660超超临界机组协调优化

宿金柏

摘要：超超临界机组协调控制系统极其复杂，对其进行精细的分析和深刻的研究能够有助于解决目前火电厂机组运行的重大问题。同时也因为其复杂性，所以进行研究时需要研涉及到很多的专业领域和专业知识。目前，对协调控制系统而言，面临着许多亟待解决的问题，寻找更好的控制策略、控制方法以及优化手段以提升机组的整体控制水平也显得越来越重要。随着科技的发展和社会的进步，希望越来越多的先进技术被发掘，进而不断促进我国电力行业的发展。

关键词：660MW；超超临界机组；协调优化；措施

660MW(600MW系列)超超临界机组已经成为我国目前煤电行业的主力机组，而且在今后较长一段时间里，也必将保持这一现状。就整个电力行业而言，新能源的快速发展又促使大机组参与深度调峰。而该系列的机组本身耦合性、时变性和非线性非常明显，所以其自动控制提出了更高要求。对超超临界机组协调控制系统实施优化工作，不仅能够实现整个机组的优化控制，还可降低煤耗、保证电网的安全、提高电能的品质。协调控制系统作为超超临界直流机组自动控制技术中最重要的部分之一，对它的控制难点和控制策略的研究具有深远的意义，也是提高机组运行安全性、经济性的重要手段。

1660MW超超临界机组的具体特征

直流锅炉-汽机是一个多输入多输出的被控对象，其结构模型可简化为一个三输入三输出系统。输入为燃料量、汽轮机调门开度、给水流量，输出为机前压力、机组负荷、分离器出口蒸汽温度或焓值，这些参数相互影响，且汽水一次性循环，这对超超临界机组协调控制提出更高要求，具体体现如下。

超超临界直流炉汽水没有固定的分界点，它随着燃料、给水量及汽机调门的变化而迁移，直接影响主汽温度，导致主汽压力和负荷的变化，所以在实际控制过程中对风燃比、燃水比及气温的控制要求较高，尤其是中间点温度的控制。

直流炉中无汽包，蓄能小，且在外界负荷变化时气压反映很敏感，因此主汽压力控制较困难。

超超临界直流炉中采用直吹式制粉系统，燃料控制有大的迟延性和滞后性，在很大程度上会影响对气温、气压和负荷的控制。

2660超超临界机组协调控制系统设计

2.1负荷指令与主蒸汽压力定值处理回路

在机组的协调控制系统中，这两种定制回路是对机组所接受的外部符合质量进行处理的重要因素。在电厂目前所应用的机组中，负荷控制站回路，最大最小限制回路和变化率限制回路是系统中的重要子回路。在系统的运行过程中，定压运行方式和滑压运行方式是系统在这一回路的影响下所常用的两种运行方式。在主蒸汽压力定制处理回路的运转过程中，在主蒸汽压力设计值发生变化的情况下，在系统所给定的压力变化速率基础上所进行的限速措施，是保证回路运转的重要措施。

2.2锅炉主控回路

锅炉主控回路是与负荷指令回路与燃烧控制系统之间发挥连通作用的一种接口回路，将经过负荷指令系统修正的机组负荷指令传送到风量控制回路和燃料控制回路这两大回路，是系统的主要作用机理。为了对锅炉出力问题和负荷指令之间的关系进行协调，非锅炉跟踪模式和锅炉跟随模式，是系统回路中主要应用的两种模式。

2.3汽轮机主控回路

汽轮机主控回路在负荷指令回路与汽轮机控制器之间发挥沟通作用的一种接口回路。从汽轮机组的运行方式来看，汽轮机跟随方式和机炉协调运行的运行方式，是这一系统中所经常应用的运行模式。在锅炉燃烧相对不稳定的情况下，汽轮机跟随模式的应用，对锅炉的稳定运转，有着一定的促进作用。

