燃煤電廠集控運行與機組協(xié)調控制

摘 要：燃煤電廠生產(chǎn)要求不斷提高，需要加大投入力度，引進更多新形設備與技術，來完善生產(chǎn)系統(tǒng)，并提高系統(tǒng)運行安全性與穩(wěn)定性。相應隨著系統(tǒng)復雜程度的不斷增加，對系統(tǒng)運行控制工作有著更為嚴格的要求，而集控運行方式現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應用到電廠中，在此基礎上在通過機組協(xié)調控制，可以通過統(tǒng)一管理調控，來保證生產(chǎn)系統(tǒng)的有效運行。文章對燃煤電廠集控運行以及機組協(xié)調控制進行了簡要分析。

關鍵詞：燃煤電廠；集控運行；機組協(xié)調控制

為滿足社會生產(chǎn)生活需求，燃煤電廠機組容量不斷加大，相應電網(wǎng)對負荷調節(jié)性要求也更高，需要在現(xiàn)有基礎上對協(xié)調控制系統(tǒng)做更進一步的完善。集控運行是電廠自動化控制的主要方式，其中協(xié)調控制也是重要組成部分，以提高電廠生產(chǎn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與可靠性為目的，需要結合電廠生產(chǎn)特點，對控制系統(tǒng)的優(yōu)化進行分析。

1 燃煤電廠集控運行系統(tǒng)分析

集控運行管理系統(tǒng)為電廠指揮監(jiān)控中心，對機組DCS、輔助車間程控系統(tǒng)PLC等系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行收集，并對所有數(shù)據(jù)進行分析，并作為歷史資料進行存儲。集控運行管理實施的對象為整個生產(chǎn)系統(tǒng)，通過對每個環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)的收集、分析，來對下一步管理工作的實施提供數(shù)據(jù)支持，確保管理工作實施的合理性與有效性[1]。集控運行管理系統(tǒng)為電廠自動化管理的主要部分，將其與機組協(xié)調控制相結合，對生產(chǎn)流程進行管理，利用集控管理系統(tǒng)存在的歷史數(shù)據(jù)為基礎，來分析不同子系統(tǒng)之間的關系，確定其中存在的不足，采取措施來對生產(chǎn)總系統(tǒng)配置進行優(yōu)化，消除存在的運行缺陷，并通過實時監(jiān)控來確保生產(chǎn)活動的正常運行，減少各類故障問題的發(fā)生。

2 電廠協(xié)調控制系統(tǒng)應用優(yōu)化方向

2.1 調節(jié)器變參數(shù)控制

當系統(tǒng)負荷發(fā)生變化時，會在一定程度上削弱負荷調節(jié)器調節(jié)作用，其中起作用的主要為負荷前饋信號。待系統(tǒng)維持到穩(wěn)定狀態(tài)后，目標負荷與實際負荷差異較低時，結束前饋信號動態(tài)過程。基于此特點，想要縮短達到目標負荷的要求，可以采取改變調節(jié)器參數(shù)的方式，來增強調節(jié)器調節(jié)能力。另外，利用目標負荷與實際負荷存在的偏差，可以通過調整校正調節(jié)器積分與比例系數(shù)參數(shù)來縮小，可以有效解決快速動態(tài)響應與穩(wěn)態(tài)平穩(wěn)矛盾。

2.2 給水自動調節(jié)優(yōu)化

2.2.1 中間點溫度

為確保中間點溫度設定的合理性，可以利用分離器出飽和蒸汽壓力對應的溫度，以及根據(jù)實際運行狀態(tài)，由操作人員通過手動偏置與減溫水比例的方式進行處理。其中，利用減溫水流量所占總給水流量比值法進行校正，可以彌補手動偏置處理存在的偏差，使得溫度調整合理性更高。

2.2.2 給水流量

生產(chǎn)活動中如果采取手動給水操作，主調節(jié)器輸出量會隨著水量變化而變化，并且給定值也會跟隨中間點溫度發(fā)生變化。而如果選擇用自動給水方式操作時，給水流量設定值由中間溫度PID來控制實現(xiàn)。PID計算時增加了機組負荷指令、水冷壁出口集箱溫度與鍋爐主控前饋作用，其中負荷指令目的是確保給水可以與燃料量變化同步，來確保煤水比維持在一定穩(wěn)定狀態(tài)[2]。一般情況下，正常機組運行水與各磨組燃料量經(jīng)驗比值穩(wěn)定，一旦燃料量發(fā)生變化，煤水比發(fā)生變化，就會造成給水流量增加。

3 燃煤電廠協(xié)調控制系統(tǒng)設計方案分析

3.1 軟件系統(tǒng)設計

3.1.1 軟件架構

主要包括客戶端與服務端兩層結構，即C/S架構形式，可以通過兩端硬件環(huán)境優(yōu)勢，合理分配任務管理內(nèi)容，來控制系統(tǒng)運行成本。承擔服務端的為兩臺服務器，兩者之間能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時通訊，起到冗余作用，即便其中一臺服務器故障，系統(tǒng)也可以通過自動切換的方式轉移到另一臺服務器端，確保系統(tǒng)安全運行[3]。承擔客戶端的為操作員站，主要完成客戶端信息向服務器的傳遞，服務器為客戶端服務，此種架構形式可以充分發(fā)揮客戶操作員站處理能力，在客戶端處理后再傳送給服務器。

