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        燃煤電廠集控運行與機組協(xié)調(diào)控制

        2016-11-19 17:49:05陳毅藝
        科技創(chuàng)新與應用 2016年4期
        關(guān)鍵詞:集控運行燃煤電廠

        摘 要:燃煤電廠生產(chǎn)要求不斷提高,需要加大投入力度,引進更多新形設(shè)備與技術(shù),來完善生產(chǎn)系統(tǒng),并提高系統(tǒng)運行安全性與穩(wěn)定性。相應隨著系統(tǒng)復雜程度的不斷增加,對系統(tǒng)運行控制工作有著更為嚴格的要求,而集控運行方式現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應用到電廠中,在此基礎(chǔ)上在通過機組協(xié)調(diào)控制,可以通過統(tǒng)一管理調(diào)控,來保證生產(chǎn)系統(tǒng)的有效運行。文章對燃煤電廠集控運行以及機組協(xié)調(diào)控制進行了簡要分析。

        關(guān)鍵詞:燃煤電廠;集控運行;機組協(xié)調(diào)控制

        為滿足社會生產(chǎn)生活需求,燃煤電廠機組容量不斷加大,相應電網(wǎng)對負荷調(diào)節(jié)性要求也更高,需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)做更進一步的完善。集控運行是電廠自動化控制的主要方式,其中協(xié)調(diào)控制也是重要組成部分,以提高電廠生產(chǎn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與可靠性為目的,需要結(jié)合電廠生產(chǎn)特點,對控制系統(tǒng)的優(yōu)化進行分析。

        1 燃煤電廠集控運行系統(tǒng)分析

        集控運行管理系統(tǒng)為電廠指揮監(jiān)控中心,對機組DCS、輔助車間程控系統(tǒng)PLC等系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行收集,并對所有數(shù)據(jù)進行分析,并作為歷史資料進行存儲。集控運行管理實施的對象為整個生產(chǎn)系統(tǒng),通過對每個環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)的收集、分析,來對下一步管理工作的實施提供數(shù)據(jù)支持,確保管理工作實施的合理性與有效性[1]。集控運行管理系統(tǒng)為電廠自動化管理的主要部分,將其與機組協(xié)調(diào)控制相結(jié)合,對生產(chǎn)流程進行管理,利用集控管理系統(tǒng)存在的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),來分析不同子系統(tǒng)之間的關(guān)系,確定其中存在的不足,采取措施來對生產(chǎn)總系統(tǒng)配置進行優(yōu)化,消除存在的運行缺陷,并通過實時監(jiān)控來確保生產(chǎn)活動的正常運行,減少各類故障問題的發(fā)生。

        2 電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應用優(yōu)化方向

        2.1 調(diào)節(jié)器變參數(shù)控制

        當系統(tǒng)負荷發(fā)生變化時,會在一定程度上削弱負荷調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)作用,其中起作用的主要為負荷前饋信號。待系統(tǒng)維持到穩(wěn)定狀態(tài)后,目標負荷與實際負荷差異較低時,結(jié)束前饋信號動態(tài)過程?;诖颂攸c,想要縮短達到目標負荷的要求,可以采取改變調(diào)節(jié)器參數(shù)的方式,來增強調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)能力。另外,利用目標負荷與實際負荷存在的偏差,可以通過調(diào)整校正調(diào)節(jié)器積分與比例系數(shù)參數(shù)來縮小,可以有效解決快速動態(tài)響應與穩(wěn)態(tài)平穩(wěn)矛盾。

        2.2 給水自動調(diào)節(jié)優(yōu)化

        2.2.1 中間點溫度

        為確保中間點溫度設(shè)定的合理性,可以利用分離器出飽和蒸汽壓力對應的溫度,以及根據(jù)實際運行狀態(tài),由操作人員通過手動偏置與減溫水比例的方式進行處理。其中,利用減溫水流量所占總給水流量比值法進行校正,可以彌補手動偏置處理存在的偏差,使得溫度調(diào)整合理性更高。

        2.2.2 給水流量

        生產(chǎn)活動中如果采取手動給水操作,主調(diào)節(jié)器輸出量會隨著水量變化而變化,并且給定值也會跟隨中間點溫度發(fā)生變化。而如果選擇用自動給水方式操作時,給水流量設(shè)定值由中間溫度PID來控制實現(xiàn)。PID計算時增加了機組負荷指令、水冷壁出口集箱溫度與鍋爐主控前饋作用,其中負荷指令目的是確保給水可以與燃料量變化同步,來確保煤水比維持在一定穩(wěn)定狀態(tài)[2]。一般情況下,正常機組運行水與各磨組燃料量經(jīng)驗比值穩(wěn)定,一旦燃料量發(fā)生變化,煤水比發(fā)生變化,就會造成給水流量增加。

        3 燃煤電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計方案分析

        3.1 軟件系統(tǒng)設(shè)計

        3.1.1 軟件架構(gòu)

