成維斌

摘 要： 本文分析了330MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)控制結(jié)構(gòu)和原理，CCS系統(tǒng)及各子系統(tǒng)控制策略進(jìn)行優(yōu)化完善，并對(duì)各系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高CCS系統(tǒng)控制品質(zhì)和長期穩(wěn)定投運(yùn)。

關(guān)鍵詞：協(xié)調(diào)控制 優(yōu)化調(diào)整 試驗(yàn)分析

中圖分類號(hào)：TK323 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）03-0307-02

前言

隨著單元機(jī)組容量的增加和發(fā)電廠上網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，發(fā)電廠對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性要求越來越高，也為了進(jìn)一步提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，如何優(yōu)化協(xié)調(diào)系統(tǒng)及各子系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行越來越受到人們重視，通過對(duì)機(jī)組的邏輯優(yōu)化，完善機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，提高機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)。

一、設(shè)備概述

某發(fā)電公司2×330MW燃煤發(fā)電機(jī)組采用東方鍋爐廠制造的DG—1025/ 18.2 —Ⅱ13型亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、“∏”形布置汽包爐；汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的N330-16.7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)；發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠制造的QFSN—300—2型臥式水氫氫冷卻、全靜態(tài)可控硅自并勵(lì)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。控制系統(tǒng)采用上海FOSBORO公司I/Aseries50系列；功能包括DAS、MCS、SCS、FSSS、MEH、DEH、BPS。

鑒于目前我公司3號(hào)機(jī)組DCS系統(tǒng)CCS系統(tǒng)已無法滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、精細(xì)化管理需要，并嚴(yán)重威脅設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，經(jīng)電科院和相關(guān)專業(yè)和熱控專業(yè)認(rèn)真、仔細(xì)排查、分析、咨詢、調(diào)研后確認(rèn)，對(duì)公司3號(hào)機(jī)組DCS系統(tǒng)CCS邏輯及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

二、協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制策略、參數(shù)優(yōu)化

原協(xié)調(diào)控制策略，分為：BASE（基本控制方式）、BF（鍋爐跟隨方式）、TF（汽機(jī)跟隨方式）、CCBF（以鍋爐跟隨為主的協(xié)調(diào)控制方式）。由于CCBF方式下的函數(shù)曲線、PID調(diào)節(jié)系數(shù)以及前饋回路都不是很理想，所以CCBF方式已經(jīng)多年未投入，最常用的方式就是TF（汽機(jī)跟隨方式），但是這種方式根本無法滿足調(diào)度對(duì)機(jī)組負(fù)荷控制的要求。

1.測(cè)量及信號(hào)處理

1.1 主蒸汽流量計(jì)算

汽輪機(jī)改造后主蒸汽流量計(jì)算需要重新修改，根據(jù)2015年6月汽輪機(jī)性能試驗(yàn)給出公式，并進(jìn)行密度補(bǔ)償修正。

主蒸汽流量=（83.08367278×調(diào)節(jié)級(jí)壓力-7.43889472）×

1.2主給水流量

DCS畫面顯示為未進(jìn)行修正計(jì)算前值，實(shí)際邏輯組態(tài)中修正計(jì)算不正確（節(jié)流裝置計(jì)算書設(shè)計(jì)溫度為282.4℃，邏輯組態(tài)設(shè)置為20℃），需根據(jù)給水流量計(jì)算書進(jìn)行修改，并修改畫面為最終給水流量，同時(shí)送耗差系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)應(yīng)采用修正后給水流量。

2.運(yùn)行操作設(shè)置

當(dāng)前CCS畫面變負(fù)荷速率設(shè)置沒有統(tǒng)一要求，全由運(yùn)行人員設(shè)置。存在升負(fù)荷速率設(shè)置較大，降負(fù)荷速率設(shè)置較小，目前設(shè)置為1～6MW/min。變負(fù)荷速率設(shè)置在5～6.6MW/min（1.5%-2%額定負(fù)荷）。滿足兩項(xiàng)細(xì)則和模擬量驗(yàn)收規(guī)程要求，避免負(fù)荷動(dòng)態(tài)響應(yīng)不及時(shí)導(dǎo)致電量考核。

CCS定滑壓方式選擇，目前長期設(shè)置為基本為定壓方式，設(shè)定值由運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組負(fù)荷設(shè)置，系統(tǒng)雖較為穩(wěn)定，但經(jīng)濟(jì)性較差。設(shè)置為滑壓方式，滑壓速率需根據(jù)鍋爐升壓特性設(shè)置，設(shè)置范圍0.1～0.3MPa/min。

