660MW超超临界机组主蒸汽温度控制策略优化

阮雪花 陈云峰

摘要：现阶段，电厂在运行期间还存在着各种各样的问题，具体表现为机组主蒸汽温度负荷增减期间调节速度比较缓慢且滞后，温度波动幅度非常大，根本不符合标准的调节要求。当受到巨大干扰以及持续性加减负荷期间，相关人员一般是擦去干预气温设定值以及规范性调整和改善气温的方式实施各项作业，使主汽温度与标准的机组运行需求相符合，以免产生气温超出标准要求或者是持续降低。在本篇文章中，全面分析了主蒸汽温度控制系统的相关问题，实施了相关优化工作，完成优化以后的主蒸汽温度控制系统效果极高，除了能够提升系统运行速度之外，还可以的达到该项系统利用率的提高，缓解人员自身压力，将经济效益发挥到最大化，从而推动机组安全运行。

关键词：主蒸汽温度；控制优化策略

现阶段，伴随着机组工况的不断改变机组被控制对象的动态性特征也发生了一系列的变化，其存在着明显的滞后性。非线性和时变性的特征也极为明显，在这一现状下，要想提升机组的运行效率，确保安全性，发挥出良好的经济效益。就需要提前判断自动化控制系统的特征，优化和改进调节性能不佳，调节品质较差的自动化控制系统，在发挥出机组作用的基础上，为后期运行奠定坚实的基础。

1. 案例说明

以某项电厂锅炉为例，该项#3机组锅炉（660MW）属于上海电气集团公司设计的一项超超临界变压运行直流炉，该项锅炉包含了全悬吊结构、全钢架构、和中间再热以及固态排渣等，一般是在露天内布置。对于主蒸汽和再热蒸汽来讲，一般是以单元制为主，遵循合理的原则对管道本身进行规范性设置。在这其中，两种类型的管道分别是从再热器以及过热器两项出口集箱接出以后相互整合成完善的管道，然后从汽轮机前面划分为两根只管，和高压缸以及中压缸左右侧的主汽关断阀以及再热关断阀紧密连接。通常来讲，过热器内设置了三级喷水减温，各项喷水从周围两侧逐渐喷入，单独控制每一侧的喷水。其中，汽轮机属于哈尔滨汽轮厂生产的的超超临界和单轴、双背压以及凝汽式汽轮机，不管是再热蒸汽系统还是主蒸汽等，均是以单元制系统为主，借助该项系统的优势实施各项作业，以此实现相关目标。在本项机组期间，引进炉、机和电集中控制方法，两项机组内设置一项单元控制室。

2. 原有主蒸汽温度控制系统基本运行原理

在主蒸汽温度控制系统运行阶段中，涉及到了多方面的要点，分别表现为一级、二级和三级减温控制系统，三项类型的系统减温调节方面是应用串级控制模式，单元负荷指令相对应的函数是主蒸汽温度的基本设定值，相关人员从三级减温喷水调节阀中加以改善,综合性探究末端过热出口温度引起的大范围变化现象，该项现象直接影响了末级入口温度设定值，并且主调节器还发挥出了良好的效果。过热器出口温度包含了多项测量信号，通过应用标准化的三选中逻辑,将基本的选取信号当成源调节用信号,单元负荷指令经过函数发生器逐渐形成了一级过热气温和二级过热气温以及三级过热气温设定点，在该项基础上相关人员设置偏置，动态性的跟踪单元负荷指令。

