董加福，寧 靜（.內(nèi)蒙古京海煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司；.內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司烏海電業(yè)局農(nóng)電分局，內(nèi)蒙古 烏海 06000）

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大型循環(huán)流化床CFB機(jī)組AGC控制策略研究

董加福1，寧 靜2
（1.內(nèi)蒙古京海煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司；2.內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司烏海電業(yè)局農(nóng)電分局，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

摘 要：本文針對現(xiàn)階段使用的大型循環(huán)流化床CFB機(jī)組的AGC控制系統(tǒng)進(jìn)行簡單概述，分析在AGC控制系統(tǒng)中存在的主要問題，在此基礎(chǔ)上，針對這些問題研究制定合理的優(yōu)化措施，提高AGC控制系統(tǒng)對大型循環(huán)流化床CFB機(jī)組的控制效果，提高煤炭燃燒效率，從而提高發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)效益，為后期更好的實(shí)現(xiàn)對大型循環(huán)流化床CFB機(jī)組的自動控制提供更好的理論借鑒和操作指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；自動控制；優(yōu)化

1　引言

自上世紀(jì)80年代開始，循環(huán)流化床CFB鍋爐由于自身效率高、污染低的特點(diǎn)在火力發(fā)電廠就得到了廣泛的使用?，F(xiàn)階段我國對于循環(huán)流化床CFB鍋爐的研究不斷深化，已投入使用的循環(huán)流化床CFB鍋爐容量已經(jīng)超過了300MW的等級。但是由于近年來我國在建設(shè)火電廠的時候，大部分的循環(huán)流化床CFB機(jī)組都是在工期比較緊迫的情況下投入使用的，導(dǎo)致在后期對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制的時候存在各種困難。因此在后期只能采用AGC自動發(fā)電控制，但是由于循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組系統(tǒng)在使用過程中滯后性比較大、輸入輸出比較多，導(dǎo)致系統(tǒng)的動態(tài)參數(shù)波動比較大，不利于進(jìn)行控制，從而導(dǎo)致在利用AGC進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的時候運(yùn)行狀況差，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，因此需要研究AGC控制系統(tǒng)存在的各種問題，研究制定更加合理的措施，對AGC系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)控制效果。

2　 AGC控制系統(tǒng)概述

2.1AGC概念

所謂AGC指的就是自動發(fā)電控制。用電量是由每個用電端自動生產(chǎn)的，為了實(shí)現(xiàn)供需平衡，必須由調(diào)度中心對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，調(diào)整每個單元機(jī)組的發(fā)電功率。這種控制就是AGC自動發(fā)電控制。

2.2控制系統(tǒng)概述

電網(wǎng)自動發(fā)電控制是通過電廠的計(jì)算機(jī)調(diào)控系統(tǒng)對單元發(fā)電機(jī)組發(fā)送AGC指令，調(diào)整單元機(jī)組的負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)的。單元機(jī)組在運(yùn)行中將鍋爐與汽輪作為一個整體進(jìn)行控制，通過對對汽輪機(jī)和鍋爐的協(xié)調(diào)控制，保持能量的供需平衡。控制過程中采用遞階控制結(jié)構(gòu)，將自動調(diào)節(jié)、邏輯控制和系統(tǒng)的連鎖保護(hù)進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對各系統(tǒng)功能的綜合控制，而且可以滿足系統(tǒng)不同的運(yùn)行方式和不同的工作狀況。

3　AGC控制系統(tǒng)存在的問題

3.1控制響應(yīng)滯后，調(diào)節(jié)速率低

在自動發(fā)電控制中，AGC控制是一個持續(xù)的過程，AGC指令發(fā)出后，機(jī)組的負(fù)荷需要一定的反應(yīng)時間對指令做出反饋，從而導(dǎo)致在對機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行考核，繪制調(diào)度計(jì)劃曲線的時候在一開始進(jìn)行響應(yīng)的時候會出現(xiàn)許多不合格的地方。為了更好的實(shí)現(xiàn)控制效果，需要在反饋響應(yīng)之前加偏置或者修改BTU，從而保證控制效果。不過有些時候也會出現(xiàn)造出反作用，當(dāng)AGC并不是完全按照曲線變化的時候，人工干涉反而會加重負(fù)荷超點(diǎn)的情況。當(dāng)機(jī)組的動態(tài)變化處于負(fù)荷增長的狀態(tài)時，控制系統(tǒng)的負(fù)荷響應(yīng)速度會明顯加快，而處于負(fù)荷降低的狀態(tài)時，響應(yīng)速度則會降低。

