呂興城

摘 要：為提高機組性能，使AGC、一次調(diào)頻達到南方電網(wǎng)“兩個細則”要求，汕尾電廠對600MW超臨界機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化分析，解決了機組運行時存在的負荷響應(yīng)速率慢、汽壓和汽溫波動大等問題，具有明顯的效果。

關(guān)鍵詞：協(xié)調(diào)控制；優(yōu)化；負荷；BIR回路

汕尾電廠2號機組為國產(chǎn)600MW超臨界壓力燃煤發(fā)電機組，主要是帶基本負荷運行，同時具有一定的調(diào)峰能力，其中汽輪機型號為N600-24.2/566/566，型式：超臨界壓力、一次中間再熱、單軸、雙背壓、三缸四排汽、凝汽沖動式汽輪機；鍋爐型號為DG1900/25.4-Ⅱ2，型式為Π型布置、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、前后墻對沖燃燒方式、旋流燃燒器、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)露天布置、采用內(nèi)置式啟動分離系統(tǒng)、三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、采用正壓冷一次風(fēng)機直吹式制粉系統(tǒng)、超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐；DCS選用上海西屋控制系統(tǒng)有限公司的OVATION控制系統(tǒng)。

機組實際運行過程中，存在著：1）加、減負荷時速率及調(diào)節(jié)的精度不能較好的滿足中調(diào)AGC和一次調(diào)頻要求；2）機前壓力容易出現(xiàn)較大擾動；3）加、減負荷過程中主、再熱汽溫波動較大，一、二級減溫水及再熱器煙氣擋板跟蹤不好；4）給水系統(tǒng)指令響應(yīng)速度慢等問題。

為了使AGC、一次調(diào)頻達到南方電網(wǎng)“兩個細則”要求，其余模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠滿足機組大范圍變負荷要求，有必要對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，使其既能加快機組響應(yīng)速度，又能保證安全穩(wěn)定運行。

1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化分析

1.1 新增BIR動態(tài)回路

為了滿足機組大范圍快速變負荷要求，此次邏輯優(yōu)化設(shè)計了負荷變化率BIR動態(tài)回路，即升降負荷時，立即增加或減少合適的煤量、水量以及風(fēng)量，從而來滿足AGC快速響應(yīng)的要求。在CCS投入與無RB信號情況下，BIR輸出值為當(dāng)前實際負荷與延遲1min前負荷的差值，相當(dāng)于實時負荷變化率。圖1中，BIR回路作用于各熱一次風(fēng)調(diào)門控制，設(shè)置有±2MW死區(qū)；BIRFW作用于給水控制，無死區(qū)；BIRAF作用于總風(fēng)量控制，無死區(qū)；IBRFM作用于總?cè)剂峡刂?，設(shè)置有±2MW死區(qū)；BIRRHDMP作用于再熱器煙氣擋板控制，設(shè)置有±2MW死區(qū)。

1.2 鍋爐主控

鍋爐主控優(yōu)化了負荷鍋爐輸出曲線使鍋爐輸出與負荷更匹配，增強了鍋爐主控對汽壓偏差的控制，降低鍋爐主控對負荷偏差的控制，所以優(yōu)化后的邏輯鍋爐汽壓主要靠鍋爐輸出即燃料和給水量來調(diào)節(jié)。

1.3 汽機主控

此次優(yōu)化投入汽壓偏差修正回路，當(dāng)汽壓偏差低于0.4MPa汽機主控不干預(yù)，負荷不會出現(xiàn)偏差。汽壓偏差大于0.4MPa汽機主控快速干預(yù)，從而消除主汽壓力變化對機組負荷的影響，同時對負荷控制回路增加前饋，負荷指令發(fā)生變化時，根據(jù)實測負荷指令變化量采集的變負荷速率增強汽機主控的變化量，提高汽機主控與LDC負荷指令的對應(yīng)精度。

1.4 給水控制系統(tǒng)

