黔東火電廠CCS協調控制系統概述

　　摘 要： 單元機組協調控制系統，可根據運行狀況和控制要求選擇機組負荷控制方式，是實現機組安全穩定、經濟運行的保證。本文探討了黔東火電廠的CCS協調控制系統。
　　關鍵詞： 黔東火電廠 CCS 控制方式
　　
　　黔東火電廠位于貴州省的東南部，在鎮遠縣境內。工程規劃裝機容量為4×600 MW，一期工程建設2×600 MW國產燃煤亞臨界參數汽輪發電機組，同步建設煙氣脫硫裝置。發變組和廠用電系統與熱工自動化共用一套DCS，二機合用一個集中控制室即兩機一控模式，實現機爐電一體化控制。控制系統采用分散控制系統（DCS）。實行硬件功能與物理分散，信息集中管理的原則。
　　機組控制系統主要由以下子系統構成：DCS—分散控制系統，功能包括數據采集和處理（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）、鍋爐爐膛安全監控系統（FSSS）、電氣設備監控系統（ECS）。
　　汽機數字電液控制系統（DEH）、給水泵汽機數字電液控制系統（MEH）由主機廠成套提供，硬件和軟件采用ABB系統。
　　黔東電廠單元機組協調控制系統（CCS）分三種控制方式。
　　1.協調控制方式。機爐協調控制，能及時滿足外界負荷要求，同時能自動維持主汽壓力穩定。
　　2.爐跟機協調控方式。在該方式下，汽機控制系統（DEH）調節負荷，鍋爐燃燒自動調節系統維持主汽壓力穩定。
　　3.機跟爐協調控制。在該方式下，鍋爐燃燒自動調節系統根據外界負荷要求，對燃料量進行調節，DEH系統根據主汽壓力變化再滿足外界負荷要求。
　　一、黔東電廠單元機組負荷控制指令ULD
　　單元負荷控制回路的主要任務是：根據機組可以接受的各種外部負荷指令，處理后作為負荷給定值，分別送到鍋爐主控系統和汽機主控系統，有三個子回路：負荷控制站、最大最小限制回路、變化率限制回路。
　　1.負荷控制站。
　　正常運行中，單元負荷的指令由AGC設定，不用AGC指令時，可由操作員手動設定。當滿足下列條件之一時，負荷指令控制站工作在手動（內部設定）方式。
　?。?）MFT
　?。?）爐膛無火焰
　?。?）鍋爐主控手動
　　（4）RB發生
　　（5）鍋爐在跟隨方式
　　（6）AGC指令無效
　　（7）AGC信號不正常［１］
　　其中，當發生1、3、4、5其中之一時，輸出將跟蹤發電機實際負荷（跟蹤優先于手動設定）。
　　當發生2時，負荷指令控制器輸出為0。
　　當發生6和7，控制器處于強迫手動位，只能由操作員手動設定。
　　2.負荷的最大、最小值限制回路。
　　設定的負荷指令由AGC送來的負荷指令信號需經過最大、最小值運算回路的限制，得到合適的指令輸出。
　　負荷的最大值由小選塊完成。三個輸入分別為負荷控制站的輸出信號、機組本身的最大負荷100%、機組最大可能處理信號。
　　負荷的最小值由大選塊完成。三個輸入分別為小選塊的輸出，機組本身的最小負荷0%，機組最小可能處理信號。經過最大值和最小值運算回路的限制而活得負荷的設定信號，被送到速率限制回路。
　　3.負荷指令變化率的限制回路。
　　利用變化率限制回路將負荷改變的階躍信號轉化為以一定速度變化的斜坡信號，該限制速率主要來自兩方面：（1）由汽機應力限制回路產生；（2）由操作員手動設定。
　　當發生下列條件之一時，產生負荷設定值閉鎖增信號，負荷設定不能增加。
　?。?）汽包水位測量值比設定值低60 mm
　?。?）主汽壓力測量值比設定值低3%
　　（3）燃料主控來的升負荷閉鎖
　　（4）DEH升負荷閉鎖
　?。?）任意一次風機的入口靜葉開度>98%
　?。?）任一送風機的入口動葉開度>98%
　?。?）任一送風機的入口動葉開度>98%［2］
　　當發生下列條件之一時，產生負荷設定值閉鎖減信號，負荷設定值不能減少。
　?。?）汽包水位測量值比設定值高60 mm
　?。?）主汽壓力測量值比設定值大3%
　?。?）燃料主控來的降負荷閉鎖［3］
　　經過限速回路后的負荷指令再與機組實際允許的最大可能處理信號作小選運算后，作為單元的負荷指令，送到鍋爐主控和汽機主控。
　　當限速塊輸入等于輸出后，表示機組熱量進入平衡，作為投熱值校正等回路的條件之一。
