鍋爐—汽輪機協調控制系統在火電廠中的應用

高彬

【摘 要】 近年來，隨著社會現代化進程的不斷推進，人們生產生活用電量日益增加，同時，人們對于電力質量也提出了更高的要求，發電廠面臨著巨大的挑戰。作為重要的發電形式，火力發電系統主要是由鍋爐與汽輪機組成，鍋爐與汽輪機的協調控制在保障高質高量工作方面具有極其重要的意義。在本文中，筆者根據自身的實踐經驗并結合對鍋爐-汽輪機協調控制系統的調研，對鍋爐-汽輪機協調控制系統的概念與構成進行簡要分析，并對鍋爐-汽輪機協調控制系統在火電廠中的應用進行深入的研究與探討。

【關鍵詞】 鍋爐-汽輪機 ?協調控制系統 ?火電廠 ?應用

現階段，隨著人們生活水平的提高，其對用電質量的要求也越來越高，在火力發電廠中，鍋爐與汽輪機作為其必不可少的組成部分，其兩者是相互獨立存在的。面對現代化市場日益激烈的經濟競爭，火電廠為了提高發電效率以及資源的利用率，為人們提供高質量的供電，紛紛的都對鍋爐與汽輪機進行協調控制，進而形成統一的系統來完成對火力發電的控制。

1 火電廠中協調控制系統的概述

伴隨著電力事業不斷的向前發展，其發電廠的運營體制也在不斷的進行調整。然而，大容量的機組在現階段已經不僅僅滿足發電廠的基本需求，而且要參與電網的調頻與調峰。在機組參與電網工作的過程中，應該具備廣泛的負荷變化范圍、強大的適應能力，與此同時，為了提高機組工作的穩定性與安全性，必須保證主蒸汽壓力以及其他的重要參數穩定，因此，發電廠應該提高鍋爐、汽輪機與輔機的性能并提高單元機組控制系統的高效運行。

協調控制系統是火電站一種重要的控制系統技術，其系統主要由三個部分構成：機爐主控制回路、復合指令處理回路、主壓力設定回路。協調控制系統工作的原理是：通過負荷指令對回路進行處理，并接收中調、頻率偏差以及司爐指令，對其經過計算與選擇，并結合輔機的運行情況，發出機組的負荷指令，通過機組控制回路對指令的接收，進而對調節閥開度以及鍋爐燃燒率進行合理的調整。之后，工作人員通過對壓力設定回路的運行，對變化率以及幅值進行處理，進而得到一個合適的壓力設定點，從而保障機組穩定高效的運行。

協調控制系統主要指的是鍋爐的協調、電網需求與機組之間的協調以及鍋爐與汽輪機之間的協調。一是，鍋爐的協調。就是指鍋爐與送風機、磨煤機以及給水泵等輔機的協調;二是，電網需求與機組的協調。一旦發電廠的電網負荷需求發生變化，機組應該及時的響應，通常指的是AGC控制與電網的調頻控制;三是，鍋爐與汽輪機的協調。也可稱為機組之間的協調，對鍋爐與汽輪機進行統一的控制，進而提高機組的運行速度與穩定性，并對電網的負荷調度進行及時的響應。

2 鍋爐-汽輪機協調控制系統的構成

在火電廠的發電過程中，鍋爐與汽輪機是獨立運行的，目前，火電廠為了提高火力發電的效率以及發電的質量，對鍋爐與汽輪機進行協調控制，使其形成了完整的控制體系，進而實現機組對電網負荷的及時響應。鍋爐-汽輪機協調控制系統主要由鍋爐操作菜單、機組指令操作畫面、協調主控操作系統以及鍋爐燃料操作系統組成，其具體的結構分析如下：

2.1 鍋爐操作菜單

火電廠通過對主菜單的操作，能夠操作全部的操作界面。在鍋爐的每個操作畫面中，其畫面前都有綠框的標注，通過對綠框的點擊，就能夠對畫面進行控制。比如：對機組的指令畫面進行操作，工作人員只需點擊下機組前的綠框就能夠實現。

2.2 協調主控操作系統

其對協調控制方式、定壓、滑壓方式的選擇具有決定性的作用。協調主控操系統主要的組成部分包含：功率控制器、DEH控制器、壓力控制器以及滑壓控制器。這些控制器都是在協調主操作系統的控制下進行相互的協調配合工作的，進而保障鍋爐-汽輪機協調系統的順利運行。

2.3 機組指令操作畫面

其主要包含：能夠對機組運行情況進行實時監視的機組指令現實操作器;能夠顯示發電廠電網中調情況的中調指令顯示器;對系統各個功能按鈕進行控制的操作按鈕;對協調控制系統運行狀態進行顯示的狀態顯示燈。

2.4 鍋爐燃料與送風控制系統

協調控制系統中的鍋爐燃料系統可以分為DEB控制器與燃料控制器兩部分。一方面，DEB控制器是鍋爐的主控制器，主要對燃料指令進行發送，并對系統壓力的狀態進行顯示;另一方面，燃料控制器。其主要負責對爐膛中的燃料進行控制，對入爐膛之前的燃料進行燃煤量以及燃油量的比列計算。而送風控制系統則主要負責對爐膛中的氧氣量、風量進行控制，進而提高燃料的使用效率。燃料在進行燃燒的過程中，其指令會隨時發生變化，因此，在進行系統設計時，應該設定系統的指令應按照符合指令的標準。

