INFIT 系統(tǒng)在超超臨界發(fā)電機組汽溫和協(xié)調(diào)控制中的運用分析

李少冬

（內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資集團有限公司電力工程技術(shù)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，社會各界對于電網(wǎng)容量的需求不斷增加，在這種社會背景下，需要新選擇具有現(xiàn)實意義的方式進行關(guān)于電網(wǎng)容量增加的具體方案實施。但是在目前的電力系統(tǒng)中，超超臨界機組基本上都存在調(diào)節(jié)精度上的問題，尤其是負荷升降速率慢，進一步影響了超超臨界機組的使用精度。針對這一現(xiàn)象，國內(nèi)外對超超臨界機組花費了大量的時間進行研究，在對這些研究成果進行總結(jié)之后，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)是解決機組控制能力不足的有效方式，本文從優(yōu)化系統(tǒng)的角度對這一領(lǐng)域的內(nèi)容進行相應的分析。

1 直流鍋爐控制要求

直流鍋爐管的設(shè)計方式屬于一種去氣泡的設(shè)計方式，所以直流鍋爐并不需要設(shè)計相應的下降管，同時直流鍋爐在設(shè)計上也采用更小管徑的水冷壁，所以總體上而言，直流鍋爐設(shè)計簡單，在制造以及成本上都有著相應的優(yōu)勢，同時直流鍋爐在實際使用中能夠超超臨界壓力參數(shù)進行運行，并且啟停時間優(yōu)良，有著良好的能力響應，實際使用中往往能夠創(chuàng)造更高的受益。這是直流爐和汽包爐相比最為顯著的優(yōu)勢，而從兩者設(shè)計方式和基本結(jié)構(gòu)分析，可以發(fā)現(xiàn)汽水系統(tǒng)不同是兩者之間所存在的主要差距，直流爐在使用中，各個受熱面不存在明顯分界線的熱偏差，所以能夠在實際使用中讓燃料、供水、汽溫調(diào)節(jié)互補影響。從上述特點出發(fā)，對這一領(lǐng)域的內(nèi)容進行分析，可以發(fā)現(xiàn)直流鍋爐發(fā)電機組的設(shè)計方案要從實際角度出發(fā)，其優(yōu)化方式以及優(yōu)化內(nèi)容應當更多的傾向于解決燃燒率和水量之間的平衡關(guān)系，選擇具有現(xiàn)實意義的方式對這一領(lǐng)域的內(nèi)容進行優(yōu)化，尤其是關(guān)于響應速度以及控制精度方面的內(nèi)容，要通過適當?shù)臋z測方式以及多次測試，調(diào)整到最為合適的狀態(tài)。

2 優(yōu)化前運行分析

某發(fā)電公司發(fā)電機組其型號為常用的55MW 超超臨界機組，單元機組的控制方式同市面上其余發(fā)電機組相同，采用常見的分散控制系統(tǒng)，主要是從數(shù)據(jù)采集、鍋爐燃燒控制、熱工自動調(diào)節(jié)、順序控制等幾個方面進行系統(tǒng)控制，該機組在經(jīng)過多年使用之后，存在汽機調(diào)門節(jié)流損失，為此選擇將單閥門修改為多閥門的方式進行優(yōu)化，這一機組在完成優(yōu)化之后，運行效率提升，并且趨向于穩(wěn)定，但是因為設(shè)計中所考慮的煤種和實際使用的煤種存在一定的區(qū)別，在極端狀態(tài)線下容易出現(xiàn)煤水比失調(diào)的現(xiàn)象，尤其是在鍋爐負荷大幅度發(fā)生變化時，這一情況更是尤為常見。

在對這一情況進行分析之后，總結(jié)出如下內(nèi)容，機組主氣壓在偏離設(shè)定之后，UI 存在震蕩波形，而在具體的使用中鍋爐往往會超壓運行，所以在原滑壓定值進行相應偏置時，機組運行的經(jīng)濟性會受到相應的影響。另一方面，還發(fā)現(xiàn)在該機組存在散熱問題，因為需要頻繁的進行溫度控制，減溫水電電動閥門使用頻率過高，也導致整個機組運行效益降低。

圖1

3 INFIT 系統(tǒng)改造

3.1 INFIT 系統(tǒng)汽溫和協(xié)調(diào)控制策略

火電機組在實際使用中，存在諸多非正常運行現(xiàn)象，從本質(zhì)上而言就是在控制協(xié)調(diào)方面存在一定的問題。關(guān)于該領(lǐng)域的問題主要是在工況和煤種發(fā)生改變時，被控對象的動態(tài)特性持續(xù)降低，導致了過程滯后以及慣性差距變大。所以采取常規(guī)的方式進行狀態(tài)性能轉(zhuǎn)化，并不能夠形成有利的局面，所以在進行反饋以及解決其余擾動的相關(guān)問題時，要從多方面考慮這一問題，設(shè)計出相應的優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制模式，對上述問題進行解決。將模糊控制運用于具體的管理中，遵循上述準則，將INFIT 系統(tǒng)的優(yōu)化原理羅列成如圖1 所述的內(nèi)容。