3.模擬量邏輯優(yōu)化

3.1主蒸汽壓力設(shè)定值

主蒸汽壓力設(shè)定值缺少與鍋爐特性一致的慣性環(huán)節(jié)，需要在壓力設(shè)定值速率限制塊后（3CORP：PRATE.OUT）增加三個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)時(shí)間（1/（1+30S）。

3.2滑壓曲線

可根據(jù)2015年6月份汽輪機(jī)定、滑壓性能試驗(yàn)給出曲線設(shè)置，并采用背壓進(jìn)行修正。同時(shí)采用功率設(shè)定值修改為一次調(diào)頻前負(fù)荷指令，避免調(diào)頻動(dòng)作帶來擾動(dòng)。詳見下表：

3.3 爐跟機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)主控

機(jī)主控前饋組態(tài)為壓力偏差拉回函數(shù)，此函數(shù)設(shè)置偏大，影響AGC負(fù)荷響應(yīng)。

結(jié)合鍋爐壓力控制特性，給予鍋爐壓力調(diào)節(jié)一定余量情況下，減小壓力偏差拉回量，保證AGC負(fù)荷響應(yīng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)考核。

3.4 爐跟機(jī)協(xié)調(diào)鍋爐主控

鍋爐主控前饋現(xiàn)有組態(tài)設(shè)置僅為功率設(shè)定值基準(zhǔn)函數(shù)，缺乏對(duì)機(jī)組負(fù)荷動(dòng)態(tài)調(diào)整過程中鍋爐蓄熱提前補(bǔ)充。增加：能量需求信號(hào)函數(shù)，以及能量需求動(dòng)態(tài)補(bǔ)償函數(shù)。

能量需求：DEB= 暫定。

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償：DEB1= ，加上下限±6t/h。

3.5 一次風(fēng)壓及磨一次風(fēng)量控制

檢查協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)曲線，根據(jù)CCS調(diào)節(jié)情況可增加CCS負(fù)荷指令微分一次風(fēng)壓或一次風(fēng)量增量。

三、試驗(yàn)內(nèi)容及分析

自動(dòng)擾動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行前，需對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，主要包括：水位、流量等計(jì)算或校正回路，信號(hào)處理；手/自動(dòng)跟蹤和無擾切換邏輯；自動(dòng)切除條件；PID死區(qū)、方向和參數(shù)設(shè)置；執(zhí)行機(jī)構(gòu)限幅等。通過觀察機(jī)組檢修啟動(dòng)后各個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)定值擾動(dòng)或變負(fù)荷調(diào)節(jié)曲線，得出調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，對(duì)于調(diào)節(jié)品質(zhì)不達(dá)標(biāo)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析存在問題和原因，以及提出解決措施。

3.1爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)擾動(dòng)試驗(yàn)

爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)為兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓，爐膛負(fù)壓三取中后加慣性滯后環(huán)節(jié)處理，作為系統(tǒng)PID輸入。系統(tǒng)采用送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉反饋均值函數(shù)前饋控制，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)一拖二控制，修改爐膛負(fù)壓偏置量調(diào)整控制系統(tǒng)設(shè)定值。

參數(shù)修改如下：

優(yōu)化前：PBAND：420；INT：2；HZONE：1.00；LZONE：1.00

優(yōu)化后：PBAND：800；INT：2；HZONE：1.33；LZONE：1.33

優(yōu)化前爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)周期長，系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用較強(qiáng)，易造成動(dòng)態(tài)超調(diào)量大、衰減率不達(dá)標(biāo)等問題。優(yōu)化后爐膛負(fù)壓控制調(diào)節(jié)效果得到明顯改善，符合相關(guān)規(guī)程要求。同時(shí)將PID調(diào)節(jié)死區(qū)由6Pa增大到8Pa，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.2總風(fēng)量控制系統(tǒng)擾動(dòng)試驗(yàn)