3.1.2 功能模塊

在對電廠協(xié)調控制系統(tǒng)進行設計時，可以將其與集控運行管理系統(tǒng)相結合，通過對各子系統(tǒng)運行狀態(tài)信息的分析，將其作為協(xié)調控制的基礎。基于此可以將整個系統(tǒng)的控制模塊分為將主控系統(tǒng)、汽機主控、鍋爐主控以及子系統(tǒng)等四部分，并且每個模塊又分為多個子模塊，來實現(xiàn)協(xié)調控制系統(tǒng)功能的正常運行。其中，結合燃煤電廠生產(chǎn)特點，重點為汽輪機與鍋爐主控系統(tǒng)，主要功能是維持鍋爐、汽輪發(fā)電機正常運行，在負荷變化率較大情況下，兩者之間能夠保證能量平衡，來確保主蒸汽壓力的穩(wěn)定，由此可見兩者相互聯(lián)系、相互影響，如果一個出現(xiàn)故障勢必會對另一系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響。

3.2 硬件系統(tǒng)設計

3.2.1 網(wǎng)絡架構

主要包括現(xiàn)場控制層、系統(tǒng)服務層、檢測控制層三部分。第一，現(xiàn)場控制層。將現(xiàn)場控制站DPU與數(shù)據(jù)采集DPU站集中安裝在與主控室相鄰電子設備室內(nèi)，主要負責接收傳感器、變送器傳輸?shù)男盘枺⒗妙A先設定控制策略進行邏輯運算，將最終結果傳輸給現(xiàn)場執(zhí)行器[4]。第二，系統(tǒng)服務層。即系統(tǒng)服務器，利用冗余網(wǎng)實現(xiàn)與監(jiān)控層計算機、控制器連接，實現(xiàn)收據(jù)信息的接收與發(fā)送。第三，監(jiān)測控制層。包括操作工程師站、操作員站等，主要實現(xiàn)與服務器的實時通訊，完成各項信息的傳輸。

3.2.2 功能模塊

（1）主控系統(tǒng)。對電網(wǎng)自動調度系統(tǒng)傳輸?shù)腁CC負荷指令，以及運行人員手動調整負荷指令進行限速、限幅處理。如果機組主要輔機出現(xiàn)運行問題，保證機組能夠自動進入相應控制系統(tǒng)，將負荷調整到相應目標值。

（2）鍋爐主控系統(tǒng)。可以在自動模式與手動模式下運行，與汽輪機主控系統(tǒng)在機組不同運行條件下來完成控制功能，指令間的鍋爐輸出與負載匹配關系。鍋爐主控系統(tǒng)具有主蒸汽壓力閉環(huán)控制能力，以及負荷質量前饋控制功能，來確保輸入能量符合電廠鍋爐節(jié)能要求。其中，前饋控制可以起到“一定概調”作用，即對鍋爐輸入、輸出量關系失衡狀態(tài)進行調整，確保將能量失衡限制在較小范圍內(nèi)。

（3）汽機主控系統(tǒng)。汽機主控是協(xié)調控制系統(tǒng)的執(zhí)行結構，主要負責協(xié)調整個汽輪機整體控制控制，完成各項指令的下達，確保汽機生產(chǎn)活動的正常開展，要求其一般情況下應處于自動狀態(tài)。汽機主控是機組級協(xié)調控制系統(tǒng)與DEH等系統(tǒng)的中間層控制系統(tǒng)，下達指令有由DEH來完成汽輪機調速汽門開度的控制，確保可以獲得足夠的蒸汽量，滿足機組負荷要求，并使得生產(chǎn)系統(tǒng)中鍋爐與汽輪機能夠處于一個相對平衡的狀態(tài)。其中，在機跟爐模式下，汽機控制對象為主蒸汽壓力，而主蒸汽壓力由負荷壓力函數(shù)生成。

4 結束語

燃煤電廠機組運行負荷不斷增加，對控制管理系統(tǒng)的要求也更為嚴格，基于生產(chǎn)實際需求，可以從集控運行管理與機組協(xié)調控制角度出發(fā)，做好兩者的研究分析，提高兩者相互聯(lián)系效果，提高所有子系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與可靠性。

參考文獻

[1]侍述成.300MW火電機組協(xié)調控制系統(tǒng)在LN2000DCS中的實現(xiàn)

[D].華北電力大學，2012.

[2]郝永利.600MW機組RB控制策略研究[D].華北電力大學，2012.

[3]朱傳鵬.1000MW超超臨界機組協(xié)調控制系統(tǒng)設計及其改進[D].燕山大學，2014.

[4]張鶴飛.600MW亞臨界機組協(xié)調控制系統(tǒng)仿真研究[D].上海交通大學，2013.

作者簡介：陳毅藝，男，廣東茂名人，學歷：本科，工作單位：廣東省粵電集團有限公司珠海發(fā)電廠，運行副值，研究方向：機組協(xié)調控制與集控運行。