某熱電廠機組機爐協調控制系統優化

張雄飛

摘 要：本文基于筆者的實際工作經驗，針對某熱電廠機組機爐協調控制系統的實際運行情況加以分析，進而針對性的提出了優化方案。

關鍵詞：熱電廠;機爐協調;熱值

一、序章

機爐協調控制系統是熱電廠機組運轉的中樞系統，在熱電廠的運作過程中發揮著重要的作用。當前隨著國內電力需求的變化，熱電廠的機組機爐協調控制系統也需要進行整體的運作優化，才能夠日益增長的電力需求。本文基于筆者的實際工作調查，基于某熱電廠的實際機組機爐協調控制系統進行優化，幫助系統進一步滿足機組啟動和停止時的滑壓運行和定壓運行的需求，希望能夠為相關系統設計提供借鑒。

二、案例分析

某熱電廠隸屬某油田電力集團，該集團下轄若干油田電力廠、熱電廠、燃機電廠、設計院等企業，該集團年供電能力100億kW·h，年發電能力30億千瓦時，年供電能力1800萬 GJ，是當地的龍頭企業。某熱電廠隸屬該集團四座發電場之一，負責周邊區域居民的熱電需求，總裝機容量150MW，供熱能力達1100萬GJ。某熱電廠150MW機組機組機爐協調控制系統，是該熱電廠整體運行的關鍵，能夠確保在準確滿足負荷的前提下提高機組機爐的穩定性，但該機組機組機爐協調控制系統的適用情況是滿負荷穩定工況，如果相關工況發生了變化，機爐協調系統就無法做到快速滿足需求，該問題已經為某熱電廠的機組運行帶來了一定的經濟問題。基于某熱電廠的實際需求，筆者計劃從兩個方面來對已有系統進行設計。

1.送風量測量方面

在送風量測量方面，筆者計劃利用網格法提高氣體流量測量的準確性。傳統的氣體流量測量方法往往需要光滑的內壁和較長的直管段才能最大程度的提高其準確性，這在電廠鍋爐的風煙道中無法做到，所以傳統氣體流量測量的結果有著一定程度的誤差。而網格法能夠很好的減小這類誤差，網格法顧名思義就是在電廠鍋爐的風煙道內設置多個測量點，進而得到風煙道內的氣體平均流速，基于次數據來對氣體流量測量結果加以修正。當前利用網格法的相關技術有防堵陣列式風量測量技術，能夠很好的實現上述構想，在防粉塵阻塞的同時提高測量準確度。同時應用于該技術的測量裝置能夠對自身的灰塵情況進行快速清除，最大程度減小因壓損而出現的誤差。所以筆者依據該熱電廠的實際經濟情況，計劃采用防堵陣列式風量測量技術來對現有的測量結果加以優化。同時加裝配套的硬件和軟件設施，對該裝置進行智能化設置，進而滿足某熱電廠的實際需求。

2.熱值方面

傳統的協調控制策略針對煤質的不同沒有進行有效的區別，進而對熱值沒有進行精準性的測量，降低了系統的適用性。所以針對不同的煤質來對現有的煤種進行智能化處理，其原理在于通過鍋爐主控指令，來對給煤量反饋信號進行智能化的識別，進而對后續的鍋爐出力進行選擇。如果鍋爐主控指令檢測到實際的蒸發量比設計蒸發量小，說明鍋爐內的實際煤種其發熱量低于設計煤種，如果鍋爐主控指令檢測到實際的蒸發量比設計蒸發量大，說明鍋爐內的實際煤種其發熱量高于設計煤種。針對實際結果來建立相關的模型，進而得出相應熱值校正模型，對測量結果加以修正。

