DEB在某自備電廠協調控制中的應用和常見故障分析

郝昌銘

摘 要：文章以某自備電廠2×300MW機組DEB設計和運行情況為背景，闡述并分析了采用直接能量平衡（DEB）策略的協調控制系統技術原理、工程實現、過程實際響應以及運行效果。特別是對近兩年來DEB出現的故障進行詳細的分析和總結。

關鍵詞：自動控制理論；火電廠；熱工自動化；應用研究

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0164-03

1 DEB原理分析

1.1 直接能量平衡控制系統以直接能量平衡信號（P1*Ps/Pt）作為燃料的指令信號，熱量信號（P1+dPd/dt）作為燃料的反饋信號，這樣構成的系統具有以下特點：對燃料控制過程的同時就控制了壓力，其原理為燃料控制器的控制始終應保證控制器的輸入信號相等，得到以下關系：P1*Ps/Pt=P1+dPd/dt，在穩定工況下dPd/dt基本為零，以上等式為：P1*Ps/Pt=P1，運算中抵消等式兩邊P1，得到：Ps/Pt=1由此保證了Pt=Ps，熱量信號度量了進入爐膛燃料的總發熱量而與燃料的數量無關，這樣構成的控制系統克服了由于燃料變化導致發熱量變化從而使機組的能量平衡發生變化。

1.2 （DEB）燃燒控制功能設計：燃燒控制系統具有兩部分，一部分是直接能量控制系統，另一部分是燃料控制系統。（圖3所示）

圖1、圖2所示為直接能量平衡原理在單元機組協調主控系統SAMA圖。

2 DEB工程實現

2.1 本文主要分析機組在定壓方式運行工況下，如圖1、圖2、圖3所示，某自備電站DEB控制器直接能量平衡信號（P1*Ps/Pt）作為燃料的指令信號（前饋），熱量信號（P1+dPd/dt）作為燃料的反饋信號，輸出做為燃燒控制器的指令信號，燃燒控制器的反饋信號采用直接測量的燃料量，最終由燃燒控制器控制各個給煤機的給煤量。

2.2 由圖1、圖2、圖3仔細分析還可以看出，在汽機調門維持不變的情況下，P1/Pt 維持一定，改變壓力設定值Ps即改變了鍋爐的燃料指令，從而達到了控制負荷的目的，也就是說直接能量平衡信號不但適用于定壓控制方式，而且也適用于滑壓運行方式。由于采用了直接能量平衡信號，降低了汽機調門動作對鍋爐出口壓力的動態影響，從而提高了在變負荷工況下機組對負荷的響應性。

2.3 某自備電站進入鍋爐的燃料量具有煤、焦爐煤氣和高爐煤氣三種，在控制系統內將焦、高爐煤氣按照各自的關系計算為燃煤值。系統增加燃料控制系統的目的主要是根據直吹式制粉系統燃料可以直接測量的特點，利用燃料測量快速性的特性增加控制系統的內環，主要用以克服燃料的擾動給系統造成的影響。

3 DEB定壓控制方式下機組實際出現問題分析

在機組穩定運行時，DEB可以快速穩定的維持機組能量平衡，但是在這兩年來的實際運行中，多次出現DEB波動大，導致DEB解自動。

導致DEB波動大的原因大致有：

GV3調門波動，導致調節級壓力急劇變化，相應的熱量信號也隨之變化，DEB控制器設定值與測量值偏差增大，輸出出現波動，進而導致燃燒控制器大幅度的增減給煤量，最終能量平衡被打破，DEB解自動。如圖4。

進入爐膛的燃料量瞬間發生大的變化，導致汽包壓力以及機前壓力發生變化。（如圖2所示汽包壓力作為熱量信號，當汽包壓力突然變化，則dPd/dt發生很大變化，從而導致熱量信號發生變化），而機前壓力變化會使能量需求信號跟熱量信號朝相反方向變化，進而出現DEB波動大；如圖5實時曲線：當時運行人員投入一臺磨煤機（未投自動），瞬時投入10噸煤，導致熱量信號從57.33上升到60.35，燃料指令從113下降到80，這時機前壓力已經從16.12MPA升高到16.88，能量需求信號由于機前壓力的升高快速從58.48下降到56.47。最終燃料指令輸出到60t/h，已經達到DEB輸出下限，出現超調現象，最終導致燃料大幅度波動，DEB解除自動（運行手動解除）。如圖5。

在機組升降負荷過程中，由于運行人員操作原因導致風、煤、水配比不佳，（由于兩臺機組送風機均未投過自動，燃料燃燒的穩定性只能通過運行人員手動操作維持），所以也會導致DEB出現波動；如圖6送引風控制系統所示，送風控制未投自動。

由于某自備電廠屬于煤-摻燒煤氣的新型環保機組，故當低負荷運行時，由于摻燒煤氣量占總燃料量的比重很大，且煤氣不參與DEB調節（煤氣量折合成煤量參與燃料量計算），由于煤氣流量、壓力、熱值極其不穩定，從而使燃料控制頻繁動作，只能通過調節給煤量來維持煤氣波動導致的能量失衡，當煤氣量波動較大時，燃料控制會出現較大的震蕩，從而導致DEB出現波動。不再附實時曲線圖說明，燃氣系統畫面如圖7。

3 結束語

文中分析了采用直接能量平衡策略的協調控制系統技術原理、工程實現、過程實際出現的問題，由機組的實際運行工況得出，當機組在200MW以上運行時且磨煤機三臺以上運行時，DEB調節能夠很好的維持機組能量平衡，當低負荷運行或者煤氣摻燒比例過大，磨煤機投入少于三臺，DEB會出現波動和超調現象。總而言之，直接能量控制思想由于其控制穩定、快速等特點，在火電廠得到了廣泛的應用，但無法避免由于人為因素或者實際運行工況導致波動情況。加強對設備的維護，加強對維檢、運行人員技能水平的提升都是提高機組效率的方法。

參考文獻：

[1]首鋼自備電廠2×300MW機組CCS操作員手冊[Z].

[2]首鋼自備電廠2×300MW機組CCS SAMA圖[Z].endprint