超超临界机组协调控制系统优化策略分析

超超临界机组协调控制系统优化策略分析

王雨

陕西延长石油富县发电有限公司   陕西省延安市   716000

摘要：目前，随着科学技术的不断发展，超超临界机组逐渐在我国的火力发电产业中得到了广泛使用。然而，在机组使用的过程中，其协调控制系统中存在着一定的问题，为超超临界机组的运行带来风险。基于此，本文首先分析超超临界机组协调控制系统中出现的问题，并制定对应的解决策略，以供参考。

关键词：超超临界机组；协调控制系统；系统优化

引言

超超临界机组的参数性能强、容量较大，但是，它的线性较弱，且难以控制。近年来，国家为低碳环保理念的落实提出了更深层次的要求，使得大多数的火力发电厂对超超临界机组进行了改造，然而，改造之后的机组在性能方面出现了一定的变化，在发电企业成本方面造成了不利影响。所以，有必要针对目前出现的问题，对超超临界机组的协调控制系统进行调整。

1. 超超临界机组协调控制系统中出现的问题

对超超临界机组的原协调控制系统的控制策略进行分析，其以锅炉的跟随作为基础，以达成间接性的能量平衡。其中，主要的策略为前端反馈的控制，辅助的控制策略为主蒸汽PID调节的闭环校正。锅炉的主控段主要对主蒸汽的压力进行保持，汽轮机主要对临界机组的负荷进行控制。负荷的指令同步传输到锅炉一端的控制系统与汽轮机一端的控制系统，从而能够使输入与输出的能量互为对应，保证能够同步运行汽轮机的调节阀负荷指令的高速响应工作与锅炉负荷指令的高速改变工作，使主蒸汽的压力能够控制在设定的区间内。按照临界机组运行的情况，组成机组与锅炉协调、锅炉跟随、锅炉输入等控制策略，在正常运行的情况下，机组与锅炉的协调控制为主要策略[1]。

随着临界机组情况的变化与燃料质量的改变，受控对象逐渐不具有较强的动态特征，同时，受控对象会具有非线性与落后性的特征。具体来说，第一，主蒸汽具有较大的压力波动，以AGC为指令运行时，如果扰动的负荷为10MW，那么主蒸汽压力的偏差值最大将为2MPa，燃料的质量流量变化程度为每小时40t。这种大幅度波动会使得主蒸汽压力在控制时具有较大的偏差，如果机组的负荷持续升到大于等于550MW的程度时，主蒸汽压力会超过30MPa，导致机组的运行不具有稳定性。第二，机组在控制的过程中，动态与稳态的过程难以得到明确，且在不同的负荷变化情况下，机组运行的稳定性难以得到满足。如果负荷高频波动，目前的前端反馈方式难以高速平衡汽轮机与锅炉之间的能量。第三，气温自动调节的质量不高，且超前调节不具备较强的性能。

2. 超超临界机组协调控制系统中问题的解决对策
   1. AGC和一次调频方面

根据主蒸汽压力与单次调频负荷最小值的关系进行分析，得出如下优化措施：首先，针对AGC最低负荷设置高速动作的回路。其次，加入AGC和单次调频的反向调控的闭锁逻辑。如果二者为反向状态，AGC将闭锁变化；如果单次调频的信号不存在，则AGC正常运转。最后，加入主蒸汽的压力与单次调频负荷的修正逻辑，如果主蒸汽的压力超过了额定的压力，则对调频降负荷的程度进行动态调节，以避免系统压力超限的情况发生[2]。

2.2锅炉与汽轮机主控控制策略方面

为了保证锅炉在机组的各种工作情况中均能够做到快速响应，应对给煤给水量与负荷之间的函数进行进一步确定，并创建多维度的压力偏差的前端反馈回路。主要内容在于：第一，加入与压力偏差相关的微分前端反馈回路，以避免煤的过度调节，并对压力的调节进行高速响应。第二，加入基于压力偏差的大型煤量调节回路与基于静态压力偏差的小型调节回路，使锅炉做到快速响应与高效调节[3]。