3.2調(diào)節(jié)精度差

當(dāng)機(jī)組的動態(tài)變化處于負(fù)荷增長的狀態(tài)時，控制系統(tǒng)的負(fù)荷響應(yīng)速度會明顯加快，這就導(dǎo)致在負(fù)荷增加之后出現(xiàn)溫度、壓力過高的情況。尤其是在鍋爐的主汽溫度比較高的時候，會造成比較嚴(yán)重的負(fù)荷與壓力調(diào)節(jié)的耦合震蕩，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)失去平衡，同時會造成連續(xù)性的考核，出現(xiàn)大量的考核不合格點(diǎn)，致使控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度嚴(yán)重降低。當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的時候，這種情況將更加嚴(yán)重。

4　AGC控制系統(tǒng)優(yōu)化措施

4.1改進(jìn)響應(yīng)滯后和調(diào)節(jié)速率低的方法

4.1.1 啟動煤量調(diào)整

通過分析AGC變化曲線可知，AGC在每天的初始動態(tài)響應(yīng)值都是不一樣的，但是基本都是在1分鐘左右的時間達(dá)到5MW左右。系統(tǒng)設(shè)定的AGC電量的考核是針對5分鐘的時間間隔內(nèi)所達(dá)到的總的累積。針對這樣的統(tǒng)計(jì)方式可以對系統(tǒng)調(diào)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化來使5分鐘內(nèi)的積分量都負(fù)荷考核曲線。具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)如下：設(shè)AGC的一次加或者減負(fù)荷量為m，當(dāng)m≥5MW的時候，實(shí)際發(fā)出10MW的標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)荷指令來調(diào)整循環(huán)流化床鍋爐的啟動煤量；當(dāng)2.5MW＜m＜5MW的時候，就按照實(shí)際的m值發(fā)出負(fù)荷指令；當(dāng)m≤2.5MW的時候，不發(fā)送負(fù)荷指令。通過這樣的優(yōu)化，可以有效調(diào)整鍋爐的啟動煤量，使系統(tǒng)的負(fù)荷快速增加，加快調(diào)節(jié)響應(yīng)。

4.1.2 采用定壓-滑壓聯(lián)合的調(diào)節(jié)方式

傳統(tǒng)的CFB機(jī)組都是處于滑壓運(yùn)行狀態(tài)，鍋爐的參數(shù)受機(jī)組負(fù)荷的影響而發(fā)生變化，而且變化方向是一樣的，負(fù)荷需求越大參數(shù)變化也就越大。鍋爐參數(shù)的變化是通過吸收和釋放熱量來實(shí)現(xiàn)的，這種改變參數(shù)的方式會降低機(jī)組調(diào)節(jié)負(fù)荷的響應(yīng)速率。因此采用定壓-滑壓聯(lián)合的調(diào)節(jié)方式，首先是穩(wěn)定鍋爐壓力，不改變鍋爐的蓄熱，其次使用三階慣性的滑壓定值，同時增設(shè)變壓速率回路。這樣可以保證在時域上將機(jī)組負(fù)荷與氣壓偏差錯開，避免兩者的重合引發(fā)過度調(diào)節(jié)，從而保持物料平衡，保持調(diào)節(jié)速率的穩(wěn)定。

4.2改進(jìn)調(diào)節(jié)精度不夠的方法

主要是通過優(yōu)化風(fēng)量控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)精度調(diào)節(jié)。首先是修正風(fēng)煤比參數(shù)，當(dāng)鍋爐系統(tǒng)中的燃料量、送風(fēng)量等參數(shù)出現(xiàn)變化的時候，鍋爐的煙氣也會受到影響，其溫度和速度都會發(fā)生變化，對再熱器產(chǎn)生比較大的影響，從而影響到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。通過調(diào)整風(fēng)煤比系數(shù)，能夠針對不同的負(fù)荷點(diǎn)給出符合需求的風(fēng)量變化，避免風(fēng)煤比的失調(diào)。另外調(diào)整風(fēng)量回路和氧量曲線，降低CFB鍋爐的熱慣性，從而提高負(fù)荷調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。

5　結(jié)論

現(xiàn)階段，循環(huán)流化床CFB機(jī)組的發(fā)展已經(jīng)到了容量技術(shù)突破的關(guān)鍵時期，但是實(shí)際運(yùn)行中AGC控制系統(tǒng)仍然存在許多問題，制約了CFB機(jī)組技術(shù)的發(fā)展。因此火電廠的AGC控制人員需要加強(qiáng)這方面的研究，分析問題所在，制定更加科學(xué)合理的控制策略，從而實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)電控制，為CFB機(jī)組的容量技術(shù)突破奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］張成鑄，姚遠(yuǎn).300MW循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組協(xié)調(diào)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（06）：5-7.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.035