汽轮机机炉协调控制系统的应用研究

汽轮机机炉协调控制系统的应用研究

王庚万子玉

（山东省特种设备检测研究院有限公司，山东济南）

摘要：机炉协调控制系统工作的原理是：通过负荷指令对回路进行处理，并接收中调、频率偏差以及司炉指令，对其经过计算与选择，并结合辅机的运行情况，发出机组的负荷指令，通过机组控制回路对指令的接收，进而对调节阀开度以及锅炉燃烧率进行合理的调整。之后，工作人员通过对压力设定回路的运行，对变化率以及幅值进行处理，进而得到一个合适的压力设定点，从而保障机组稳定高效的运行。机炉协调控制系统主要指的是锅炉的协调、电网需求与机组之间的协调以及锅炉与汽轮机之间的协调。

关键词：汽轮机机炉；协调控制系统；应用

引言

伴随着电力事业不断的向前发展，大容量的机组在现阶段己经不仅仅满足发电厂的基本需求，而且要参与电网的调频与调峰。为了提高机组工作的稳定性与安全性，必须保证主蒸汽压力以及其他的重要参数稳定，因此，发电厂应该提高锅炉、汽轮机与辅机的性能和单元机组控制系统的高效运行。机炉协调控制系统是火电站一种重要的控制系统技术，其系统主要由三个部分构成：机炉主控制回路、复合指令处理回路、主压力设定回路。

1、汽轮机机炉协调控制系统构成

1.1锅炉操作菜单

火电厂通过对主菜单的操作，能够操作全部的操作界面。在锅炉的每个操作画面中，其画面前都有绿框的标注，通过对绿框的点击，就能够对画面进行控制。比如：对机组的指令画面进行操作，工作人员只需点击下机组前的绿框就能够实现。

1.2协调主控操作系统

其对协调控制方式、定压、滑压方式的选择具有决定性的作用。协调主控操系统主要的组成部分包含：功率控制器、DEH控制器、压力控制器以及滑压控制器。这些控制器都是在协调主操作系统的控制下进行相互的协调配合工作的，进而保障锅炉—汽轮机单元协调系统的顺利运行。

1.3机组指令操作画面

其主要包含：能够对机组运行情况进行实时监视的机组指令现实操作器；能够显示发电厂电网中调情况的中调指令显示器；对系统各个功能按钮进行控制的操作按钮；对机炉协调控制系统运行状态进行显示的状态显示灯。

1.4锅炉燃料与送风控制系统

机炉协调控制系统中的锅炉燃料系统可以分为DEB控制器与燃料控制器两部分。一方面，DEB控制器是锅炉的主控制器，主要对燃料指令进行发送，并对系统压力的状态进行显示；另一方面，燃料控制器。其主要负责对炉膛中的燃料进行控制，对入炉膛之前的燃料进行燃煤量以及燃油量的比列计算。而送风控制系统则主要负责对炉膛中的氧气量、风量进行控制，进而提高燃料的使用效率。燃料在进行燃烧的过程中，其指令会随时发生变化，因此，在进行系统设计时，应该设定系统的指令应按照符合指令的标准。

2、机炉协调控制运行方式

2.1手动方式。

2.2锅炉跟随方式

在这个工作状态下，汽机是负荷调节的主要角色，而主蒸汽压力主要通过锅炉来调节。在变负荷工况中，为了使机组输出功率快速满足负荷指令的要求，在汽机接收到负荷变化指令后，将它与机组实际负荷进行对比，根据二者偏差信号，对汽门开度进行有效的调节从而使进汽量控制在有效的范围。然而，调节调门开度时，主汽压力随着调门开度的变化而发生变化，这就使得主汽压力实际值偏离了设定值从而在它们之间形成了偏差。经由锅炉主控器的计算处理，得到了燃料控制信号和给水控制信号，用以消除这个主汽压力偏差。该运行方式的主要优点是快速，对于电网负荷的变化它可以使机组快速作出响应，但是由于需要消耗过量的锅炉蓄热量当机组负荷变动较大时，机前压力将发生较大的波动，对机组的安全运行是不利的。一般此种协调方式在负荷指令和变化率加限幅的情况下应用，以满足电网调频调峰的需求。