　　二、汽機主控TM
　　汽機主控系統的目的是建立汽機閥位指令。
　　1.協調方式下的汽機指令。
　　遵循如下模型：
　　汽機指令=ULD+（MWe-Tpe）+（MWe-Tpe）
　　ULD——機組負荷指令
　　MWe——機組負荷指令減去實發功率
　　TPe——機前壓力設定值減去實際機前壓力
　　2.汽機跟蹤方式下的汽機指令。
　　鍋爐主控在手動，汽機主控在自動，汽機主控用來控制機前壓力，這屬于汽機跟蹤方式，用機前壓力偏差的比例積分作用實現。鍋爐指令作前饋的基本信號，此信號被機前壓力設定值除作為最終前饋，機組指令跟蹤實發功率。
　　3.鍋爐跟蹤方式下的汽機指令。
　　鍋爐主控在自動，汽機主控在手動，操作員在汽機主控器上設置汽機閥位指令，這屬于鍋爐跟蹤方式，用機前壓力設定值作為最終前饋。機組指令跟蹤實發功率。
　　4.基本方式下的汽機指令。
　　這時鍋爐和汽機功能獨立，鍋爐主控和汽機主控均在手動，可分別改變鍋爐和汽機的負荷。
　　5.與DEH接口。
　?。?）DO，CCS：ASKDEH CCS請求控制汽機。
　?。?）DI，DEH：REMOTE DEH可由CCS控制。
　?。?）DI，CVS：SLIDE汽機調門在滑壓位置。
　?。?）DI，DEH：TRIPPED DEH跳閘。
　　（5）AO，CCS：TURBLOCCS對DEH的調門指令。
　?。?）AI，TURBLO：REF 調門反饋參考信號。
　?。?）AI，TURBPOS：LIMIT 汽機閥位上限。
　?。?）AI，SI3710汽機轉速。
　　（10）AI，LDRATE 汽機負荷速率上限［3］。
　　三、鍋爐主控BM
　　鍋爐主控系統的目的是產生燃燒率指令，以控制燃燒。
　　1.協調方式下的鍋爐指令。
　　遵循如下模型：
　　鍋爐指令＝FFULD＋△+△
　　FFULD：目標負荷前饋信號
　　△：能量偏差信號
　　△=P＋C-P
　　P：調速級后第一級壓力
　　p：汽包壓力
　　P：主汽門前壓
　　P： 主汽門前壓力設定值
　　C： 汽包等的儲熱系數
　　2.鍋爐跟蹤方式下的鍋爐指令。
　　鍋爐主控在自動，汽機主控在手動，ULD以實際負荷代替，用來作機組燃燒率的前饋指令。除此之外鍋爐指令遵循的模型與CCS方式相同。
　　四、燃料主控
　　燃料主控的目的是將鍋爐指令轉化為燃料指令，然后分解為給煤機指令和燃油指令，實現燃料的自動調整。
　　1.偏差信號的形成。
　　燃料主控偏差信號為鍋爐指令與總燃料量反饋的偏差，當鍋爐指令大于總風量2%以上時，用總風量代替鍋爐指令。
　　總燃料量包括總煤量和燃油量?？偯毫糠答伒挠嬎悖核羞\行給煤機的指令疊加然后除以燃料指令系數。燃料指令系數用于修正磨煤機設計出力和實際出力的偏差。不投磨的時候，燃油負荷可以達到30%的出力，所以總燃料量還加上燃油流量×0.3。
　　燃料主控的輸出隨著自動給煤機臺數的增加而越多，自動的臺數越多，燃料主控的偏差輸入信號越小，即降低調節強度。當所有燃料控制都在手動時，燃料主控的輸出指令跟蹤最大出力的給煤機。
　　2.風煤交叉限制。
　　機組負荷大于30%時，如果總燃料量大于鍋爐指令時，將發燃料量/風量的交叉限制報警。另外，如果總風量小于鍋爐指令2%以上，也將發燃料量/風量的交叉限制報警。PT3是模擬從給煤機到爐膛燃燒的過程?？側剂狭看笥陲L量時發風量低報警。
　　燃料主控調節偏差過大時，送信號至負荷控制回路，相應閉鎖負荷增減。
　　五、結語
　　火電廠的單元機組協調控制系統是保證機組安全穩定運行的基礎，合理、有效地利用好了協調控制系統，也能很好地保證火電廠的經濟性。根據機組運行工況及特點，設置正確、合理的協調控制系統各項參數，能優化機組運行工況。
　　
　　參考文獻：
　?。?］陳厚肇等.熱工自動化.北京：中國電力出版社，2000.
　?。?］桑松等.黔東電廠熱控邏輯說明.南京西門子自動化有限公司，2008.
　?。?］白建云.火電廠順序控制與熱工保護.北京：中國電力出版社，2009.
　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”