330 MW供熱機組協調控制策略研究與優化

彭國富

（國家電投河南電力有限公司技術信息中心，河南 鄭州 450000）

試驗與研究

330 MW供熱機組協調控制策略研究與優化

彭國富

（國家電投河南電力有限公司技術信息中心，河南 鄭州 450000）

分析某發電公司330 MW供熱機組協調控制系統存在的問題。從機組主控引入供熱負荷信號，控制參數優化，燃料主控指令動態約束等方面對其協調控制策略進行優化，在實際運行中效果良好，提高了機組運行的穩定性與經濟性。

協調控制；供熱機組；供熱負荷；優化

經濟社會的不斷發展要求供熱機組供熱質量越來越高，電網考核標準與行業競爭也要求機組實現更加安全、穩定、經濟的運行［1－2］。供熱機組的供熱量需求在不同季節、不同氣溫情況下有較大變化，協調控制系統需要滿足對各運行方式的適應能力［3－5］。

某發電公司7號機組鍋爐為武漢鍋爐股份有限公司生產的WGZ1025／17.5－6型鍋爐，設計煤種為低揮發分、高灰分的貧煤，采用鋼球磨中儲式熱風送粉制粉系統，四角切圓燃燒。汽輪機為東方汽輪機有限責任公司生產的亞臨界中間再熱、兩缸兩排汽采暖凝汽式汽輪機，型號為C300／273－16.7／0.4／537／537，其中中壓缸排汽五段抽汽至熱網首站。該機組隨著運行時間的增加、供熱面積擴大及煤種變化等因素，機組協調控制系統性能出現明顯下降，不能滿足目前電網考核、冬季供熱性能和機組穩定性要求［6－7］。

1 現有協調控制系統分析

1.1 協調控制系統存在問題

機組運行的穩定性下降，機組主汽壓力、主汽溫度的波動幅度也較大，對機組安全、經濟運行均有不利影響。其問題表現在如下方面。

a.在機組負荷與供熱量變化不大的情況下，整個機組的主要控制參數波動較大，負荷調節精度差，正常情況下實發功率約有±6 MW的波動，最大時波動達到±12 MW。

b.在穩定機組負荷指令下，主汽壓力偏差經常超過0.5 MPa；系統受到擾動后主汽壓力長時間大幅波動，調節過程很長。

c.滑壓運行時參數設定偏低，機組運行穩定性與經濟性降低。

d.主汽溫度和再熱汽溫調節波動較為明顯，穩定負荷下主汽溫度偏差經常超過±6℃，再熱汽溫調節也不能達到規程要求。

1.2 控制策略問題分析

經過對協調控制系統的運行效果與控制策略的分析，發現控制策略存在主要問題如下。

a.機組主控未考慮供熱負荷。由于鍋爐主控前饋設計為通過發電負荷指令信號折算，供熱負荷未納入總負荷內，導致升降負荷過程中，鍋爐主控制器的輸出會大范圍變化，變負荷特性不佳；穩定負荷下，如主汽壓由于擾動發生波動后，會出現長時間振蕩。總負荷未包括供熱負荷也導致滑壓運行時參數設定偏低。

b.協調控制系統參數需優化。主要表現為鍋爐主控調節滯后于汽機主控，鍋爐主控采用的微分作用較弱，而采用的變積分時間算法在穩定負荷下設置的積分時間較短。

c.給粉機下粉異常時主汽壓力波動大。系統使用給粉機的平均轉速作為實際燃料量的反饋信號。由于煤粉存在一定的自流特性，給粉機轉速與其實際給粉量不能實時對應。當下煤粉輸送異常時，燃料量經常會出現較大過調。如給粉機斷粉，燃料量減少，燃料主控指令（給粉機轉速指令）會不斷上升，但實際燃料量并未隨之增加，當給粉機給粉恢復正常時，燃料量已呈明顯超調，引起主汽壓力大幅波動，嚴重時導致切除鍋爐主控自動。

2 優化策略

2.1 供熱負荷引入機組主控

鑒于供熱抽汽量信號波動頻繁，設計供熱抽汽流量經質量判斷、采樣濾波等過程，再經溫度、壓力折算為對應供熱功率；通過主蒸汽流量與發電機功率的換算關系，計算理論功率與實發功率的偏差，通過該偏差疊加一定的偏置動態限制供熱功率的上下限；最后經限速率、限幅后得到供熱負荷量，送到機組主控邏輯，進而實現鍋爐主控前饋、主汽壓設定與實際熱量需求的良好匹配。其邏輯圖如圖1所示。

圖1 供熱負荷計算

2.2 優化協調控制系統參數

在穩定負荷與變負荷下優化了鍋爐主控調節器的參數，適當增強了微分作用，并減弱了穩定負荷下的積分作用。

2.3 抑制煤粉輸送異常對系統的擾動

對一定負荷下的燃料主控指令（給粉機平均轉速指令）變動的幅值與速率進行動態約束。根據總負荷、主汽壓力偏差、煤質校正等參數計算出一定負荷下的給粉機理論轉速，設定給粉機理論轉速與實際轉速偏差的上下限，并在偏差大時限制同方向變化的速率，其邏輯圖如圖2所示。

圖2 燃料指令優化

3 優化后的效果

在優化邏輯投入后，隨著供熱負荷的變動，機組主汽壓力滑壓設定值上升0.1～0.3 MPa；穩定負荷下的功率偏差和主汽壓力波動量減小，主汽壓力受擾動后的調節過程明顯縮短，主、再熱汽溫也更加穩定且便于控制；給粉機下粉不暢對機組的擾動也得到了一定的抑制。

4 結束語

經過對某發電公司330 MW燃煤供熱發電單元機組協調控制系統的研究與優化改進，有效抑制主汽壓力、主汽溫度等主要參數的波動，提高了機組運行穩定性和控制系統對于供熱量變動的適應性，使自動調節品質滿足規程要求，有效提高機組運行的安全性、經濟性。

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Strategy Research and Optimization on Coordination Control Policy of 330 MW Heating Unit

PENG Guo?fu
（Henan Company Technical Information Center of SPIC，Zhengzhou，Henan 450000，China）

The problem of the coordinated control performance of a 330 MW heating unit is analyzed.The coordinated control policy is optimized by introducing heating load to the unit control，parameter optimization and dynamic constraints of fuel control command.It a?chieves good effects in practical application，the stability and economics of the unit are improved.

Coordinated control；Heating unit；Heating load；Optimization

TM621.6

A

1004－7913（2016）04－0008－02

彭國富（1984—），男，碩士，工程師，主要從事發電廠熱控自動化工作。

2016－01－29）