優(yōu)化后的給水指令由鍋爐主控輸出、BIR前饋、中間點溫度修正三部分來控制，同時增加變負荷時BIR前饋回路，重新調(diào)整了負荷與中間點溫度的對應(yīng)函數(shù)及鍋爐輸出對應(yīng)給水主控函數(shù)，并引入屏過溫度偏差來修正中間點溫度設(shè)定值，調(diào)整了減溫水流量對中間點溫度設(shè)定值的修正函數(shù)，優(yōu)化中間點PID參數(shù)。為了兼顧調(diào)節(jié)靈敏性和防止過調(diào)，在BIR回路上設(shè)置了負荷對應(yīng)的修正系數(shù)，在不同的負荷段，BIR前饋所加減的水量不同（偏置水量=BIR值×負荷對應(yīng)給水修正系數(shù)×20）。

1.5 燃料主控

燃料指令由鍋爐主控輸出和BIR前饋控制。通過新增BIR前饋回路，增減相應(yīng)的燃料量，加快鍋爐的動態(tài)響應(yīng)速度。為減少煤質(zhì)不穩(wěn)定對煤量控制的影響，投入了BTU校正回路。當(dāng)負荷變化時，由于BIR回路作用，提前增減相應(yīng)的給煤量有5.85～35.1t/h（偏置煤量=BIR值×負荷對應(yīng)燃料修正系數(shù)×3）。

1.6 總風(fēng)量控制

風(fēng)量指令由鍋爐主控輸出、BIR前饋回路、氧量校正三部分控制。新增BIR前饋回路，負荷變化時風(fēng)量響應(yīng)更快，以克服升負荷階段爐膛風(fēng)量不足導(dǎo)致煙氣CO超標的情況，此回路不做負荷對應(yīng)系數(shù)修正。

1.7 磨煤機一次風(fēng)調(diào)門控制

通過調(diào)整熱一次風(fēng)調(diào)門響應(yīng)速度以及增加BIR前饋回路來增減一次風(fēng)量，磨煤機冷一次風(fēng)調(diào)門跟隨熱一次風(fēng)調(diào)門開度及出口溫度，未對磨煤機風(fēng)煤比曲線進行調(diào)整。當(dāng)負荷變化時，適當(dāng)提高增減風(fēng)量幅度，及時將煤粉吹進爐膛。此外，還取消了磨碗上下壓差>3.25KPa自動減煤，改為只報警。

2 優(yōu)化效果與存在的問題

2.1 優(yōu)化效果

如圖2，優(yōu)化后機組變負荷能力加強，基本能緊隨負荷指令變化，滿足中調(diào)對于負荷的精度要求。在升負荷階段，中間點溫度投自動，CCS系統(tǒng)自動進行調(diào)整，各項參數(shù)基本穩(wěn)定，基本不用手動干預(yù)。

2.2 存在的問題

2.2.1 AGC負荷擺動，CCS超調(diào)

AGC指令擺動情況頻繁，有時幅度達到50MW之大，優(yōu)化后機組緊隨負荷指令變化，但超調(diào)現(xiàn)象常有發(fā)生，原因是多方面的：汽機側(cè)主調(diào)門開關(guān)速度加快，并弱化壓力偏差的修正作用，加速了汽溫汽壓波動；鍋爐側(cè)壓力偏差閉鎖負荷值變大為±1.5MPa，基本上忽略了汽壓波動對加減負荷的影響；設(shè)置的BIR回路，加快負荷響應(yīng)速度，同時也加劇了系統(tǒng)的擾動。當(dāng)前看，機組在450MW～550MW內(nèi)波動，各參數(shù)基本在規(guī)定范圍內(nèi)。在300MW～450MW或550MW～600MW階段波動則參數(shù)波動大，很容易引起煤水比失調(diào)。在高低負荷階段，仍需細化BIR修正系數(shù)，減少煤量、水量、風(fēng)量變化幅度，使各主要系統(tǒng)動作更加一致。

2.2.2給水波動幅度大

高負荷階段，AGC指令波動容易出現(xiàn)給水量超量程情況（超過2000 t/h），導(dǎo)致機組退出BM自動，從而退出CCS及AGC，造成中調(diào)負荷考核被動。在低負荷階段，給水量波動會達到750 t/h以下。根據(jù)運行情況看，在滿負荷階段或低負荷階段，短時間內(nèi)給水量維持在負荷對應(yīng)的給水量范圍，可以加快系統(tǒng)的穩(wěn)定，不會導(dǎo)致煤量超調(diào)。所以建議給水量控制中設(shè)置上下限，在中間點控制投入自動時，給水量指令輸出設(shè)置上限1950t/h，下限800t/h。

