330MW機組模擬量控制系統(tǒng)邏輯優(yōu)化及試驗分析

成維斌

摘 要： 本文分析了330MW機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)鍋爐自動調(diào)節(jié)控制結(jié)構(gòu)和原理，CCS系統(tǒng)及各子系統(tǒng)控制策略進行優(yōu)化完善，并對各系統(tǒng)參數(shù)進行調(diào)整，提高CCS系統(tǒng)控制品質(zhì)和長期穩(wěn)定投運。

關(guān)鍵詞：協(xié)調(diào)控制 優(yōu)化調(diào)整 試驗分析

中圖分類號：TK323 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）03-0307-02

前言

隨著單元機組容量的增加和發(fā)電廠上網(wǎng)競爭的日益激烈，發(fā)電廠對機組的安全穩(wěn)定運行和經(jīng)濟性要求越來越高，也為了進一步提高企業(yè)的競爭力，如何優(yōu)化協(xié)調(diào)系統(tǒng)及各子系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)，保證機組安全經(jīng)濟、穩(wěn)定運行越來越受到人們重視，通過對機組的邏輯優(yōu)化，完善機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，提高機組調(diào)節(jié)品質(zhì)。

一、設(shè)備概述

某發(fā)電公司2×330MW燃煤發(fā)電機組采用東方鍋爐廠制造的DG—1025/ 18.2 —Ⅱ13型亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣、“∏”形布置汽包爐；汽輪機為哈爾濱汽輪機廠制造的N330-16.7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、凝汽式汽輪機；發(fā)電機為哈爾濱電機廠制造的QFSN—300—2型臥式水氫氫冷卻、全靜態(tài)可控硅自并勵勵磁發(fā)電機?？刂葡到y(tǒng)采用上海FOSBORO公司I/Aseries50系列；功能包括DAS、MCS、SCS、FSSS、MEH、DEH、BPS。

鑒于目前我公司3號機組DCS系統(tǒng)CCS系統(tǒng)已無法滿足經(jīng)濟、環(huán)保、精細化管理需要，并嚴重威脅設(shè)備安全、經(jīng)濟運行，經(jīng)電科院和相關(guān)專業(yè)和熱控專業(yè)認真、仔細排查、分析、咨詢、調(diào)研后確認，對公司3號機組DCS系統(tǒng)CCS邏輯及參數(shù)進行優(yōu)化。

二、協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制策略、參數(shù)優(yōu)化

原協(xié)調(diào)控制策略，分為：BASE（基本控制方式）、BF（鍋爐跟隨方式）、TF（汽機跟隨方式）、CCBF（以鍋爐跟隨為主的協(xié)調(diào)控制方式）。由于CCBF方式下的函數(shù)曲線、PID調(diào)節(jié)系數(shù)以及前饋回路都不是很理想，所以CCBF方式已經(jīng)多年未投入，最常用的方式就是TF（汽機跟隨方式），但是這種方式根本無法滿足調(diào)度對機組負荷控制的要求。

1.測量及信號處理

1.1 主蒸汽流量計算

汽輪機改造后主蒸汽流量計算需要重新修改，根據(jù)2015年6月汽輪機性能試驗給出公式，并進行密度補償修正。

主蒸汽流量=（83.08367278×調(diào)節(jié)級壓力-7.43889472）×

1.2主給水流量

DCS畫面顯示為未進行修正計算前值，實際邏輯組態(tài)中修正計算不正確（節(jié)流裝置計算書設(shè)計溫度為282.4℃，邏輯組態(tài)設(shè)置為20℃），需根據(jù)給水流量計算書進行修改，并修改畫面為最終給水流量，同時送耗差系統(tǒng)測點應(yīng)采用修正后給水流量。

2.運行操作設(shè)置

當前CCS畫面變負荷速率設(shè)置沒有統(tǒng)一要求，全由運行人員設(shè)置。存在升負荷速率設(shè)置較大，降負荷速率設(shè)置較小，目前設(shè)置為1～6MW/min。變負荷速率設(shè)置在5～6.6MW/min（1.5%-2%額定負荷）。滿足兩項細則和模擬量驗收規(guī)程要求，避免負荷動態(tài)響應(yīng)不及時導致電量考核。

