梁春杰

中煤新集利辛發(fā)電有限公司 安徽亳州 236000

1 超超超臨界機(jī)組控制系統(tǒng)主要功能及存在的問題

1.1 機(jī)組控制系統(tǒng)的功能

在正常運(yùn)行條件下，控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)和控制鍋爐和渦輪機(jī)的運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）調(diào)度負(fù)荷變化調(diào)整；（2）一次調(diào)頻；（3）二次調(diào)頻。

機(jī)組控制系統(tǒng)的質(zhì)量最終決定了整個(gè)機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性，包括：

（1）靈活性，即單位負(fù)荷變化的能力；（2）大沖擊后的穩(wěn)定性，即單位負(fù)荷變化或大擾動(dòng)后的系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間；（3）小沖擊后的穩(wěn)定性，即機(jī)組在穩(wěn)態(tài)工況下的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的磨損等。上述要求都是通過機(jī)組的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，基于模型的超調(diào)控制和復(fù)雜控制是不可避免的。

1.2 傳統(tǒng)控制的問題

燃煤機(jī)組的控制面臨以下問題：

（1）機(jī)組負(fù)荷。負(fù)荷降低時(shí)，汽輪機(jī)循環(huán)熱耗率會(huì)明顯增大，導(dǎo)致機(jī)組效率會(huì)明顯下降。額定工況下效率較高。

（2）過熱器減溫水、再熱器減溫水。鍋爐投入減溫水以后，使得鍋爐內(nèi)水溫下降，需要消耗一部分熱能來提高水溫，使其得到額定值，這部分加溫能量的消耗就降低了鍋爐效率特別是使用再熱器噴水減溫，使噴入的減溫水要全部變?yōu)檎羝?，使得再熱蒸汽流量增加，在?fù)荷不變時(shí)，中、低壓缸的做功比例增大，高壓缸做功比例減小，也就是低參數(shù)的再蒸汽（循環(huán)效率低）排擠了高參數(shù)的過熱蒸汽（循環(huán)效率高），故機(jī)組效率降低。再熱器減溫水每增加10t/h，鍋爐煤耗升高 0.19g/kWh。所以在日常運(yùn)行中要嚴(yán)格控制再熱器減溫水開度以達(dá)到節(jié)能的目的。

（3）排煙損失。一般情況下排煙溫度每增加 10℃，排煙熱損失增加 0.6% -1%，相應(yīng)多耗煤 1.2%- 2.4%。

（4）漏風(fēng)損失。漏風(fēng)包含了空預(yù)器漏風(fēng)跟爐膛漏風(fēng)。漏風(fēng)率降低，可保證鍋爐燃燒氧量充足，減少鍋爐不完全燃燒熱損失和排煙熱損失，排煙溫度降低，鍋爐效率提高。

（5）凝汽器真空、端差。真空高機(jī)組做功能力越強(qiáng)。端差越大說明換熱效果越差，機(jī)組效率越低[1]。

（6）廠用電率。合理降低廠用電率能極大地提高經(jīng)濟(jì)效益，牽扯到全廠各個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的啟停管理，應(yīng)在日常管控中加以體現(xiàn)。

