加強(qiáng)電廠集控運行與機(jī)組協(xié)調(diào)控制探析

劉澤濤

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010206）

0 引言

電廠集控運行包括集中管理與分散控制，主要負(fù)責(zé)電廠機(jī)組的運行、調(diào)節(jié)、控制和技術(shù)管理，確保電廠機(jī)組高效運行。機(jī)組協(xié)調(diào)控制是控制機(jī)組內(nèi)外能量合理配合，使其保持平衡，并調(diào)節(jié)壓力和功率之間的沖突矛盾，確保機(jī)組對外功率和調(diào)頻能力，有效控制蒸汽壓力誤差。強(qiáng)化電廠集控運行與機(jī)組協(xié)調(diào)控制，可以有效確保機(jī)組穩(wěn)定運行，提升電廠生產(chǎn)管理水平。

1 電廠集控運行

1.1 電廠集控運行系統(tǒng)概述

集控運行系統(tǒng)是現(xiàn)代電廠的核心系統(tǒng)之一，實踐應(yīng)用中效果良好，對電廠的安全穩(wěn)定運行具有積極作用。通過集控運行系統(tǒng)可以實現(xiàn)對電廠機(jī)組運行實時控制，收集機(jī)組運行狀態(tài)和生產(chǎn)狀況等信息，及時進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使機(jī)組保持最佳的運行狀態(tài)，降低機(jī)組故障率，提升運行效率，使電廠保持良好的生產(chǎn)狀態(tài)。

1.2 電廠集控運行方面存在的問題

目前，電廠集控運行的問題主要有以下2 方面：①電廠主汽壓力系統(tǒng)雖然采用間接能量平衡系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化了功能，但是由于該系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中存在缺陷，其協(xié)調(diào)退位功能與電廠現(xiàn)實情況不符，存在一定的安全隱患，會影響電廠運行效益[1]；②電廠再熱氣溫系統(tǒng)在功能上存在缺陷，在實際運行過程中，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)時的控制效果不佳，對集控運行造成一定影響。

1.3 優(yōu)化措施

針對上述問題，具體可以采取以下2 方面措施：①技術(shù)人員合理控制主汽壓力系統(tǒng)的參數(shù)，發(fā)揮負(fù)荷調(diào)節(jié)器的作用，彌補(bǔ)間接能量平衡系統(tǒng)的功能缺陷，使之適應(yīng)電廠現(xiàn)實生產(chǎn)情況[2]；②電廠再熱氣溫系統(tǒng)運行過程中，需要優(yōu)化給水量的調(diào)節(jié)方式，合理使用節(jié)水溫度的調(diào)節(jié)控制功能，進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)功能，使電廠集控運行系統(tǒng)穩(wěn)定運行

2 電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制

2.1 機(jī)組協(xié)調(diào)控制的基本功能

機(jī)組協(xié)調(diào)主要是協(xié)調(diào)機(jī)組內(nèi)部與外部能量，使其保持平衡狀態(tài)，并調(diào)節(jié)壓力與功率間的沖突矛盾，使控制過程更加理想。對外則充分保障機(jī)組對外功率響應(yīng)和調(diào)頻功能，對內(nèi)則將蒸汽壓力誤差控制在允許范圍。

機(jī)組協(xié)調(diào)控制的基本功能可以總結(jié)為3 點：①電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)需要分別建立汽輪機(jī)主控系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度中心的聯(lián)系、鍋爐控制系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度中心的聯(lián)系，進(jìn)而有效控制機(jī)組負(fù)荷，調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率；②在機(jī)組運行過程中發(fā)生異常情況時，機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)需要具備調(diào)節(jié)控制鍋爐、機(jī)組負(fù)荷和汽輪機(jī)需求指令的功能；③機(jī)組協(xié)同控制系統(tǒng)需要具備回應(yīng)外界負(fù)荷波動干擾的功能，并實時監(jiān)測和規(guī)避可能影響系統(tǒng)運行的干擾因素，強(qiáng)化機(jī)組適應(yīng)能力，降低外界負(fù)荷變化對機(jī)組運行狀態(tài)的影響[3]；④機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)需要具備使機(jī)組保持高效運行的功能；⑤電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)要具備，在確保機(jī)組穩(wěn)定安全運行的基礎(chǔ)上，降低工作人員工作強(qiáng)度的功能。

2.2 電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化

目前，電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用的是CCS-BF（爐跟機(jī)）的方式，其控制原理如圖1 所示。在實際運行過程中，部分和主汽壓有關(guān)的參數(shù)波動偏大，同時水、風(fēng)、燃料等供給量按照主控系統(tǒng)參數(shù)變化進(jìn)行調(diào)整，會使主汽壓力發(fā)生變化，表現(xiàn)為鍋爐與汽輪機(jī)在能量方面不平衡，需要系統(tǒng)按照壓力差對風(fēng)、水和燃料供給進(jìn)行調(diào)整控制。系統(tǒng)優(yōu)化可以從以下8 個方面著手。

圖1 CCS-BF 協(xié)調(diào)控制方式基本原理

（1）負(fù)荷設(shè)定回路。根據(jù)RUNBACK（輔機(jī)故障減負(fù)荷）計算機(jī)與系統(tǒng)上限和下限的限制，技術(shù)人員必須要設(shè)置系統(tǒng)負(fù)荷指令，包括系統(tǒng)負(fù)荷的上限與下限、負(fù)荷速率和增減閉鎖，都需要設(shè)置定額。系統(tǒng)運行時，會自動將運行負(fù)荷與系統(tǒng)定額對比，經(jīng)過計算后發(fā)出相應(yīng)的指令，控制系統(tǒng)接到指令后執(zhí)行相應(yīng)的電網(wǎng)調(diào)頻命令。