CCS定滑壓方式選擇，目前長期設(shè)置為基本為定壓方式，設(shè)定值由運行人員根據(jù)機組負荷設(shè)置，系統(tǒng)雖較為穩(wěn)定，但經(jīng)濟性較差。設(shè)置為滑壓方式，滑壓速率需根據(jù)鍋爐升壓特性設(shè)置，設(shè)置范圍0.1～0.3MPa/min。

3.模擬量邏輯優(yōu)化

3.1主蒸汽壓力設(shè)定值

主蒸汽壓力設(shè)定值缺少與鍋爐特性一致的慣性環(huán)節(jié)，需要在壓力設(shè)定值速率限制塊后（3CORP：PRATE.OUT）增加三個一階慣性環(huán)節(jié)時間（1/（1+30S）。

3.2滑壓曲線

可根據(jù)2015年6月份汽輪機定、滑壓性能試驗給出曲線設(shè)置，并采用背壓進行修正。同時采用功率設(shè)定值修改為一次調(diào)頻前負荷指令，避免調(diào)頻動作帶來擾動。詳見下表：

3.3 爐跟機協(xié)調(diào)機主控

機主控前饋組態(tài)為壓力偏差拉回函數(shù)，此函數(shù)設(shè)置偏大，影響AGC負荷響應(yīng)。

結(jié)合鍋爐壓力控制特性，給予鍋爐壓力調(diào)節(jié)一定余量情況下，減小壓力偏差拉回量，保證AGC負荷響應(yīng)動態(tài)指標考核。

3.4 爐跟機協(xié)調(diào)鍋爐主控

鍋爐主控前饋現(xiàn)有組態(tài)設(shè)置僅為功率設(shè)定值基準函數(shù)，缺乏對機組負荷動態(tài)調(diào)整過程中鍋爐蓄熱提前補充。增加：能量需求信號函數(shù)，以及能量需求動態(tài)補償函數(shù)。

能量需求：DEB= 暫定。

動態(tài)補償：DEB1= ，加上下限±6t/h。

3.5 一次風壓及磨一次風量控制

檢查協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)曲線，根據(jù)CCS調(diào)節(jié)情況可增加CCS負荷指令微分一次風壓或一次風量增量。

三、試驗內(nèi)容及分析

自動擾動試驗進行前，需對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行全面檢查，主要包括：水位、流量等計算或校正回路，信號處理；手/自動跟蹤和無擾切換邏輯；自動切除條件；PID死區(qū)、方向和參數(shù)設(shè)置；執(zhí)行機構(gòu)限幅等。通過觀察機組檢修啟動后各個調(diào)節(jié)系統(tǒng)定值擾動或變負荷調(diào)節(jié)曲線，得出調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，對于調(diào)節(jié)品質(zhì)不達標的調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析存在問題和原因，以及提出解決措施。

3.1爐膛負壓控制系統(tǒng)擾動試驗

爐膛負壓控制系統(tǒng)為兩臺引風機靜葉調(diào)節(jié)爐膛負壓，爐膛負壓三取中后加慣性滯后環(huán)節(jié)處理，作為系統(tǒng)PID輸入。系統(tǒng)采用送風機動葉反饋均值函數(shù)前饋控制，兩臺引風機一拖二控制，修改爐膛負壓偏置量調(diào)整控制系統(tǒng)設(shè)定值。

參數(shù)修改如下：

優(yōu)化前：PBAND：420；INT：2；HZONE：1.00；LZONE：1.00

優(yōu)化后：PBAND：800；INT：2；HZONE：1.33；LZONE：1.33

優(yōu)化前爐膛負壓控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)周期長，系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用較強，易造成動態(tài)超調(diào)量大、衰減率不達標等問題。優(yōu)化后爐膛負壓控制調(diào)節(jié)效果得到明顯改善，符合相關(guān)規(guī)程要求。同時將PID調(diào)節(jié)死區(qū)由6Pa增大到8Pa，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.2總風量控制系統(tǒng)擾動試驗