3 鍋爐-汽輪機協調控制系統在火電廠中的應用

在對鍋爐-汽輪機協調控制系統的理論與構造了解的基礎上，發電廠的構造人員應該熟練掌握鍋爐-汽輪機協調控制系統的操作技術，對火電廠中鍋爐-汽輪機協調控制系統進行充分的利用，進而提高發電廠的發電效率與質量。下文針對發電總廠調節系統DEH改造后在運行中出現常見性故障，根據EH工作原理，分別從其執行機構的汽門不開，執行機構關不下，執行機構晃動以及動作遲緩等問題進行分析，提出相應的處理方法，同時結合實例，以供參考。

調節系統DEH常見故障分析及處理方法：

（1）汽門不開故障成因及處理。1）汽機掛閘后高壓主汽門執行機構不動作，汽門不開。此原因包括①進油節流孔堵塞;②快速卸荷閥不嚴;③安全油逆止閥不嚴;④試驗電磁閥不嚴。由于節流孔徑較小，因此其很容易被油中攜帶的較大顆粒雜質堵塞，進而使油動機失去動力，無法動作。而快速卸荷閥不嚴或試驗電磁閥不嚴，均會導致高壓油HP從回油管事泄掉，造成油動機無法開啟。通常的處理方法如下：將已發生故障的卸荷閥或節流孔，電磁閥拆下，清洗節流孔，或更換卸荷閥或電磁閥。若時間充足，亦可將拆下的卸荷閥進行解體檢查，清洗、再裝復。2）汽機掛閘后，中壓主汽門，高壓調節閥及再熱調節閥中任意一個執行機構開不上。造成這種情況主要包含以下3個原因。①伺服閥故障，此是導致開不上的最常見原因，因為伺服閥內部的滑閥經向間隙較小，一旦雜質進入，便較易造成滑閥卡死，致使伺服閥失靈。②卸荷閥故障。③DEH柜與執行機構間的傳遞系統或伺服回路控制卡（VCC卡）故障。處理方法如下：若伺服閥或卸荷閥故障，則更換新的伺服閥或卸荷閥。若是DEH系統范圍內的故障，則先檢查VCC卡的輸出及DEH系統柜到執行機構的電纜及端子安裝是否符合要求。不符合設計值的重新調整輸出，若無法調整或滿足機組運行要求，則換卡，若電纜及端子的安裝符合要求，且VCC卡輸出正常，則可確定是電纜故障，更換電纜即可。注意，VCC卡和電纜的檢查應同時進行。

（2）執行機構關不下去。伺服閥、位移傳感器（LVDT）故障以及DEH系統中的VCC卡或DEH柜到執行機構電纜故障，故會造成執行機構關不下去。

拆下伺服閥接線插頭，若執行機構關不下則為伺服閥卡澀，更換此閥即可，若執行機構關下，則可確定VCC板、電纜線或位移傳感器故障，檢查位移傳感器的輸出。若發現蒸汽閥桿卡死，則關閉執行機構進油截止閥，同時打開快速卸荷閥。導致LVDT故障的原因有兩個方面，①LVDT安裝錯誤;②LVDT自身內集成塊元件有故障。若安裝導致的則需重新安裝、調試。若自身內的故障，則需重新更換LVDT。

（3）執行機構動作遲緩。當機組掛閘時或正常運行時，導致執行機構動作遲緩的原因主要包括兩個方面，①執行機構濾芯;②伺服閥堵塞。在抗燃油從系統高壓油管進入油動機油缸的過程中，需要經過濾芯和節流孔，而這兩部件通孔都較小，因此油中雜質極易產生節流，進而導致油動機油缸的進油速度降低，致使執行機構動作緩慢。若中壓主汽門，高、中壓調節汽門執行機構出現此現象，則需更換濾芯或伺服閥。實際處理時，通常兩個部件一同更換。若高壓主汽門開啟緩慢，則應清洗節流孔。

4 結語

綜上所述，如今，為了滿足社會對用電量的需求，發電廠不斷的擴大其機組容量。作為火電廠發電系統的重要組成部分，鍋爐與汽輪機在控制機組壓力以及響應電網需求方面具有極其重要的意義。鍋爐-汽輪機協調控制系統運用在火電廠的發電過程中，其不僅僅提高了發電的效率以及發電質量，而且還促進了發電廠經濟效益以及社會效益的提高。由此可見，鍋爐-秦論及協調控制系統應該在火電廠中得到廣泛的推廣與應用。

參考文獻：

[1]曲成龍.對發電廠鍋爐—汽輪機組協調控制系統的研究[J].黑龍江科技信息，2013，20（27）：140-141.

[2]陳鐵明.對發電廠鍋爐—汽輪機組協調控制系統的探析[J].科技創業家，2011，29（12）：150-151.

[3]周紅衛，劉本明，王志.淺談發電廠鍋爐汽輪機組協調控制系統[J].民營科技，2010，26（3）：144-145.

[4]魯尚鑫，王江偉，崔戰勝.發電廠火電機組中鍋爐和汽輪機組的協調控制系統分析[J].技術應用，2014，（08）.

[5]梅柏杉，張德蘭，陳搖瑢.火電機組一次調頻的仿真研究[J].民營科技，2013，11（11）.

[6]黃衛劍，張曦，陳世和，等.提高火電機組一次調頻響應速度[J].中國電力，2011，44（1）：7377.