霍婷婷

摘? 要：電網(wǎng)火電機(jī)組DEB是當(dāng)今電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電產(chǎn)能所廣泛使用的控制系統(tǒng)，是保障電網(wǎng)機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要工序，在我國電網(wǎng)事業(yè)中有著不可替代的重要地位。但現(xiàn)存的多數(shù)DCS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器過于單一，對直吹式機(jī)組參與電網(wǎng)的深度調(diào)節(jié)時干擾大。為將電網(wǎng)火電機(jī)組DEB的效益發(fā)揮到最大，要從提高火電機(jī)組對AGCDE的負(fù)荷響應(yīng)能力入手協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)理念綜合改進(jìn)多方運(yùn)行模式。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)? 火電機(jī)組? DEB控制策略? 應(yīng)用與優(yōu)化

中圖分類號：TM76 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）07（a）-0091-03

Abstract： The DEB of thermal power units in power grids is a control system widely used in power generation capacity of power grid systems today. It is an important process to ensure the normal and stable operation of power grid units， and it has an irreplaceable important position in my country's power grid business. However， the regulators of most existing DCS systems are too simple， and interfere with the direct-blowing units in the deep regulation of the power grid. In order to maximize the benefits of the DEB of the thermal power unit in the power grid， it is necessary to start from improving the load response capacity of the thermal power unit to AGCDE to coordinate the design concept and comprehensively improve the multi-party operation mode.

Key Words： Power grid; Thermal power unit; DEB control strategy; Application and optimization

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，電網(wǎng)火電子機(jī)控制技術(shù)從原始的美國研發(fā)的初級技術(shù)逐步改進(jìn)為電網(wǎng)火電組DEB控制系統(tǒng)。同時單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)即CCS是AGC投入使用的基礎(chǔ)，它使電網(wǎng)的能量在工作時可以達(dá)到基本平衡的狀態(tài)。為簡化控制系統(tǒng)，協(xié)調(diào)能量之間的平衡減少資源浪費(fèi)，在對自動發(fā)電控制的進(jìn)一步研究后電網(wǎng)火電機(jī)組DEB系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本文就電網(wǎng)火電機(jī)組DEB的控制策略的應(yīng)用與優(yōu)化進(jìn)行分析。

1? 煤量變化滯后，提高機(jī)組變負(fù)荷效率

火電系統(tǒng)具有大幅度輸入與輸出、強(qiáng)耦合多變的特點(diǎn)，其中鍋爐和汽輪機(jī)是保障電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分。由于它們的動態(tài)對象差異較大，鍋爐呈現(xiàn)出大慣性、非線性和時變形的特征，汽輪機(jī)呈現(xiàn)出高能量推動和產(chǎn)出的特征，為使兩者相互配合以保障電網(wǎng)火電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要積極引入機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，對鍋爐的煤炭使用量、用水供給量、風(fēng)量和汽輪機(jī)調(diào)門開度設(shè)定適合的參數(shù)，使機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽壓力等主要輸出參數(shù)達(dá)到最佳，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)火電機(jī)組負(fù)荷性能和自身安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)高速發(fā)展的需要。但是仍存在著煤量變化相較于汽機(jī)調(diào)門動作而言相對滯后的問題，當(dāng)鍋爐運(yùn)行時能量需求BD發(fā)生改變后，對煤量的指令才可以隨之變化，但是BD變動要在汽機(jī)調(diào)門動作調(diào)解指令后才能接收到信息，導(dǎo)致氣壓偏差大而閉鎖負(fù)荷增減變動。