2.3自适应变负荷前馈回路方面

在机组升降的负荷调整过程中，需要根据燃料的化学能转换需求对所存在的滞后环节进行调整，之后通过前馈补偿来加快锅炉的蓄热工作，实现电网的负荷调动与快速响应，确保这一阶段的自适应变负荷前馈回路的优化工作可以顺利进行。为确保这一重构工作的有效性，需要调整这一阶段的升负荷与降负荷的速率以及幅度变化状态，调控主蒸汽压力的分配方式，构成自适应变负荷前馈回路。在变负荷的初期需要通过前馈量的改变，提高锅炉的补偿效果，之后根据前馈量的压力偏差的结束时间调控，将输入能量的稳定性进行提高，确保输出能量之间的平衡性。而主蒸汽压力的变化情况，将直接对运行速率的时间进行调控。按照预期的负荷指令进行调控，可以明确不同负荷下的调节速度，并保证了在压力偏差下的函数速率时间控制效果，减少了煤量的波动情况，实现闭锁负荷输出。通过前馈量在燃烧系统与减温水系统等方面的应用，将子系统的运作能力进一步优化与提高。

2.4 燃料与风烟的控制方面

燃料的控制将对最终的回路校正效果造成直接的影响，并会在磨煤机的热风控制与燃料主控变参数等方面得到体现。热值校正回路的AGC中进行时热值的明确与调整，可以在闭合回路中避免参数失调。而热值校正过程中的煤量变化的跟踪也会在此过程中得到体现，并根据热值自动调整的输出值，将回路提醒与入炉的煤热值保持在统一标准下，将煤热值自适应这一目标快速达成，为燃料控制的效果提供保障。磨煤机的热风挡板在这一过程中起着调节参数与增加前馈指令的作用，一旦负荷的增减现象变得更为明显，那么磨煤机的热风挡板前馈作用也会得到直接的反馈，从而根据指令实现自身的增减调节。磨煤机热风挡板的前馈作用将直接体现在制粉系统的功能之上，降低延时性，使磨煤机的风量调节可以更为快速地完成，为其后续工作的开展提供保障。燃煤主控区域的变化参数将根据自动投入方式的变动来得到体现，而参数的变动会直接在给煤机的主控调节PI参数方面得到体现，从而达到提高煤炭调节准确性的目标。

风烟控制需要通过负荷前馈的前馈量变化情况实现分区调控，将送风控制的一次风控制效果进行提高，实现对送风过程中的一次风控制。在添加氧量抗积分饱和回路的过程中，需要将氧量的设定参数进行调整，并对氧量进行调节降低减煤量，根据负荷降低的状态实现对气温降低后炉膛风压差的控制，根据当前阶段的风量功能变化情况，实现气温幅度的有效调控，确保炉膛风压的压力可以被控制在合理的范围内，通过对压力曲线变化状态的明确，可以将煤量的运作能力进行调整修改，确保使用后的平均煤量可以满足一次风压力的变化状态，降低受到风压力设定值干扰的可能。

2.5 主蒸汽与再热蒸汽温度控制方面

变负荷的前馈以及三级过热蒸汽的水温调节阀，均作为控制热蒸汽温度的主要方式而存在，通过提高烧水调节阀的准确性与准确程度，可以将锅炉的动态特性进行明确，而控制回路的信号调动状态对于提高锅炉响应特性同样有效。在模拟相关人员的运行操作的过程中，需要根据过热器与再热器的出口蒸汽温差来调整出口蒸汽的温度变化情况，当温度变化过大时，需要立刻通过温水调节阀对水温进行调节。若主蒸汽的温度持续提高，需要立刻开启三级温水调节阀，将温度的变动情况进行明确。根据给水指令实现对指令以及惯性时间参数的有效调控，可以快速顺应各负荷状态下的水煤参数变化方式，从而调控各负荷状态下的水煤供给量，避免因热度偏差过大，导致水量设定值缺乏保证的情况出现，确保热度可以快速得到回调，为气温的稳定性提供保障。

3结论

本文主要针对火力发电厂的超超临界机组协调控制系统中的问题进行分析，指出了传统运行方式的不足之处，并给出针对性的优化措施与其他进一步优化的策略。在超超临界机组实际的运行过程中，工作人员也要采取合适的方式对机组进行深入的优化，从而使发电质量得到充分保证。

参考文献：

[1]常耀天. 超超临界机组协调控制系统优化与AGC指标提升[J]. 山西焦煤科技,2021,45(05):49-53.

[2]李康,孙宇贞,张婷. 超超临界机组协调控制系统解耦及控制研究[J]. 计算机仿真,2020,37(09):68-76.

[3]李鲁,贾庆岩. 上汽西门子超超临界机组协调控制系统逻辑设计及应用[J]. 仪器仪表用户,2020,27(04):95-98.