摘要：介紹在協(xié)凋系統(tǒng)投入的實(shí)踐中，通過對控制策略所進(jìn)行修改解決負(fù)荷控制響應(yīng)和壓力控制的波動(dòng)問題，分析燃料、負(fù)壓、空預(yù)器漏風(fēng)對協(xié)調(diào)系統(tǒng)投入的影響和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果．同時(shí)．簡要介紹協(xié)凋系統(tǒng)的投入過程中所做的基本實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。
　　
　　媽灣發(fā)電總廠4x300MW機(jī)組作為大型燃煤電廠，參加電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）是勢在必行。AGC對單元機(jī)組的基本要求就是機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）要投入。CCS作為單元級(jí)的控制，其基礎(chǔ)是子系統(tǒng)運(yùn)行在自動(dòng)控制方式。媽灣發(fā)電總廠在CCS投入的實(shí)踐中，大量的評估及改造實(shí)驗(yàn)主要都是針對爐側(cè)子系統(tǒng)進(jìn)行。其中，改善引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的實(shí)驗(yàn)，解決了負(fù)壓系統(tǒng)不能投自動(dòng)的問題；給煤量測量問題的解決在保證燃料系統(tǒng)投入自動(dòng)的同時(shí)也保證了燃料修正的準(zhǔn)確性。本文對3、4號(hào)機(jī)組CCS投人過程中所做的子系統(tǒng)評估及改造結(jié)果作廠介紹，對CCS投入后的RD、RB實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行介紹和分析。其中，針對子系統(tǒng)所開展的基礎(chǔ)工作具有借鑒意義。
　　
　　1關(guān)于控制對象
　　
　　媽灣發(fā)電總廠300MW燃煤機(jī)組設(shè)備由哈爾濱集團(tuán)制造。鍋爐為引進(jìn)美國CE公司技術(shù)生產(chǎn)的HG-1025／18.2-YM6型亞臨界中間再熱控制循環(huán)汽包爐，配6臺(tái)中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，6臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)。汽輪機(jī)是引進(jìn)美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的N300-16．7／537／537雙缸雙排汽亞臨界中間再熱凝汽式汽輪機(jī)。1、2號(hào)機(jī)組控制系統(tǒng)是美國BAILEY公司的INFI-90；3、4號(hào)機(jī)組控制系統(tǒng)是瑞士ABB公司的PROCONTROL-P。
　　
　　1．1靜態(tài)特性試驗(yàn)
　　
　　在機(jī)組不同負(fù)荷下（50％-100％）測取主蒸汽壓力、有功功率、主蒸汽溫度、各噴水閥后汽溫、再熱汽溫、燃料量、送風(fēng)量、氧量、給水量、蒸汽量、汽輪機(jī)調(diào)門開度等穩(wěn)定工況下的過程參數(shù)，作為控制系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)配比、前饋信號(hào)的整定等作用。試驗(yàn)應(yīng)在負(fù)荷上升和下降時(shí)，每隔30min記錄1組參數(shù)。
　　
　　1．2動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)
　　
　　在機(jī)組帶60％、80％、100％額定負(fù)荷時(shí)，做燃料量和汽輪機(jī)調(diào)門開度擾動(dòng)試驗(yàn)，測取主蒸汽壓力和機(jī)組負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性[2、4]，主要確定各通道的延遲t、時(shí)間常數(shù)T、比例系數(shù)K。
　　
　　2對問題子系統(tǒng)的評估和改造
　　
　　2．1燃料子系統(tǒng)
　　
　　鍋爐燃料的汁量主要是煤的計(jì)量，直接影響鍋爐發(fā)熱量和風(fēng)量匹配。目前，給煤機(jī)的計(jì)量準(zhǔn)確性和可靠性偏低，對送風(fēng)機(jī)的自動(dòng)投入有直接影響。要解決這一問題，要求磨煤機(jī)檢修人員和熱工人員，嚴(yán)格執(zhí)行給煤機(jī)的校驗(yàn)程序。磨煤機(jī)一次風(fēng)流量自投產(chǎn)以來，一直存在測量不準(zhǔn)的問題，導(dǎo)致磨煤機(jī)冷風(fēng)擋板投自動(dòng)后，不能長期穩(wěn)定運(yùn)行，不能適應(yīng)磨煤機(jī)升降負(fù)荷。為解決這個(gè)問題，首先，應(yīng)增加一次風(fēng)流量測量的準(zhǔn)確性，可通過增加測點(diǎn)或重新做風(fēng)量標(biāo)定；其次，控制策略要做相應(yīng)調(diào)整，做好靜態(tài)參數(shù)配比和上下限限定工作，使冷熱風(fēng)控制達(dá)到一個(gè)*的解偶控制。
　　
　　2．2提高負(fù)壓子系統(tǒng)的可控性
　　
