)鍋爐煤、風(fēng)力和水子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。一般而言，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)具有以下三層含義：第一，鍋爐煤、風(fēng)力和水子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)；第二，機(jī)組同電網(wǎng)需求匹配且協(xié)調(diào)；第三，鍋爐、汽輪機(jī)工作協(xié)調(diào)。

二、鍋爐與汽輪機(jī)之間的協(xié)調(diào)

汽輪機(jī)、鍋爐之間的協(xié)調(diào)通常被大家當(dāng)作機(jī)組協(xié)調(diào)。它的主要作用是有效協(xié)調(diào)、控制汽輪機(jī)和鍋爐，提升機(jī)組對(duì)于電網(wǎng)負(fù)荷的響應(yīng)性，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。直流鍋爐與汽包鍋爐對(duì)于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，都擁有一樣的控制概念。但是，直流鍋爐與汽包鍋爐在汽水循環(huán)方面差異性十分顯著。因此，他們的控制系統(tǒng)也各不相同。

三、鍋爐-汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式分析

鍋爐-汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念來(lái)源于汽輪機(jī)對(duì)機(jī)組的負(fù)荷和壓力的相關(guān)控制特點(diǎn)與鍋爐相比，具有顯著差異。具體而言，鍋爐借助燃燒燃料所產(chǎn)生的熱量將水流量成功轉(zhuǎn)化成水蒸氣。磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)以及給煤機(jī)的有效運(yùn)行能夠?qū)θ剂系目刂飘a(chǎn)生重要影響。鍋爐控制對(duì)負(fù)荷與壓力調(diào)節(jié)均十分緩慢。汽輪機(jī)通過(guò)控制調(diào)門(mén)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)壓力和負(fù)荷，這種調(diào)節(jié)具有速度快的顯著特點(diǎn)。因而，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)通過(guò)科學(xué)、合理的控制措施對(duì)鍋爐-汽輪機(jī)組采取有效、統(tǒng)一的控制，從而有顯著提升鍋爐-汽輪機(jī)組對(duì)負(fù)荷響應(yīng)的速度，增強(qiáng)壓力控制的可靠性與穩(wěn)定性。

目前，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的調(diào)控制方式主要有以下兩種：第一，機(jī)跟爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)主要立足于鍋爐控制相關(guān)功率和汽機(jī)控制壓力的基礎(chǔ)之上；第二，爐跟機(jī)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)主要立足于鍋爐控制壓力和汽機(jī)控制相關(guān)功率的基礎(chǔ)之上，其負(fù)荷響應(yīng)速度非常之快。

爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)與直接能量平衡控制系統(tǒng)密切相關(guān)。早在二十世紀(jì)八十年代，我國(guó)就開(kāi)始使用直接能量平衡控制系統(tǒng)，一定程度上加速了汽包鍋爐機(jī)組相關(guān)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展，顯著提高了鍋爐-汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，大大加強(qiáng)了鍋爐-汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

直接能量平衡控制采用汽機(jī)前壓力值（Ps）乘以汽機(jī)調(diào)速級(jí)壓力（P1）與自動(dòng)主汽門(mén)前壓力（Pt）的比值，并將乘積當(dāng)作汽機(jī)對(duì)鍋爐能量的需求量。該信號(hào)（Ps* P1/ Pt）采用控制指令與動(dòng)態(tài)前饋的方式來(lái)控制和管理鍋爐燃料。在直接能量平衡控制中，汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度用P1/PT表示，其他參數(shù)保持不變的情況下，汽機(jī)進(jìn)氣量相關(guān)變化和汽機(jī)對(duì)鍋爐釋放能量需求相關(guān)變化情況，通過(guò)汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度（P1/PT）變化有效展現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)，鍋爐被控參數(shù)對(duì)鍋爐輸入量需求的變化則是通過(guò)機(jī)前壓力（Ps）的變化反映出來(lái)。由此可見(jiàn)，Ps* P1/ Pt能夠有效反應(yīng)負(fù)荷在鍋爐燃燒方面的需求情況。由于機(jī)前壓力（Pt）和調(diào)速級(jí)壓力（P1）的燃料響應(yīng)時(shí)間和數(shù)量均一致，若燃料產(chǎn)生變化，確保P1/ Pt不變的情況下，那么Ps* P1/ Pt就將不再反映燃料相關(guān)變化，而是只集中反映負(fù)荷在鍋爐燃燒方面的需求情況。與此同時(shí)，若保持汽機(jī)調(diào)門(mén)不變，確保P1/ Pt保持一致，改變Ps則是改變鍋爐燃料指令，也就實(shí)現(xiàn)了控制負(fù)荷這一目的。換句話說(shuō)，直接能量平衡信號(hào)能夠同時(shí)適用于定壓控制方式和滑壓運(yùn)行方式。

把熱量信號(hào)（P1+dPd/dt）當(dāng)作燃料反饋信號(hào)是直接能量平衡控制系統(tǒng)的另一顯著特征。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整熱量信號(hào)（P1+dPd/dt），能夠使其在調(diào)門(mén)開(kāi)度擾動(dòng)下，保持P1面積與dPd/dt大致一樣，促使在調(diào)開(kāi)門(mén)度擾動(dòng)的情況下，熱量信號(hào)（P1+dPd/dt）依然保持不變，只單純反映燃料相關(guān)變化情況。

直接能量平衡控制系統(tǒng)有效利用熱量信號(hào)（P1+dPd/dt）只反映燃料變化以及Ps* P1/ Pt只反映汽機(jī)對(duì)鍋爐能力需求這兩個(gè)顯著特征，有效實(shí)現(xiàn)了機(jī)組負(fù)荷對(duì)燃料的需求。

為了避免燃料擾動(dòng)以及磨煤機(jī)工作對(duì)負(fù)荷產(chǎn)生的影響，在直吹式制粉系統(tǒng)中加入燃料控制回路。燃料控制回路有效利用了直吹式制粉系統(tǒng)中鍋爐燃料相關(guān)測(cè)量速度較快的顯著特征，高效的客克服了燃料擾動(dòng)帶來(lái)的影響。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鍋爐-汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有效借助汽機(jī)調(diào)門(mén)動(dòng)作能對(duì)壓力能夠產(chǎn)生快速響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，采用鍋爐控制負(fù)荷、汽機(jī)控制壓力的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于對(duì)機(jī)組壓力進(jìn)行有效控制。鍋爐燃燒相對(duì)比較緩慢，不能對(duì)機(jī)組負(fù)荷產(chǎn)生快速的響應(yīng)。因此，在進(jìn)行鍋爐-汽輪機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照前饋和反饋的方式把機(jī)組指令相關(guān)信號(hào)發(fā)送給鍋爐控制，從而有效提升前饋量，顯著提高鍋爐對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)效率。（作者單位：大唐科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司南京項(xiàng)目分公司）

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