2.3汽机跟随协调控制方式

在这种跟随方式下，负荷主要是由锅炉来调节的，而主汽压力的调节主要依靠汽机。

2.4机炉协调控制方式

机炉协调控制方式是在锅炉跟随控制方式和汽机跟随方式上作出的合理改进，能够有效的平衡锅炉蓄热和机前压力波动的问题，在合理使用锅炉的蓄热的同时，又可以保证机前压力的波动不会过大。为了平衡锅炉蓄热和机前压力波动的问题，一方面，在锅炉系统中为了增加燃料量，压力偏差信号在锅炉系统中发挥正作用，另一方面，为了减小压力大幅度波动，要防止调门开度过大，这就需要将压力偏差信号反作用于汽机主控中。

在实际生产中，发电机组一般会同时具有上述四种协调控制方式，可根据负荷特性及机组运行的需要，经过逻辑开关切换到其中任何一种控制方式。

3、汽轮机机炉协调控制系统的应用

3.1汽机挂闸后高压主汽门执行机构不动作，汽门不开

此原因包括（1）进油节流孔堵塞；（2）快速卸荷阀不严；（3）安全油逆止阀不严；（4）试验电磁阀不严。由于节流孔径较小，因此其很容易被油中携带的较大颗粒杂质堵塞，进而使油动机失去动力，无法动作。而快速卸荷阀不严或试验电磁阀不严，均会导致高压油HP从回油管事泄掉，造成油动机无法开启。通常的处理方法如下：将己发生故障的卸荷阀或节流孔，电磁阀拆下，清洗节流孔，或更换卸荷阀或电磁阀。若时间充足，亦可将拆下的卸荷阀进行解体检查，清洗、再装复。

3.2汽机挂闸后，中压主汽门，高压调节阀及再热调节阀中任意一个执行机构开不上

造成这种情况主要包含以下3个原因。（1）伺服阀故障，此为最常见的原因，因为伺服阀内部的滑阀经向间隙较小，一旦杂质进入，便较易造成滑阀卡死，致使伺服阀失灵。（2）卸荷阀故障。（3）DEH柜与执行机构间的传递系统或伺服回路控制卡（VCC卡）故障。处理方法如下：若伺服阀或卸荷阀故障，则更换新的伺服阀或卸荷阀。若是DEH系统范围内的故障，则先检查VCC卡的输出及DEH系统柜到执行机构的电缆及端子安装是否符合要求。不符合设计值的重新调整输出，若无法调整或满足机组运行要求，则换卡，若电缆及端子的安装符合要求，且VCC卡输出正常，则可确定是电缆故障，更换电缆即可。注意，VCC卡和电缆的检查应同时进行。

3.3执行机构关不下去

伺服阀、位移传感器（LVDT故障以及DEH系统中的VCC卡或DEH柜到执行机构电缆故障，故会造成执行机构关不下去。拆下伺服阀接线插头，若执行机构关不下则为伺服阀卡涩，更换此阀即可，若执行机构关下，则可确定VCC板、电缆线或位移传感器故障，检查位移传感器的输出。若发现蒸汽阀杆卡死，则关闭执行机构进油截止阀，同时打开快速卸荷阀。导致LVDT故障的原因有两个方面：（1）LVDT安装错误；（2）LVDT自身内集成块元件有故障。若安装导致的则需重新安装、调试。若自身内的故障，则需重新更换LVDT。

3.4执行机构动作迟缓

（1）执行机构滤芯；（2）伺服阀堵塞。在抗燃油从系统高压油管进入油动机油缸的过程中，需要经过滤芯和节流孔，而这两部件通孔都较小，因此油中杂质极易产生节流，进而导致油动机油缸的进油速度降低，致使执行机构动作缓慢。若中压主汽门，高、中压调节汽门执行机构出现此现象，则需更换滤芯或伺服阀。

结语

综上所述，锅炉—汽轮机组协调控制系统对火力发电厂机组压力控制、生产协调方面具有重要的促进意义，为设备运行效率的提升、用电需求的满足提供了良好的技术保障。

参考文献

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[2]曲成龙.对发电厂锅炉—汽轮机组协调控制系统的研究[J].黑龙江科技信息，2013，20（27）：140～141.