（2）汽壓設(shè)定回路。在系統(tǒng)運行過程中，會按照系統(tǒng)接收到的負(fù)荷指令進(jìn)行計算，得出當(dāng)前的主汽壓，并經(jīng)過增減速率的限制和慣性環(huán)節(jié)的計算，向主控系統(tǒng)傳輸計算結(jié)果，從而設(shè)定運行滑壓值。

（3）鍋爐主控。系統(tǒng)水、風(fēng)、燃料裝置主要是接收主控系統(tǒng)指令，通過燃燒控制裝置和負(fù)荷指令回路之間的接口，接收機(jī)組負(fù)荷指令或者修正后的壓力指令，以此調(diào)整風(fēng)、水和燃料裝置。

（4）汽輪機(jī)主控。機(jī)組負(fù)荷指令本質(zhì)上是主控系統(tǒng)發(fā)出的指令，在系統(tǒng)運行過程中，主控系統(tǒng)發(fā)出指令時有一定時延[4]。因此，需要對主動系統(tǒng)的響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，降低時延，防止汽壓波動過大，一般可以嘗試增加壓力拉回或慣性的方式修正系統(tǒng)響應(yīng)機(jī)制的時延。

（5）輔機(jī)故障快速降負(fù)荷回路。當(dāng)電廠機(jī)組處于高負(fù)荷運行狀態(tài)時，如果輔機(jī)跳閘，則系統(tǒng)將進(jìn)入RUNBACK 工況，并降低負(fù)荷、控制燃料輸送、并轉(zhuǎn)入TF（機(jī)跟爐）模式，整個機(jī)組將處于低負(fù)荷運行狀態(tài)。電廠送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、空氣預(yù)熱器等設(shè)備都需要有RUNBACK 功能：①RUNBACK 激活，按照裝置的最大出力值與鍋爐的指令反饋進(jìn)行運算，結(jié)果減掉1%求最終值，限速后與設(shè)備最大出力值進(jìn)行比較，若輸出值仍大于設(shè)備最大出力值，則RUNBACK 激活；②RUNBACK 復(fù)位，復(fù)位的方式有手動復(fù)位和自動復(fù)位，手動復(fù)位的條件是當(dāng)RUNBACK 激活后，系統(tǒng)實際壓力值和汽壓設(shè)定值間的偏差在1 MPa 以下可以手動進(jìn)行復(fù)位，自動復(fù)位的條件是，爐膛內(nèi)部無火且此時負(fù)荷與RUNBACK 激活時計算出的負(fù)荷最大值接近，此時RUNBACK會自動復(fù)位，不需要手動進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（6）電網(wǎng)調(diào)頻回路。電廠汽輪機(jī)主要是通過DEH（數(shù)字電液控制系統(tǒng)）對調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行控制，響應(yīng)電網(wǎng)的頻率差，并發(fā)出相應(yīng)的指令信號，經(jīng)過MCS（調(diào)制與編碼策略）接收系統(tǒng)信號，進(jìn)而對風(fēng)、燃料、水供給量和供給速率實現(xiàn)有效控制，此時可以將汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥變化時產(chǎn)生的誤差控制在合理范圍內(nèi)。同時配合使用調(diào)頻功能，以改善負(fù)荷動作反向的問題和一次調(diào)頻問題。需要注意的是，只有當(dāng)DEH 處于限壓控制的狀態(tài)時，方可投入一次調(diào)頻。

（7）熱值修正回路。熱值修正回路的主要功能是控制給煤機(jī)，如果燃料出現(xiàn)變化，熱值修正回路就會向給煤機(jī)發(fā)出指令，使其調(diào)整轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制燃料供給量，使機(jī)組運行效率保持相對恒定。

（8）優(yōu)化效果分析。經(jīng)過優(yōu)化處理后，電廠機(jī)組運行過程中的穩(wěn)定性顯著提升，一旦鍋爐或汽輪機(jī)運行狀態(tài)異常，系統(tǒng)會自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以有效控制故障影響范圍。此時技術(shù)人員可迅速探查機(jī)組運行狀態(tài)異常的原因，并及時采取措施。此外，以負(fù)荷變化速率來控制機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)功能，可以有效避免因機(jī)組負(fù)荷變化過快導(dǎo)致熱應(yīng)力急劇增加，可以使機(jī)組運行狀態(tài)保持良好，降低機(jī)組運行損耗。

3 電廠集控運行與機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的作用

電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用具體表現(xiàn)為以下2 個方面。

（1）生產(chǎn)過程控制。通過集控運行與機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)可以對電廠生產(chǎn)過程進(jìn)行有效控制，顯著改善電廠的運行狀況，降低故障發(fā)生率。基于機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以對提升信息采集效率以及利用效率，增強(qiáng)對機(jī)組各部分的控制，從而確保機(jī)組穩(wěn)定高效運行[5]。

（2）生產(chǎn)設(shè)備的保護(hù)。通過集控運行與機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的配合，可以及時掌握機(jī)組各部分的運行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生設(shè)備故障時，系統(tǒng)會緊急停止運行或者轉(zhuǎn)入低負(fù)荷運行狀態(tài)，可以有效控制系統(tǒng)故障造成的影響，避免對其他設(shè)備造成影響和破壞。此外在機(jī)組運行過程中，通過集控運行與機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以了解設(shè)備運行工況，便于采取針對性的保護(hù)措施。

4 結(jié)語

合理利用集控運行與機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對汽輪機(jī)、鍋爐等多種設(shè)備的集中管理與協(xié)調(diào)控制，可以有效提升機(jī)組運行的穩(wěn)定性、可靠性，對電廠發(fā)展具有極大的積極作用。