采用預測控制技術(shù)作為閉環(huán)控制的核心環(huán)節(jié)。INFIT 系統(tǒng)的控制方式還是當前技術(shù)領(lǐng)域常用的一種前饋+反饋進行相互調(diào)節(jié)相互促進的控制模式，這種控制模式所存在的控制策略和傳統(tǒng)的DCS 存在著許多差異，在本質(zhì)上而言，這種控制方式會將原有的PID 控制進行取代，從而能夠形成對外來變化趨勢的提前預測和測量，保證了控制效果，在機組協(xié)調(diào)能力以及抗干擾能力上，也可以因為這一功能，大幅度提升運行的效率。

對機組運行特性參數(shù)進行全工況實時校正。常規(guī)的控制策略在具體的運行中，并不會將相關(guān)的控制參數(shù)進行修訂，所以其關(guān)于機組工況的相關(guān)變化難以有著相應的優(yōu)良表現(xiàn)，關(guān)于INFIT 系統(tǒng)在這方面的優(yōu)勢，可以簡單的總結(jié)為一種競爭型的審計網(wǎng)絡(luò)算法，其可以實時的完成關(guān)于機組運行和控制系統(tǒng)的及時修正，并且這一系統(tǒng)在運行過程中，其實是處于一個不斷優(yōu)化的狀態(tài)下，所以能夠向著更加優(yōu)良的方向所前進。

3.2 INFIT 控制系統(tǒng)安全性分析

在實際操作中，可以將INFIT 系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成一個DPU 轉(zhuǎn)移到DCS 系統(tǒng)中，這樣，就能夠保證原有的系統(tǒng)之間在控制邏輯上的完全保留，只需要增加少部分控制邏輯，就能在實際運用中實現(xiàn)DCS 系統(tǒng)和INFIT 系統(tǒng)的良好轉(zhuǎn)化，這種能夠?qū)CS 和INFIT 系統(tǒng)融合成一體的操作模式，在具體的使用中有著極大的優(yōu)勢，能夠在實際系統(tǒng)中搭載多方面的信息，并且通過通信融合為一體，從而在通信數(shù)據(jù)監(jiān)測上能夠借助多種技術(shù)的手段，來進一步保證檢測結(jié)果的準確性。

4 應用效果評估

4.1 優(yōu)化系統(tǒng)安裝和調(diào)試

該機組在進行優(yōu)化之后，進行了進一步的DCS 組態(tài)修改及靜態(tài)調(diào)試，可以發(fā)現(xiàn)在INFIT 投運后AGC 控制和主汽壓力、溫度穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能上更為優(yōu)異。

4.2 優(yōu)化后機組調(diào)節(jié)參數(shù)分析

在INFIT 系統(tǒng)投入到實際使用中之后，該機組的各項參數(shù)都向著更好的方向發(fā)展，尤其是在擾動工況下，其運行效率以及運行狀況也更加的趨向于穩(wěn)定狀態(tài)，從最低負荷上升到最高負荷時，機組主汽壓力的動態(tài)偏差在整個過程中沒有超過3.3MP，主汽溫差也被降低到4℃以內(nèi)，為了更好的促進該機組的良好運轉(zhuǎn)，不斷的對系統(tǒng)進行調(diào)整，最終將調(diào)解精度被控制在0.12%以內(nèi)。

4.3 優(yōu)化綜合評估

（1）機組運行更加平穩(wěn)。由于采用了預測控制等先進技術(shù)，穩(wěn)態(tài)工況下機組主汽壓力、主汽溫度的波動幅度在（±0.2MPINFIT/±3.0℃）范圍內(nèi)；變負荷工況下，上述參數(shù)波動在（±0.3MPINFIT/±5.0℃）內(nèi)，提高了機組運行的穩(wěn)定性，從根本上防止鍋爐超溫、超壓。（2）機組運行中的燃料、給水波動大幅減小。5 號機組在INFITGC 運行中的燃料、 給水等控制量的波動幅度較優(yōu)化前減小60%左右，對于減小機組設(shè)備磨損、延長鍋爐金屬管材壽命、減少爆管極為有利，提高了機組的安全性。（3）保證機組在額定工況下運行。由于調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，徹底改變了系統(tǒng)投入前降低參數(shù)運行的局面，最大限度地提高機組經(jīng)濟性。

5 結(jié)語

INFIT 系統(tǒng)在直流鍋爐發(fā)電機組進行應用，可以有效的提升機組的控制精度，尤其是在主氣壓力、溫度調(diào)解水平上，可以大幅度對控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，保證經(jīng)濟性的同時，安全性也能夠得到提升，并且在用INFIT 系統(tǒng)進行優(yōu)化之后，控制精度將會得到進一步增加，可以發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在直流鍋爐發(fā)電機組的控制中有著極大的現(xiàn)實意義。