3660超超临界机组协调优化的措施

3.1被控参数温度的控制

在超超临界机组中，影响汽温（中间点温度）的主要因素是燃料量和给水量的比率。燃料量和给水流量分别向同一方向变化会导致主蒸汽温度向相反的方向变化。例如，当燃料量增加时，主蒸汽温度会上升，而给水量增加时主蒸汽温度会下降。这是因为当燃料量增加时过热段变短，给水量增加时过热段增长。直流锅炉的燃料量和给水量是影响蒸汽温度的两个主要参数，因此同时控制燃料量和给水量的变化，并且控制好他们的比率即燃水比才能更好的控制蒸汽温度。直流锅炉的喷水流量不能完全的改变蒸汽温度，喷水流量的增加只能暂时的降低蒸汽温度，只有在燃料量同时减少的情况下才能从根本上降低蒸汽温度。若维持燃料量和给水量的比率不变，蒸汽温度最终还是会回到原来的值。因此对于直流锅炉而言，控制好燃料量和给水量的比率才是控制主蒸汽温度的关键所在。

3.2被控参数压力的控制

一般利用汽机阀门开度来控制主汽压力，主汽压力的变化反映了汽机进气量的多少，进一步影响发电机的发电功率，同时主汽压力也响应给水流量，从而对机组的主汽温度和负荷产生影响。因为汽机的响应速度比较快，所以通常利用其阀门开度来控制主汽压力，这样可以克服燃料量和给水量的扰动。

3.3稳态压力偏差校正回路

针对机组锅炉在实际应用过程中所表现出来的侧反应问题，这一校正回路的应用，是从煤水压力的延迟事件人手，对系统优化的措施，对动态压力偏差过大这一问题的抑制，是系统的主要作用机理。

3.4水煤比控制方式

直流炉的蒸发量与燃料量和给水量紧密相连，做好燃料量和给水量的控制至关重要，一般采用水跟煤的给水控制策略，选取焓值（即在一定负荷下、分离器一定过热度下的需热量）和过热度进行修正，保证给水调节过程的快速性。

660MW超超临界机组水煤比控制策略是在共同接收锅炉主控指令后将燃料指令与给水指令的超前前馈回路在某种程度上不仅仅要分开设置，同时也要分别进行整定，依据于分离器出口温度响应情况，做好时序与幅值的合理分配，从根本上保证整个动态过程保持热量平衡。总的来说现场整定进一步表明，燃料初始超给水超前量与其保持一定相位差，且变化较平缓。同时通过控制水煤比可保持分离器出口焓值在合适范围内，而水煤比是根据锅炉设计参数经运行阶段修正后确定，符合机组各负荷段热量平衡关系的变化特性，且焓水控制可覆盖湿态运行区域，无需复杂的切换；但给水的调节会对机组负荷产生扰动。

3.5交叉限制

一般而言，超超临界机组不仅仅有着相对较高的控制参数和较小的机组蓄热，同时也有着相对较小的被控参数惯性时间常数，当能量和物质之间处于一种不平衡的状态时，将会使得机组参数波动较大，严重者将会对机组的安全产生一定的影响。当前锅炉稳定运行的关键则是不仅仅要保证水和燃料比的平衡，同时也要保证风和燃料比也有着一定的平衡性，但是就其实质性而言，燃料和水以及风和燃料之间的平衡并没有实质性的影响，在锅炉输入量控制的过程中，就要保证其并不超出其预定的比率。其中燃料至给水的限制是双向的，燃料增加或减少。

综上所述，对系统全局的统筹，是临界机组协调控制系统在优化过程中所遵循的原则，控制逻辑与相关参数的优化，是对系统进行优化的重要措施。由于超超临界机组直流炉机组的控制对象不仅有着一定的强耦合、多变量以及非线性的特点，同时在实际的设计过程中，更应该对调试阶段的系统参数进行精心整定，并采取合理有效的控制措施保证660MW超超临界机组的安全稳定运行。

参考文献：

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