3、优化前期阶段的试验数据

3.1优化前期阶段的试验调整环节

在机组运行期间，专门检验了过热气温的性能，同时开展了定值扰动实验工作，扰动量是5℃，上升和下降分别各一次。
3.2整理以及分析试验环节的数据
结合实际情况来看，以往单一的指标已经不符合当前提出的高要求，在应用调节系统中可以得出,该项系统本身有着一定的调节特征，呈现出了非单调、非周期衰减的现象，响应速度较为缓慢，相关的调整时间非常长。主蒸汽温度控制系统性能不佳，难以满足基本的指标需求。总体上而言，动态性特征响应极为缓慢，调整时间特别长，难以将不良的扰动现象彻底解决，结合具体情况加以分析，在扰动程度非常大以及升降负荷期间，相关人员一般是通过干预气温的设定值或者是手动调整气温的方式实施各项工作，这样做的目的是为了防止气温处于极高的状态或者是急剧下降，此种现象从一定程度上体现出了过热控制系统的抗干扰能力不佳。因为主蒸汽温度控制系统运行期间是和常规类型的串级控制系统相互结合到一起加以运行的，所以本身有着积分饱和的缺陷性，这就导致处于减温水调节阀全部开启或者全部关上以后调节作用降低无法发挥出来，其中主蒸汽温度试验过程表格如下所示。

表一 主蒸汽温度优化前定值扰动试验数据

负荷点（MW）	扰动量（℃）	最大动态偏差 允许值 实测值	稳定时间 允许值 实测值	衰减率 允许值 实测值
665	＋5	＜1℃ 1.1	＞20min 12min	0.75~1 0.7
665	－5	＜1℃ 无超调	＞20min 13min	0.75~1 1
620	－5	＜1℃ 无超调	＞20min 20min	0.75~1 1
620	＋5	＜1℃ 无超调	＞20min 18min	0.75~1 1

4、优化措施的落实

4.1优化控制策略

在原有的控制系统运行期间，通常是和常规串级汽温控制系统相互结合到一起运行，经过长时间的发展和完善以后，将常规串级汽温控制系统替换为了减温控制系统，该控制系统还能够保护屏式过热器的管壁不会出现温度过高的现象，和末级过热汽温控制系统进行配合协同工作，保证整体控制系统温度得到调节。在前屏过热器出口处的蒸汽温度出现的偏差信号逐渐和蒸汽焓值进行组合，随后校正，校正期间经过燃料量的前馈信号和预估控制信号补偿，最终在经过过热度保护回落进行处理。处理之后借助PID调节器将其送至阀门控制回路，以此对第一级减温器减温水调节阀加以控制。该项系统产生的优势极高，并且全面落实控制策略有着抗干扰能力高且适应性强等一系列特征。
4.2进行系统调试和扰动实验

通过系统动态性的调试实验工作，确保优化以后的控制系统调节质量符合标准要求，完成调整工作以后再次进行定值扰动实验，扰动量温度控制在5℃左右，上升下降各一次。
4.3优化以后的数据分析整理

表二 主蒸汽温度优化以后的定值扰动试验数据

负荷点（MW）	扰动量（℃）	最大动态偏差 允许值 实测值	稳定时间 允许值 实测值	衰减率 允许值 实测值
630	-5	＜1℃ 无超调	＞20min 5min	0.75~1 1
630	＋5	＜1℃ 无超调	＞20min 6min	0.75~1 1
600	＋5	＜1℃ 无超调	＞20min 6min	0.75~1 1
600	-5	＜1℃ 无超调	＞20min5min	0.75~1 1

结合以上表格中的数据来看，经过优化以后的主汽温度控制系统动态性响应能力得到了一定程度的提升，并且和规程要求相符合，在主蒸汽温度优化后4h观察运行趋势，实验数据动态偏差无明显区别，衰减率也无变化，与规程要求相符。通过相关分析来看，经过调整优化以后的超超临界机组主蒸汽温度控制系统的整体品质极高，调节性能良好，和基本的生产需求相符合，从一定程度上提升了生产效率，并且在自动化调整优化的基础上确保超超临界机组处于安全稳定的运行状态。
5、结语
从以上论述来看，当主汽温度控制系统得到优化并且产生了良好的效果以后，结合实际情况再次优化一级、二级过热气温和阻器温度控制系统，经过优化以后的组蒸汽温度控制系统产生的优势特别高，除了系统动态响应速度加快以后，自动化控制系统的可用率也随之提升，在缓解运行人员自身劳动压力的基础上促使机组稳定运行。

参考文献：

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