三、機組機爐協調控制系統優化

1.汽機系統分析及主控邏輯優化

汽機主控是協調控制系統與數字電液控制系統的連接部分，可手動增減數字電液控制系統指令改變汽輪機負荷。為了增加機組的穩定性，在汽機主控程序中，新設計了主汽壓力拉回回路，依據歷史數據，推薦壓力偏差輔助調節功能塊F（X）參數，參考該參數制定F（X）功能塊曲線函數規則，即主汽壓力控制偏差超過±0.4MPa時，汽機主控在控制機組負荷的同時會協助鍋爐主控控制主汽壓力，根據壓力偏差對應修正負荷偏差的函數關系，利用汽機主控對鍋爐側進行輔助調壓。

F（X）的功能邏輯表現為：輸入主蒸汽壓力偏差信號，在慣性環節對信號進行處理，然后通過F（X）功能塊來對處理過的信號進行調節，得出負荷偏差信號，進而輸入到汽機主控控制功能塊中進行調整，最后利用來數據來輔助調壓。

基于該系統實際的運行情況，主蒸汽壓力偏差為-1MPa時，負荷偏差為-10MW，主蒸汽壓力偏差為-0.4MPa時，負荷偏差為0MW，主蒸汽壓力偏差為0.4MPa時，負荷偏差為0MW，主蒸汽壓力偏差為1MPa時，負荷偏差為10MW，

依據系統特性曲線及歷史數據，推薦負荷指令與汽機主控輸出參數，其中汽機主控輸出為汽機主控程序依據負荷指令向數字電液控制系統系統發出的控制信號，控制汽機側設備。負荷指令為0MW時，汽機主控輸出為0%，負荷指令為330MW時，汽機主控輸出為100%。

所以基于上述測量結果，筆者認為應該在PID模塊的設定值上增加慣性環節，進入PID負荷指令信號增加慣性處理回路。同時在3個功率實測信號的中值選擇信號處，增加慣性環節進行濾波處理，降低干擾。

2.鍋爐系統分析及主控邏輯優化，

在鍋爐系統分析及主控邏輯優化方面，首先需要依據相關符合，在鍋爐主控針對壓力偏差的積分和比例部分給出測定的基本值。繼而主蒸汽壓力偏差變化率對鍋爐主控修正，主蒸汽壓力偏差的變化率乘以一個系數加入鍋爐主控修正量，減小鍋爐的主蒸汽壓力波動。使控制系統趨于穩定。需要機組負荷指令對鍋爐主控輸出的前饋控制，對此作用進行加強。同時加強鍋爐變負荷過程中對鍋爐主控的動態增加量。

3.燃料系統分析及主控邏輯優化

燃料主控接收來自鍋爐主控的輸出指令，其下游帶有偏置功能塊對六層給煤機進行控制。查詢機組常用煤種相關參數，了解實際燃燒狀況，針對問題將燃料主控控制邏輯進行優化。新增熱值校正校正回路可以改善由于煤質變化帶來的對協調控制系統系統參數的不適應。新增的熱值校正回路，在協調控制系統方式下可以實時、在線、閉環、后臺運行，不需要運行人員人工干預。此外熱值校正可以克服當前運行機組燃燒煤種的發熱量擾動對機組運行的干擾。

4.調節方式

由于機組的直接能量平衡調節方式并不能完全補償單元機組協調控制系統的全部非線性特性，因此，在大范圍變負荷時，自適應能力不強，主汽壓力跟蹤差。針對以上問題，將原有的直接能量平衡調節方式更換為間接能量平衡控制，同時增加其他必要的調節手段如自適應參數等先進控制策略，增強機組控制系統在不同工況下、在同一工況下不同煤質狀況的適應性。

四、總結

依照后續的試驗情況，在對機爐協調控制系統進行優化之后，該機組的變得更加的智能化和自動化，負荷相應的速度加快的同時減小了功率波動，大幅度降低了工作人員的操作量。總而言之，機組機爐協調控制系統還需要結合當地的實際供熱政策、經濟發展、居民用電習慣等條件進行調整，才能更好的因地制宜制定出相應的機組機爐協調控制系統優化方案。本次所設計的相關方案還需要結合更多的變量進行調整，筆者在以后的工作生活中也將繼續深入此方面的研究，共同為我國當前的能源領域發展做出貢獻。

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