2.7 飛灰含碳量

在鍋爐各項(xiàng)熱損失中，機(jī)械不完全燃燒熱損失僅次于排煙熱損失，約占鍋爐熱效率的 0.5% - 5%。

2 基于預(yù)測的新型節(jié)能協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)方法

2.1 優(yōu)化運(yùn)行方式

超超臨界發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的過程中，由于運(yùn)行方式的不合理，導(dǎo)致在運(yùn)行過程中出現(xiàn)大量的能源損失，對此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，優(yōu)化其運(yùn)行方式，進(jìn)而提高其運(yùn)行效率。首先，應(yīng)根據(jù)機(jī)組運(yùn)行需求，合理調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，并通過大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)，不斷優(yōu)化其參數(shù)。其次，應(yīng)采用先進(jìn)的DCS 分散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行有效的控制，尤其是對鍋爐燃燒情況的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行異?；蜻\(yùn)行效率不高，應(yīng)及時(shí)分析其原因，并采取針對性的處理措施，保證鍋爐運(yùn)行的高效性，降低燃料浪費(fèi)。再次，應(yīng)結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，選擇合理的工藝系統(tǒng)。機(jī)組運(yùn)行中所采用的制粉系統(tǒng)應(yīng)采用中速磨煤機(jī)正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹系統(tǒng)，這種方式具有系統(tǒng)運(yùn)行簡單可靠，且設(shè)備的運(yùn)行故障發(fā)生率低，而且能夠有效降低制粉的電能損耗，從而達(dá)到提升機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性目的[2]。

2.2 重要運(yùn)行參數(shù)的全天候自適應(yīng)修正

傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)的控制電路，一旦其控制參數(shù)確定，就不能再隨時(shí)間變化，所以如果集團(tuán)未來的運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化，影響將是巨大的；自動(dòng)增益控制優(yōu)化控制系統(tǒng)所使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是一種競爭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)調(diào)整組中控制參數(shù)的變化，重要控制參數(shù)如燃料熱值、蒸汽消耗、組滑動(dòng)曲線、中間點(diǎn)溫度調(diào)整曲線和粉末制造系統(tǒng)的慣性時(shí)間可以通過該算法自動(dòng)校正，然后基于上述參數(shù)變化計(jì)算與自動(dòng)增益控制優(yōu)化控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的閉環(huán)控制設(shè)置，以確保系統(tǒng)繼續(xù)在線工作，從而控制相關(guān)性能逐漸接近最優(yōu)值。

2.3 進(jìn)一步優(yōu)化了AGC運(yùn)行方式

傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)（DC）控制方案沒有區(qū)分機(jī)組工作方式和自動(dòng)增益控制模式，因?yàn)樽詣?dòng)增益控制優(yōu)化控制系統(tǒng)包括一個(gè)特殊的優(yōu)化模塊，其作用是整合智能預(yù)測，一方面通過分析和比較當(dāng)前自動(dòng)增益控制機(jī)組參數(shù)、實(shí)際傳輸功率、電網(wǎng)頻率等，預(yù)測“計(jì)劃EMS自動(dòng)增益控制指令”的未來變化。另一方面，記錄參數(shù)，如燃料量、空氣量和供應(yīng)給機(jī)組的水量，進(jìn)行測試和挖掘，預(yù)測表示鍋爐運(yùn)行能力的“鍋爐熱功率信號”的未來變化，并根據(jù)兩者之間的對應(yīng)程度調(diào)整鍋爐指令的變化量。相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐的結(jié)果表明，自動(dòng)增益控制模式的特殊優(yōu)化模塊的增加可以顯著減小燃料量、氣流量、供水量的波動(dòng)范圍。和水在降低的單位溫度下流動(dòng)，不影響AGC負(fù)載的響應(yīng)速度，能有效延長鍋爐管的壽命，減少爆炸的發(fā)生[3]。

2.4 獨(dú)立硬件平臺的建立，安全性和兼容性顯著提升

自動(dòng)增益控制優(yōu)化控制系統(tǒng)主要建立了一個(gè)獨(dú)立的硬件平臺，該平臺使用通信方式，并將其作為擴(kuò)展的分布式處理單元集成到集散控制系統(tǒng)中。此外，集散控制系統(tǒng)的邏輯控制單元沒有修改，但增加了一小部分切換邏輯，使工作人員可以在不受干擾的情況下輕松地從集散控制系統(tǒng)切換到自動(dòng)增益控制優(yōu)化控制系統(tǒng)。同時(shí)，測試和修改擴(kuò)展部分的控制邏輯對集團(tuán)的正常運(yùn)行沒有影響，可以顯著提高優(yōu)化控制系統(tǒng)的調(diào)試效率和安全性，也為未來新技術(shù)的應(yīng)用升級提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

本文章涉及一種節(jié)能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，利用熱力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)，在滿足電網(wǎng)峰值調(diào)頻要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。