        主要包括客戶端與服務端兩層結(jié)構(gòu),即C/S架構(gòu)形式,可以通過兩端硬件環(huán)境優(yōu)勢,合理分配任務管理內(nèi)容,來控制系統(tǒng)運行成本。承擔服務端的為兩臺服務器,兩者之間能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)實時通訊,起到冗余作用,即便其中一臺服務器故障,系統(tǒng)也可以通過自動切換的方式轉(zhuǎn)移到另一臺服務器端,確保系統(tǒng)安全運行[3]。承擔客戶端的為操作員站,主要完成客戶端信息向服務器的傳遞,服務器為客戶端服務,此種架構(gòu)形式可以充分發(fā)揮客戶操作員站處理能力,在客戶端處理后再傳送給服務器。

        3.1.2 功能模塊

        在對電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進行設(shè)計時,可以將其與集控運行管理系統(tǒng)相結(jié)合,通過對各子系統(tǒng)運行狀態(tài)信息的分析,將其作為協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)?;诖丝梢詫⒄麄€系統(tǒng)的控制模塊分為將主控系統(tǒng)、汽機主控、鍋爐主控以及子系統(tǒng)等四部分,并且每個模塊又分為多個子模塊,來實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)功能的正常運行。其中,結(jié)合燃煤電廠生產(chǎn)特點,重點為汽輪機與鍋爐主控系統(tǒng),主要功能是維持鍋爐、汽輪發(fā)電機正常運行,在負荷變化率較大情況下,兩者之間能夠保證能量平衡,來確保主蒸汽壓力的穩(wěn)定,由此可見兩者相互聯(lián)系、相互影響,如果一個出現(xiàn)故障勢必會對另一系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響。

        3.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

        3.2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

        主要包括現(xiàn)場控制層、系統(tǒng)服務層、檢測控制層三部分。第一,現(xiàn)場控制層。將現(xiàn)場控制站DPU與數(shù)據(jù)采集DPU站集中安裝在與主控室相鄰電子設(shè)備室內(nèi),主要負責接收傳感器、變送器傳輸?shù)男盘?,并利用預先設(shè)定控制策略進行邏輯運算,將最終結(jié)果傳輸給現(xiàn)場執(zhí)行器[4]。第二,系統(tǒng)服務層。即系統(tǒng)服務器,利用冗余網(wǎng)實現(xiàn)與監(jiān)控層計算機、控制器連接,實現(xiàn)收據(jù)信息的接收與發(fā)送。第三,監(jiān)測控制層。包括操作工程師站、操作員站等,主要實現(xiàn)與服務器的實時通訊,完成各項信息的傳輸。

        3.2.2 功能模塊

        (1)主控系統(tǒng)。對電網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)傳輸?shù)腁CC負荷指令,以及運行人員手動調(diào)整負荷指令進行限速、限幅處理。如果機組主要輔機出現(xiàn)運行問題,保證機組能夠自動進入相應控制系統(tǒng),將負荷調(diào)整到相應目標值。

        (2)鍋爐主控系統(tǒng)。可以在自動模式與手動模式下運行,與汽輪機主控系統(tǒng)在機組不同運行條件下來完成控制功能,指令間的鍋爐輸出與負載匹配關(guān)系。鍋爐主控系統(tǒng)具有主蒸汽壓力閉環(huán)控制能力,以及負荷質(zhì)量前饋控制功能,來確保輸入能量符合電廠鍋爐節(jié)能要求。其中,前饋控制可以起到“一定概調(diào)”作用,即對鍋爐輸入、輸出量關(guān)系失衡狀態(tài)進行調(diào)整,確保將能量失衡限制在較小范圍內(nèi)。

        (3)汽機主控系統(tǒng)。汽機主控是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的執(zhí)行結(jié)構(gòu),主要負責協(xié)調(diào)整個汽輪機整體控制控制,完成各項指令的下達,確保汽機生產(chǎn)活動的正常開展,要求其一般情況下應處于自動狀態(tài)。汽機主控是機組級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)與DEH等系統(tǒng)的中間層控制系統(tǒng),下達指令有由DEH來完成汽輪機調(diào)速汽門開度的控制,確保可以獲得足夠的蒸汽量,滿足機組負荷要求,并使得生產(chǎn)系統(tǒng)中鍋爐與汽輪機能夠處于一個相對平衡的狀態(tài)。其中,在機跟爐模式下,汽機控制對象為主蒸汽壓力,而主蒸汽壓力由負荷壓力函數(shù)生成。

        4 結(jié)束語

        燃煤電廠機組運行負荷不斷增加,對控制管理系統(tǒng)的要求也更為嚴格,基于生產(chǎn)實際需求,可以從集控運行管理與機組協(xié)調(diào)控制角度出發(fā),做好兩者的研究分析,提高兩者相互聯(lián)系效果,提高所有子系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與可靠性。

        參考文獻

        [1]侍述成.300MW火電機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在LN2000DCS中的實現(xiàn)

        [D].華北電力大學,2012.

        [2]郝永利.600MW機組RB控制策略研究[D].華北電力大學,2012.

        [3]朱傳鵬.1000MW超超臨界機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計及其改進[D].燕山大學,2014.

        [4]張鶴飛.600MW亞臨界機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)仿真研究[D].上海交通大學,2013.

        作者簡介:陳毅藝,男,廣東茂名人,學歷:本科,工作單位:廣東省粵電集團有限公司珠海發(fā)電廠,運行副值,研究方向:機組協(xié)調(diào)控制與集控運行。

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