　　從爐膛出口到引風(fēng)機(jī)人口的煙道阻力如果偏離設(shè)計(jì)值，將影響引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，zui終影響到風(fēng)機(jī)出力。幾年運(yùn)行表明，在高負(fù)荷工況下，引風(fēng)機(jī)的喘振強(qiáng)迫負(fù)壓系統(tǒng)切為手動(dòng)，直接影響協(xié)調(diào)系統(tǒng)投人。尾部煙道設(shè)計(jì)參數(shù)列于表1。　　為確認(rèn)煙道阻力的實(shí)際狀況，設(shè)計(jì)了如下的阻力測試方案，測量不同工況下煙道各段的阻力。在大、小修前后分別測試，在檢修中，對阻力超標(biāo)的空氣預(yù)熱器環(huán)節(jié)重點(diǎn)整改，采取高壓清洗、加裝空氣炮確保空氣預(yù)熱器不堵。煙道阻力測點(diǎn)布置及阻力實(shí)測值分別示于圖1和表2。
　　

　　因大、小修后空氣預(yù)熱器入口至引風(fēng)機(jī)入口段煙道的阻力大幅度下降，解決了系統(tǒng)煙道阻力大、風(fēng)機(jī)壓頭不足的問題，大大提高了引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。試驗(yàn)表明，在280MW以下的負(fù)荷，引風(fēng)機(jī)入口風(fēng)壓小于3.0kPa，根據(jù)引風(fēng)機(jī)特性曲線，風(fēng)機(jī)工作在穩(wěn)態(tài)區(qū)，動(dòng)調(diào)在100％范圍內(nèi)工作正常。
　　
　　2．3空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制
　　
　　根據(jù)公式計(jì)算空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)系數(shù)：
　　
　　K=（a''-a'）x90％／a'a=21／（21-o2）
　　
　　式中a'，a''分別為空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口過剩空氣系數(shù)。
　　
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各臺(tái)爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)系數(shù)在18％-2%c之間，比設(shè)計(jì)值大很多。因此，在機(jī)組大、小修中對空氣預(yù)熱器進(jìn)行雙密封改造，使漏風(fēng)率降到了9％-10％，提高了一次風(fēng)壓，間接提高了磨煤機(jī)出力。
　　
　　3CCS控制策略和修改
　　
　　媽灣發(fā)電總廠機(jī)爐協(xié)調(diào)方式，以3、4號(hào)機(jī)組為例，是典型的以汽輪機(jī)跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式。原設(shè)計(jì)中，主蒸汽壓力控制器的定值是根據(jù)目標(biāo)負(fù)荷推算得來，系統(tǒng)試投過程中，壓力控制波動(dòng)偏大，考慮到鍋爐蓄熱的充分利用，將主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器定值改由根據(jù)實(shí)際負(fù)荷推算得來，在滑壓負(fù)荷范圍，負(fù)荷指令改變初期，主蒸汽壓力控制器不因定值的提高而過早關(guān)小進(jìn)汽調(diào)門而影響實(shí)際負(fù)荷的響應(yīng)速度，在壓力控制的滯后區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)能獲得較好的壓力控制效果、
　　
　　由于3、4號(hào)機(jī)組鍋爐的燃燒實(shí)際特性存在很大延遲，當(dāng)負(fù)荷指令按不大于5MW／min速率變化時(shí)，因?qū)嶋H負(fù)荷變化滯后，導(dǎo)致負(fù)荷控制器的積分飽和，在控制策略上，一方面通過前饋問路加速燃料指令的增加；另一方面通過動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)消除早期負(fù)荷指令變化對負(fù)荷控制器的入口影響。在實(shí)踐中，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)為根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際配置的1階和2階慣性環(huán)節(jié)的組合；
　　
　　磨煤機(jī)跳閘，在負(fù)荷高限回路起作用。磨煤機(jī)的出力問題是指機(jī)組原設(shè)計(jì)5臺(tái)磨煤機(jī)帶額定負(fù)荷，126t／h煤量。實(shí)際上，磨煤機(jī)出力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到此要求，且各臺(tái)磨煤機(jī)的狀況不一樣。這樣，在正常情況下，給煤機(jī)的煤量調(diào)節(jié)反而有可能造成磨煤機(jī)堵煤，出力下降。同時(shí)，為維持總煤量不變又會(huì)使其它磨煤機(jī)增加出力，造成惡性循環(huán)。磨煤機(jī)的出力直接影響鍋爐的負(fù)荷控制，也是機(jī)爐協(xié)調(diào)方式投入的關(guān)鍵，尤其是煤質(zhì)不好時(shí)，對機(jī)爐協(xié)調(diào)方式是一個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)。針對這一問題，要求控制系統(tǒng)對組態(tài)做修改，限制每臺(tái)給煤機(jī)的zui大出力，并且對“限制升負(fù)荷”做出修改。CCS修改后的控制方案示于圖2。　　4協(xié)調(diào)系統(tǒng)投入試驗(yàn)