例如針對煤量變化滯后于汽機(jī)調(diào)門動作的問題，工作人員可以通過提高機(jī)組變負(fù)荷效率予以改進(jìn)。首先由于目前的DEB控制方式，進(jìn)一步提高機(jī)組變負(fù)荷速率對技術(shù)水平的要求較高，增加成本超過利潤。因此要綜合考慮到鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的工作量和可操作性，在保留原有電網(wǎng)火電機(jī)組DEB控制系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上同時保留原有的RB控制系統(tǒng)和汽機(jī)的主要控制回路，通過改進(jìn)現(xiàn)在使用的DEB技術(shù)中存在的缺陷，以鍋爐側(cè)的煤量變化滯后為例，改變它的前饋生成模式，使BR指令與汽機(jī)調(diào)門動作指令的傳達(dá)基本一致，從而減少煤炭在使用中由于信息傳導(dǎo)不及時帶來的浪費(fèi)。其次，它具體表現(xiàn)為保留原有的燃料控制PID，改進(jìn)PID的前饋方式。傳統(tǒng)的BD指令將不再作為前饋方式，而只是作為PID的設(shè)定值而使用，所以此時BD指令由前饋轉(zhuǎn)為反饋調(diào)節(jié)參與PID。新的前饋模式通過采用負(fù)荷指令的函數(shù)的模式，開展一定的速率限制實(shí)現(xiàn)兼顧負(fù)荷指令與煤量變化的目的。

2? 煤量超調(diào)方式不合理，采用新的超控系統(tǒng)

直接能量平衡即DEB控制方法是以直接能量平衡為原理實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)與鍋爐配合工作，防止出現(xiàn)鍋爐的非線性和慣性影響協(xié)調(diào)控制的單向解耦的頻發(fā)?？墒钱?dāng)電網(wǎng)火電機(jī)組對機(jī)組變負(fù)荷性能需求的提高和鍋爐燃煤數(shù)量種類的變化、燃煤品質(zhì)良莠不齊等問題出現(xiàn)時，DEB系統(tǒng)的不足日益顯現(xiàn)。其中需要注重注意的是煤量超調(diào)方式的不合理，BD指令本身就有超調(diào)的功能，其再經(jīng)過“超前滯后”環(huán)節(jié)的生產(chǎn)，當(dāng)發(fā)生氣壓閉鎖現(xiàn)象后，負(fù)荷指令將不發(fā)生變化，導(dǎo)致煤量超調(diào)復(fù)位，對主氣壓的回復(fù)產(chǎn)生不利影響，最終影響機(jī)組的負(fù)變荷性能。

例如針對煤量超調(diào)方式不合理的問題，研究人員可以采用新的超控系統(tǒng)，合理規(guī)劃煤量使用。首先明確電網(wǎng)火電機(jī)組協(xié)調(diào)DEB控制策略的主要特點(diǎn)是：快速控制機(jī)組發(fā)電負(fù)荷，與外界要求向匹配，再根據(jù)汽機(jī)對鍋爐的能量需要控制鍋爐產(chǎn)能，在合理的原材料使用范圍內(nèi)保持能量的平衡和主蒸汽機(jī)壓力。因此技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)輸入合適的熱值修正系數(shù)，用煤量的BD指令就可以自動進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。除此之外，超控系統(tǒng)還要對用煤量的PID系統(tǒng)改變參數(shù)，以提高主氣壓和負(fù)荷量的控制質(zhì)量。如依據(jù)符合指令對應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行自主調(diào)整燃料控制系統(tǒng)的所占比重的變化。接下來汽壓偏差將自行調(diào)動燃料調(diào)節(jié)器的積分作用。對于不同的變負(fù)荷和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的工作情況，如當(dāng)處于動態(tài)變負(fù)荷的過程中時要減緩積分作用，防止過度積分而導(dǎo)致的超調(diào)過多，燃煤利用率低造成的浪費(fèi)現(xiàn)象;當(dāng)處于穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的工作狀態(tài)下時，恢復(fù)保持積分作用，來抵消靜態(tài)控制帶來的偏差。平衡好兩種工作狀態(tài)中，積分作用的力度，使超控系統(tǒng)最大程度地發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一。

3? 對燃煤品質(zhì)適應(yīng)力差，加入煤質(zhì)熱值修正系數(shù)

