300MW CFB機組壓力偏差對負荷控制的影響與優化

洪喜彬

摘 要：本文介紹了300MW CFB機組協調控制過程中壓力偏差對負荷控制的影響，通過分析壓力偏差成因，對調整方式進行優化，使300MW CFB機組負荷跟蹤更加快速、平穩。

關鍵詞：CFB；壓力偏差；控制；跟蹤

中圖分類號：TK223.7 文獻標識碼：A

0.引言

云河發電有限公司C廠為2×300MW CFB機組。汽機DEH為OVATION，DCS為國電智深EDPF NT Plus。

根據國電DCS機爐協調邏輯設計，在變負荷過程中，須保持主汽壓力實際值與協調滑壓曲線設計值偏差在±1MPa以內，才能保證實際負荷對目標負荷的跟蹤。然而在實際運行中，頻繁發生主汽壓力偏差值大于±1MPa而導致負荷控制閉鎖現象，造成機組負荷跟蹤滯后，AGC負荷速率不合格等情況。本文以一次變負荷控制過程為例，分析產生壓力偏差的成因，對調整方式進行優化來解決問題。

1.事件經過

2016年8月10日07∶50，#5機組接收到AGC指令，負荷由180MW逐步加至300MW。加負荷前，主汽壓力為12.58MPa，汽機閥位為224.8MW，控制模式為旁路模式。07：50，AGC加負荷至250MW指令下達，機組開始響應，鍋爐主控增加給煤量，汽機主控增加閥位開度，值班員調整一、二次風量以配合燃燒改變鍋爐熱負荷，一次風量466.8kNm3/h。08：26，機組負荷到達252MW。08：33，AGC加負荷至250MW指令下達，機組開始響應，09：17機組負荷到達303MW，一次風量達548.2kNm3/h。在整個加負荷過程中，由于鍋爐熱負荷先于滑壓曲線要求的熱負荷值，主汽壓力先于滑壓曲線要求的壓力值，產生了壓力偏差，引起協調負荷控制閉鎖動作，目標負荷跟蹤遲滯，AGC負荷速率達不到要求。

2.壓力偏差成因分析

2.1 機組控制方式

機組控制方式有基本方式、鍋爐跟隨、汽機跟隨、協調控制。

2.2 主汽壓力控制方式

主汽壓力控制有定壓方式和滑壓方式。當主汽壓力控制未投入時，壓力定值跟蹤實際壓力以實現手/自動的無擾切換，并用滑壓偏置來修正壓力的前饋信號。

2.3 #5機組從接收至AGC指令并響應，至實際負荷到達目標，實際滯后時間為22min，此跟蹤性能遠遠達不到AGC速率要求。首先從入爐煤摻燒均勻性開始分析，著重檢查了入爐煤低熱化驗值偏差，并核對AGC指令的接收和協調響應等邏輯，都沒有發現問題。

在集中分析協調的性能和邏輯時，隨著思路的開拓和分析的深入，有一個被忽略的細節，那就是一次風量的均勻性。對于循環流化床鍋爐而言，一次風量除控制床溫和補充燃燒初始氧量外，還用于控制爐膛懸浮段的顆粒濃度，從而控制鍋爐熱負荷的變化。由于入爐煤為揮化份在40%左右的褐煤且容易破碎，在變負荷的過程中，當一次風量不匹配，則容易引起鍋爐熱負荷超前或滯后于滑壓運行曲線要求，從而出現壓力偏差。

通過對一次風量歷史曲線分析，在AGC指令下達后，爐主控和機主控會同時接收協調指令，這時汽機調門開始響應并逐步開大或關小以跟蹤負荷，同時燃料主控開始輸出，總煤量會有一個小躍升或下降，以配合汽機主控的瞬時動作。之后鍋爐熱負荷逐步變化，以滿足汽機主汽門前壓力的變化需求。負荷控制熱控邏輯如圖1所示。

而鍋爐熱負荷的變化量主要由鍋爐燃燒工況決定，對于循環流化床鍋爐而言，懸浮段顆粒的濃度決定帶負荷的能力，因此，一次風量的控制影響占據主導地位。在變負荷的過程中，一次風量的控制超前或滯后于滑壓曲線的要求值，則容易引起鍋爐熱負荷的超前或滯后，從而導致壓力偏差出現，閉鎖負荷控制。

經過邏輯分析和歷史曲線對比，發現一次風量的控制特性，是導致壓力偏差的主要原因。因此，要解決的問題就是進行一次風量控制的量化，優化特性。

3.解決方法

（1）進行一次風量標定和試驗，將一次風量進行修正，不僅量化一次風量操作，還為節省風機電耗打下基礎。同時綜合試驗數據，量化變負荷一次風量控制。圖2為試驗前后數據對比。

（2）將風量控制數據細化制作成座簽的形式放集控室操作臺指引操作人員操作。

（3）通過試驗，量化變負荷過程滑壓偏置的設置，優化協調控制過程滑壓偏置的影響。將壓力偏差閉鎖值由原來的±1.0MPa修改為+1.4MPa和-1.3MPa，使協調參數更符合循環流化床機組的特性；將滑壓偏置設置納入標準化管理，有效提高協調控制的穩定性，增加了機組的調節性能。同時在投入AGC時，用滑壓方式。負荷上限設定為300MW，負荷下限定為180MW。負荷變化率設定范圍：4.0～4.5MW/min。滑壓偏置在負荷穩定時設置在-0.1MPa；在加減負荷時可以按實際需求設定。圖3為新控制邏輯圖。

結語

本文通過對入爐煤質、協調性能及運行操作的分析，找到了導致機組在變負荷過程中產生壓力偏差閉鎖負荷控制的原因，發現一次風量控制對純燒褐煤鍋爐熱負荷的影響，通過試驗制定措施解決問題，既量化了一次風量控制，也優化了DCS協調控制參數，對大容量CFB機組運行和參數優化有一定參考價值。

循環流化床鍋爐的特性和控制研究是一個復雜的問題，只有不斷地跟蹤和分析，才能應對技術變革過程中不斷出現的各類新問題。同時利用跟蹤和試驗數據來細化操作，才能不斷提高操作技能并確保機組安全、穩定運行。

參考文獻

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