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协调控制系统锅炉调功回路的研究 |
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| 协调控制系统锅炉调功回路的研究 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 8:44:19  |
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摘 要：讨论了协调控制系统锅炉基本方式下，锅炉自动调节功率回路的控制结构，提出引入热量信号能够改善电功率的调节品质，并对锅炉指令的分配方法进行了探讨。
关键词：发电厂；协调控制系统；研究；调功回路
A Study on Boiler-power Regulate Circuit of Coordinating Control System Abstract：This paper discusses the structure of automatic power regulating circuit under the basic boiler control mode of coordinating control system. The author points out that the introduction of heat amount signal can improve regulation quality. The method of allocation of boiler commands is also discussed.
Keywords：power plant；coordinating control system；study；power regulating circuit
火力发电厂协调控制系统的控制系统一般设计有协调控制、汽机基本(锅炉跟随)、锅炉基本(汽机跟随)和手动(BASE)4种方式。由于汽机基本方式具有可充分利用锅炉的蓄热和对电负荷的响应速度快等优点得到广泛采用。锅炉基本方式的特点是主汽压力调节比其它3种方式稳定，但是不能利用锅炉的蓄热，因此响应电负荷的速度较慢。锅炉基本方式一般在锅炉的设备限制机组的出力或者RUNBACK(以下简称RB)工况下投运。在采用直吹式制粉系统的机组中，由于从给煤量的改变到主汽压力的变化存在着很大的迟延，为了燃烧稳定，运行人员普遍采用锅炉基本方式。
在锅炉基本方式下，汽机自动调节主汽压力，锅炉调节有功功率。由于汽机响应速度快，调节主汽压力的品质远比锅炉调节得好。但是由于锅炉固有的大迟延特性，调节有功功率比调节主汽压力的迟延与惯性更大。并且由于炉内燃烧的扰动因素很多，所以锅炉自动调节功率的缺点是，在变负荷时对功率指令的响应速度慢，在负荷不变时有功功率波动频繁且超调量较大。由于自动调节效果不理想。许多电厂被迫将锅炉主控自动切除到手动调节电功率，只将汽机调压自动投入，采取锅炉基本手动的运行方式。因此选取合适的锅炉功率控制结构，不仅有利于自动投入率的提高，而且能减少运行人员的劳动强度，提高机组效率。
1 锅炉调功回路的研究
1.1 常规锅炉调功单回路控制结构
目前火力发电厂普遍采用的常规锅炉调功单回路控制结构见图1。
采用此种单回路控制结构，由于缺少能够反映锅炉燃烧扰动的信号，只有在有功功率与负荷指令出现偏差时，锅炉主控指令才有变化。又因为锅炉燃料量对有功功率变化反应的大迟延，所以调节效果不很理想。
1.2 引入了热量信号的锅炉调功控制结构
1.2.1 热量信号的原理
采用了DEB-400直接能量平衡的协调控制系统已经取得了良好的控制效果。锅炉压力调节回路取消了压力调节器，而采用能量信号P1·Ps/Pt和热量信号P1 C·dPb/dt进行直接运算。其中：P1为汽机速度级压力，Ps为主汽压力给定值，Pb为汽包压力，C为可调常数，Pt为主汽压力测量值。热量信号能够充分反映锅炉内的燃料量变化，假设叠加一个燃料量的阶跃扰动，热量信号的原理组成示意图见图2。
1.2.2
将热量信号引入锅炉调功回路
热量信号的变化不仅与给煤量变化有关，而且与风量变化有关。任何扰动的结果都会改变锅炉的输出能量，从而引起主汽压力和有功功率等过程量的变化。研究发现，在锅炉调功方式下，热量信号的变化与有功功率的变化趋势相同，并从时间上提前于有功功率的变化，可以作为导前量引入锅炉控制系统。引入了热量信号的锅炉调功控制结构见图3。
运行实践表明，采用了上述控制结构的锅炉功率调节系统调节品质良好，能够满足3％满负荷/min速率变化的需求。
在汽机主控和锅炉主控自动都投入时，如RB发生，协调控制系统自动转入锅炉基本自动方式。但在RB工况下，不能采用引入热量信号的锅炉调功控制结构。如RB动作原因是送风机或引风机跳闸，风量的突然减少会引起热量信号快速下降，副调作用的结果是锅炉主控指令会瞬间增加，从而影响降负荷的速率。在RB工况下，最好仍然采用图1所示的常规单回路控制结构。
2 锅炉主控指令的分配
锅炉主控指令的执行机构不是单一的，一般为多台磨煤机或者多层给粉机。执行机构分布的位置不同，对输出的幅值要求也不同。这就要求各执行机构在接受同一锅炉主控指令的条件下能够输出不同的值。为了保证总的执行效果不变，就要在各执行机构之间进行指令的分配。
如果DCS中有专门的平衡功能块，可以直接用来平衡各执行机构的出力，其控制结构如图4所示。如果没有专用的平衡功能块，可以利用PID调节器来实现指令的分配，其控制结构如图5所示。
上述2种方法的平衡作用功能相同，只是用平衡功能块来实现分配速度要快得多，如果有执行机构置零的超驰动作时，容易引起其它投自动的执行机构输出过高，所以需要设置适当的上限值。
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