由于電網(wǎng)對火電機(jī)組AGC變負(fù)荷功能需求的不斷提升，同時所使用的燃煤種類變化大，用煤品質(zhì)良莠不齊摻燒的情況頻發(fā)，導(dǎo)致電網(wǎng)火電機(jī)組在同等生產(chǎn)環(huán)境下所生產(chǎn)的電能無論是在數(shù)量上還是耐用性上皆難以滿足當(dāng)下的發(fā)展需要。對于其中，由于原先的控制系統(tǒng)中不包含現(xiàn)使用的燃煤熱值修正系數(shù)，因此無法自動根據(jù)燃煤種類和品質(zhì)的變動，更改指令。只能被迫地依照能量需求和鍋爐熱量產(chǎn)生的偏差，反映煤質(zhì)的變化。暴露出火電機(jī)組對燃煤品質(zhì)變化適應(yīng)力不足的問題。

例如針對火電機(jī)組對燃煤品質(zhì)適應(yīng)能力差的問題，研究人員可以通過加入煤質(zhì)熱值修正系數(shù)的方式予以解決。首先要進(jìn)行熱能量形式負(fù)荷試驗(yàn)，根據(jù)上述兩個方法先進(jìn)行優(yōu)化升級，當(dāng)機(jī)組停機(jī)處于檢修狀態(tài)時用控制邏輯修改的方式進(jìn)行冷態(tài)功能測試并在恢復(fù)運(yùn)行后開展熱態(tài)負(fù)荷試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新的超調(diào)控制功能處于良性的運(yùn)行狀態(tài)中。結(jié)果表明與原先的反饋系統(tǒng)相比新的反饋系統(tǒng)更為先進(jìn)，實(shí)際輸出的PID值與真正的用煤量接近，由此精準(zhǔn)地反映出前饋量的變化。之后研究人員，再將前饋量變化、煤量變化和PID指數(shù)變化等信息輸入到計(jì)算機(jī)中，得出一個通用的熱值系數(shù)。接下來，負(fù)責(zé)操作的專業(yè)人員根據(jù)當(dāng)前各項(xiàng)指數(shù)的具體變化情況輸入到合適的熱值系數(shù)中，煤炭資源投入量就可以進(jìn)行自主開展調(diào)整。一般情況下參考當(dāng)前電網(wǎng)火電機(jī)組最常見的煤種，如果將燃煤熱值4500大卡每千克設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)熱值，在使用優(yōu)質(zhì)煤炭時，燃煤的平均熱值將呈現(xiàn)計(jì)算得出的熱值系數(shù)大于1高于標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，煤量前反饋量相應(yīng)減小;使用質(zhì)量不合規(guī)定的煤，燃煤平均熱值會呈現(xiàn)出計(jì)算結(jié)果小魚1即低于標(biāo)準(zhǔn)熱值的現(xiàn)象，燃煤使用的前反饋量加大。在新的超調(diào)控制中，加入煤質(zhì)熱值修正系數(shù)，可以同時滿足檢驗(yàn)本批煤原料的質(zhì)量和減少煤量的浪費(fèi)，節(jié)約成本提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。高質(zhì)量的煤炭也保障了電網(wǎng)火電機(jī)組的良性運(yùn)行。

4? 結(jié)語

通過分析現(xiàn)采用的電網(wǎng)火電機(jī)組DEB控制系統(tǒng)的不足，提出了如提高機(jī)組變負(fù)荷效率、采用新的超控系統(tǒng)和加入煤質(zhì)熱值修正系數(shù)等改進(jìn)方法。既保留了DEB系統(tǒng)的基本框架，又滿足了現(xiàn)存DCS系統(tǒng)控制器單一和直吹式機(jī)組溶洞大的不足，在技術(shù)的傳播和運(yùn)用上為相關(guān)的企業(yè)提供便利，促進(jìn)我國電網(wǎng)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，保障社會的良性運(yùn)行與協(xié)調(diào)發(fā)展。

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