總風(fēng)量控制系統(tǒng)為兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)鍋爐二次風(fēng)量，進(jìn)而滿足鍋爐總風(fēng)量需求，鍋爐總風(fēng)量信號(hào)為制粉系統(tǒng)五臺(tái)磨煤機(jī)一次風(fēng)量與左右側(cè)二次風(fēng)量總和，設(shè)計(jì)額定風(fēng)量為1162t/h。總風(fēng)量控制系統(tǒng)為隨動(dòng)控制系統(tǒng)，其設(shè)定值為總?cè)剂狭亢瘮?shù)與負(fù)荷函數(shù)取大值，保證升負(fù)荷先加風(fēng)再加煤，降負(fù)荷先減煤再減風(fēng)，然后經(jīng)氧量校正，運(yùn)行人員可根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況手動(dòng)增加或減少總風(fēng)量設(shè)定值偏置，控制系統(tǒng)采用單回路一拖二控制。

3.3汽包水位控制系統(tǒng)擾動(dòng)試驗(yàn)

鍋爐給水控制系統(tǒng)包括兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵一臺(tái)電動(dòng)給水泵，正常運(yùn)行時(shí)電泵備用，通過汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速控制汽包水位，汽包水位信號(hào)三取中處理?？刂葡到y(tǒng)采用單三沖量無擾切換控制，試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷大于30%控制系統(tǒng)處于串級(jí)三沖量調(diào)節(jié)方式，主調(diào)采用主蒸汽流量前饋控制，三臺(tái)給水泵一拖三控制。

參數(shù)修改如下：

優(yōu)化前：主調(diào)PBAND：155；主調(diào)INT：5；副調(diào)PBAND：200；副調(diào)INT：1.1

優(yōu)化后：主調(diào)PBAND：190；主調(diào)INT：8；副調(diào)PBAND：230；副調(diào)INT：2

優(yōu)化前汽包水位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)周期長，系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用較強(qiáng)，易造成動(dòng)態(tài)超調(diào)量大、衰減率不達(dá)標(biāo)等問題。優(yōu)化后汽包水位控制調(diào)節(jié)效果得到明顯改善，符合相關(guān)規(guī)程要求。

3.4 主蒸汽溫度控制系統(tǒng)擾動(dòng)試驗(yàn)

主蒸汽溫度控制系統(tǒng)包括：一級(jí)減溫水、AB側(cè)二級(jí)減溫水、AB側(cè)三級(jí)減溫水。均采用串級(jí)控制方式，主調(diào)為下一級(jí)減溫器前溫度，副調(diào)為減溫器后溫度。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況（機(jī)組穩(wěn)態(tài)時(shí)二級(jí)A側(cè)、三級(jí)AB側(cè)調(diào)閥基本全關(guān)位），分別對(duì)一級(jí)減溫水和二級(jí)B側(cè)減溫水進(jìn)行了定值擾動(dòng)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足調(diào)節(jié)品質(zhì)。

3.5 變負(fù)荷擾動(dòng)試驗(yàn)

機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用常規(guī)間接能量平衡控制方式，即鍋爐調(diào)節(jié)主蒸汽壓力，汽輪機(jī)調(diào)整機(jī)組功率，對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)邏輯進(jìn)行以下優(yōu)化工作：

（1） 在壓力設(shè)定值速率限制塊后（3CORP：PRATE.OUT）增加三個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)時(shí)間。RB時(shí)跟蹤。

（2） 根據(jù)2015年6月份汽輪機(jī)定、滑壓性能試驗(yàn)給出曲線設(shè)置，并采用背壓進(jìn)行修正。同時(shí)采用功率設(shè)定值應(yīng)修改為一次調(diào)頻前負(fù)荷指令，避免調(diào)頻動(dòng)作帶來擾動(dòng)。

（3）結(jié)合鍋爐壓力控制特性，給予鍋爐壓力調(diào)節(jié)一定余量情況下，減小壓力偏差拉回量，保證AGC負(fù)荷響應(yīng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)考核。

四、結(jié)束語

通過系統(tǒng)優(yōu)化后，在2015年11月26日至12月4日對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行了模擬量控制系統(tǒng)定值擾動(dòng)及優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括：機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)、總風(fēng)量控制系統(tǒng)、一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)、汽包水位控制系統(tǒng)、主蒸汽減溫水控制、滑壓運(yùn)行等系統(tǒng)等。通過對(duì)各主要模擬量控制系統(tǒng)的定值擾動(dòng)和變負(fù)荷試驗(yàn)，對(duì)不合格的調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，保證調(diào)節(jié)品質(zhì)達(dá)標(biāo)。最終保證機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)AGC工況下負(fù)荷快速變動(dòng)的運(yùn)行工況，為機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障。