2.2.3磨煤機冷、熱一次風(fēng)調(diào)門動作幅度大

在升降負荷過程，由于煤量變化幅度大，磨煤機冷、熱一次風(fēng)調(diào)門動作幅度很大，甚至全開全關(guān)，導(dǎo)致沒有調(diào)節(jié)余度使磨出口溫度無法達到設(shè)定值（特別是印尼煤種的磨煤機出口溫度常常超過65℃），同時造成燃燒中心移動，從而主汽及再熱汽容易超溫。

建議對各臺磨進口風(fēng)量進行校正，并優(yōu)化風(fēng)煤比曲線，按風(fēng)煤比曲線進行風(fēng)門調(diào)整，加快對磨出口溫度的響應(yīng)。煤量增加時熱一次風(fēng)調(diào)門根據(jù)給煤量加上BIR指令開大，冷一次風(fēng)調(diào)門開大比例應(yīng)減小，這樣才能保證出口溫度不快速下降；煤量減少時，熱一次風(fēng)調(diào)門關(guān)小，而冷一次風(fēng)調(diào)門應(yīng)開大一定開度，保證出口溫度不超溫。

3 運行中注意事項

3.1 給水調(diào)整

給水量設(shè)定值指令是由負荷對應(yīng)函數(shù)設(shè)定，加上中間點偏置，再加上BIR回路前饋三者之和，正常情況下，不加減負荷時其數(shù)值可視為（鍋爐主控指令×1.1+中間點輸出值）×20。升降負荷過程中，給水量會存在比較大的過調(diào)，在機組高負荷時，要注意總給水量不要超設(shè)定量程，同時單臺汽泵出力不要超過1050t/h，否則應(yīng)立即手動降低；在機組負荷到達350MW時手動開啟任一汽泵再循環(huán)調(diào)整門，并隨負荷的降低提高再循環(huán)門的開度，防止給水量發(fā)生大幅波動，加劇鍋爐擾動。

3.2 中間點控制

中間點溫度控制在自動模式時，由于中間點溫度函數(shù)修正、屏過出口溫度修正、減溫水量修正及中間點實際變化率修正等各回路作用，在負荷單一方向的加減時能使沿程溫度較為平穩(wěn)，故正常情況下應(yīng)使用中間點自動。中間點溫度控制投手動模式時，中間點控制輸出值直接作用于給水量，而BIR回路作用依然存在，所以在負荷指令有變動情況下手動調(diào)整給水量時要考慮BIR的前饋作用。在機組低負荷且AGC指令擺動的情況下，很容易造成中間點沒有過熱度，包覆過熱器進水，這時應(yīng)該適當(dāng)減低水媒比，加強沿程溫度監(jiān)視。當(dāng)出現(xiàn)水煤比失調(diào)，應(yīng)及時手動干預(yù)。

3.3 制粉系統(tǒng)調(diào)整

變負荷時啟、停磨要及時，至少保持一臺磨在熱備用狀態(tài)，根據(jù)不同煤種選取合適的啟停磨時機。啟磨后煤量增加要參照煤水比，不要過快增加上層磨煤量，且風(fēng)量調(diào)整過程中，注意避免出現(xiàn)磨煤機冷、熱一次風(fēng)調(diào)門全開全關(guān)現(xiàn)象。BTU回路是通過計算實際煤種與設(shè)計煤種的發(fā)熱量比值從而修正實際燃料量使其滿足當(dāng)前負荷要求。該回路投入時，燃料主控將發(fā)送按負荷對應(yīng)的設(shè)計煤種折算成的實際煤種總?cè)剂狭恐粮髦品巯到y(tǒng)，減少了用實際煤量調(diào)整修正過程，在各負荷階段保證實際燃料量與負荷對應(yīng)。

為了使鍋爐更快適應(yīng)負荷變化，在運行中BTU應(yīng)投入自動。當(dāng)前主蒸汽畫面的水煤比參數(shù)為實際水量與實際煤量的比值，是最直觀的參考數(shù)據(jù)，在事故處理中應(yīng)根據(jù)燃燒煤種對應(yīng)水煤比調(diào)整水量或煤量。

參考文獻：

[1] 李建，戴錫輝.600MW機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化[J].華電技術(shù)，2013，35（6）：25-29+35+85.

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