總風量控制系統(tǒng)為兩臺送風機動葉調(diào)節(jié)鍋爐二次風量，進而滿足鍋爐總風量需求，鍋爐總風量信號為制粉系統(tǒng)五臺磨煤機一次風量與左右側(cè)二次風量總和，設(shè)計額定風量為1162t/h?？傦L量控制系統(tǒng)為隨動控制系統(tǒng)，其設(shè)定值為總?cè)剂狭亢瘮?shù)與負荷函數(shù)取大值，保證升負荷先加風再加煤，降負荷先減煤再減風，然后經(jīng)氧量校正，運行人員可根據(jù)鍋爐運行情況手動增加或減少總風量設(shè)定值偏置，控制系統(tǒng)采用單回路一拖二控制。

3.3汽包水位控制系統(tǒng)擾動試驗

鍋爐給水控制系統(tǒng)包括兩臺汽動給水泵一臺電動給水泵，正常運行時電泵備用，通過汽動給水泵轉(zhuǎn)速控制汽包水位，汽包水位信號三取中處理?？刂葡到y(tǒng)采用單三沖量無擾切換控制，試驗時機組負荷大于30%控制系統(tǒng)處于串級三沖量調(diào)節(jié)方式，主調(diào)采用主蒸汽流量前饋控制，三臺給水泵一拖三控制。

參數(shù)修改如下：

優(yōu)化前：主調(diào)PBAND：155；主調(diào)INT：5；副調(diào)PBAND：200；副調(diào)INT：1.1

優(yōu)化后：主調(diào)PBAND：190；主調(diào)INT：8；副調(diào)PBAND：230；副調(diào)INT：2

優(yōu)化前汽包水位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)周期長，系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用較強，易造成動態(tài)超調(diào)量大、衰減率不達標等問題。優(yōu)化后汽包水位控制調(diào)節(jié)效果得到明顯改善，符合相關(guān)規(guī)程要求。

3.4 主蒸汽溫度控制系統(tǒng)擾動試驗

主蒸汽溫度控制系統(tǒng)包括：一級減溫水、AB側(cè)二級減溫水、AB側(cè)三級減溫水。均采用串級控制方式，主調(diào)為下一級減溫器前溫度，副調(diào)為減溫器后溫度。根據(jù)機組運行情況（機組穩(wěn)態(tài)時二級A側(cè)、三級AB側(cè)調(diào)閥基本全關(guān)位），分別對一級減溫水和二級B側(cè)減溫水進行了定值擾動，試驗數(shù)據(jù)滿足調(diào)節(jié)品質(zhì)。

3.5 變負荷擾動試驗

機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用常規(guī)間接能量平衡控制方式，即鍋爐調(diào)節(jié)主蒸汽壓力，汽輪機調(diào)整機組功率，對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)邏輯進行以下優(yōu)化工作：

（1） 在壓力設(shè)定值速率限制塊后（3CORP：PRATE.OUT）增加三個一階慣性環(huán)節(jié)時間。RB時跟蹤。

（2） 根據(jù)2015年6月份汽輪機定、滑壓性能試驗給出曲線設(shè)置，并采用背壓進行修正。同時采用功率設(shè)定值應(yīng)修改為一次調(diào)頻前負荷指令，避免調(diào)頻動作帶來擾動。

（3）結(jié)合鍋爐壓力控制特性，給予鍋爐壓力調(diào)節(jié)一定余量情況下，減小壓力偏差拉回量，保證AGC負荷響應(yīng)動態(tài)指標考核。

四、結(jié)束語

通過系統(tǒng)優(yōu)化后，在2015年11月26日至12月4日對3號機組進行了模擬量控制系統(tǒng)定值擾動及優(yōu)化試驗，試驗項目主要包括：機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、爐膛負壓控制系統(tǒng)、總風量控制系統(tǒng)、一次風壓控制系統(tǒng)、汽包水位控制系統(tǒng)、主蒸汽減溫水控制、滑壓運行等系統(tǒng)等。通過對各主要模擬量控制系統(tǒng)的定值擾動和變負荷試驗，對不合格的調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，保證調(diào)節(jié)品質(zhì)達標。最終保證機組模擬量控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)AGC工況下負荷快速變動的運行工況，為機組的安全經(jīng)濟運行提供保障。