　　
　　4．1控制方式
　　
　　在機(jī)組帶不同負(fù)荷下試投各種控制方式，順序?yàn)槠啓C(jī)跟蹤、鍋爐跟蹤、機(jī)爐協(xié)調(diào)，調(diào)整控制參數(shù)，使控制系統(tǒng)能在穩(wěn)定負(fù)荷下滿意地運(yùn)行。小幅改變負(fù)荷和主蒸汽壓力定值，觀察控制過程曲線，調(diào)整控制參數(shù)，使控制系統(tǒng)能兼顧穩(wěn)定負(fù)荷和變動(dòng)負(fù)荷；
　　
　　4．2負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)
　　
　　在70%-100％負(fù)荷范圍內(nèi)進(jìn)行變動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)負(fù)荷選定在200~240MW，負(fù)荷變化率為6MW／min。同時(shí)，負(fù)荷大幅度變化時(shí)，主給水、主蒸汽溫度、再熱蒸汽、制粉系統(tǒng)等的控制效果也有所惡化，反復(fù)進(jìn)行調(diào)試整定后，能滿足機(jī)組運(yùn)行要求。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，負(fù)荷從241MW變化到191MW，幅度約為50MW．期間，爐膛負(fù)壓和主蒸汽壓力基本保持不變，燃料量隨著負(fù)荷下降而下降了約16t，整個(gè)過程約17min完成，可通過改變調(diào)節(jié)器參數(shù)，使該過程加快，提高負(fù)荷跟蹤速度。　　4．3RB和RD試驗(yàn)
　　
　　在機(jī)組負(fù)荷和電網(wǎng)中調(diào)允許的情況下，進(jìn)行50％RB試驗(yàn)和20％RD試驗(yàn)。（1）50％RB試驗(yàn)。機(jī)組負(fù)荷在100％MCR（300MW），手動(dòng)打閘1臺(tái)引風(fēng)機(jī)或送風(fēng)機(jī)，協(xié)調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)降負(fù)荷至50％MCR。（2）20％RD試驗(yàn)。機(jī)組負(fù)荷在100％MCR（300MW），手動(dòng)打閘l臺(tái)磨煤機(jī)，協(xié)調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)降負(fù)荷至80％MCR。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，主蒸汽壓力基本保持不變，燃料系統(tǒng)的自動(dòng)使其他5臺(tái)磨煤機(jī)的煤量上升，補(bǔ)充手動(dòng)打閘1臺(tái)磨煤機(jī)造成燃料降低，改變過程在5min內(nèi)完成，表明系統(tǒng)快速降負(fù)荷能力能使主蒸汽壓力、汽包水位等主要參數(shù)穩(wěn)定。　　5結(jié)淪
　　
　　協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是完成機(jī)組AGC工作的基礎(chǔ)，在實(shí)施CCS投入過程中，首先要求解決子系統(tǒng)的可控性問題，而這些工作視機(jī)組的狀況而定，有些項(xiàng)目的改造工作量很大。在CCS投入的實(shí)踐中，對鍋爐尾部煙道阻力特性的改進(jìn)，有效地降低了煙道阻力，提高了引風(fēng)機(jī)工作的穩(wěn)定性，保證了爐膛負(fù)壓自動(dòng)控制的長期投入。其中，所做的煙道各段阻力的測試結(jié)果表明，保持回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器清潔不堵灰，是降低煙道阻力的關(guān)鍵。
　　
　　針對3、4號(hào)機(jī)組CCS原設(shè)計(jì)，通過改變主蒸汽壓力控制器入口壓力定值來源，使其跟蹤實(shí)際負(fù)荷對應(yīng)下的壓力要求，有助于在調(diào)整負(fù)荷初期利用鍋爐的有效蓄熱能力，取得較好的壓力控制效果。對負(fù)荷控制器輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)修正，有助于負(fù)荷變化暫態(tài)過程中負(fù)荷控制器的積分飽和，從而改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。在CCS投入實(shí)踐中，負(fù)荷擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)由200MW到240MW，其控制品質(zhì)見表3，能滿足現(xiàn)場運(yùn)行要求。磨煤機(jī)跳閘擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，機(jī)組負(fù)荷為245MW，主蒸汽壓力為16．5MPa，1臺(tái)磨煤機(jī)跳閘后其余磨煤機(jī)承擔(dān)起跳閘磨的負(fù)荷，但每臺(tái)磨煤機(jī)的出力不超過30t／h，CCS自動(dòng)降低目標(biāo)負(fù)荷。控制品質(zhì)見表4。