2013/08/20

国华台山电厂百万千瓦机组控制战略特点

文 | 杭州NG集团自动化有限公司胡树云揭晓于《自动化博览》总第227期

摘要：针对百万千瓦机组运行参数高，，，，，，蓄热能力�。。。。。�，，，非线性度高，，，，，，系统耦合性强的特点，，，，，，以广东国华台山电厂2×1000MW项目的控制战略为基础。。。。。先容国产百万控制系统特点，，，，，，叙述NG集团关于百万千瓦机组解决计划的主要控制战略的特点。。。。。

要害词：1000MW超超临界机组；；；；；；；；协调控制；；；；；；；；给水控制；；；；；；；；焓值

1　小序

广东台山发电厂二期(首两台1000MW级机组)扩建建设两台超超临界1000MW燃煤发电机组，，，，，，三大主机由上海电气集团提供。。。。。�；；；；；；；榭刂葡低辰幽蒒G集团的HOLLiAS MACS V6疏散控制系统，，，，，，这是在1000MW机组上首次使用国产DCS系统。。。。。项目于2011年3月通过168小时试运行后投入商业运行，，，，，，投运以来系统运行稳固、控制效果优异，，，，，，并获得中国工控网2011样板工程奖。。。。。

2　百万机组的系统特点

百万超超临界机组由于蒸汽参数的提高，，，，，，其运行效率大大提高，，，，，，经济效益十明确显，，，，，，环保水平显著提高。。。。。超临界机组在工艺流程和工具特征与亚临界汽包锅炉相比爆发了较大转变，，，，，，因而超临界机组的控制具有以下特点：

（1）耦合性强

由于超临界机组在直流运行状态汽水之间没有明确的的分界点，，，，，，给水的加热段、蒸发段、过热段三个部分都会受到给水、燃料、调门的影响，，，，，，从而引起温度、压力、负荷的转变。。。。。

（2）非线性大

由于超临界机组接纳滑压运行，，，，，，机组在亚临界和超临界工况下，，，，，，工质的特征有显著差别，，，，，，机组蓄热能力也非线性转变，，，，，，造成机组在负荷变换时，，，，，，机组的参数非线性转变。。。。。

（3）实时性更高

由于机组循环工质的总质量下降，，，，，，循环速率上升和工艺特征的加速，，，，，，机炉之间的协调需要更快速和更实时，，，，，，对控制系统的周期要求更短，，，，，，实时性更强。。。。。

（4）控制精度要求更高

由于直流机组没有储能作用汽包的环节，，，，，，对负荷与燃烧率、燃烧率与给水之间的平衡关系要求更高，，，，，，不然爆发的危险会更大，，，，，，这就需要控制系统对被控制工具的调理精度更高。。。。。

3　差别类型机组的控制战略

从上世纪五十年月起，，，，，，美国、欧洲、俄罗斯、日本、韩国等先后在燃煤机组生长和应用超临界手艺发电，，，，，，取得很好的经济效益和社会效益。。。。。我国三大发电装备制造厂与外洋公司举行手艺相助，，，，，，生产的超临界机组在锅炉结构、燃烧系统设计等方面有差别的特点。。。。。因而在控制战略上也各不相同。。。。。

3.1　机组协调控制

（1）以汽机追随为基础的机炉协调控制系统

锅炉主控使用给水和燃料控制机组负荷，，，，，，汽机调门控制压力。。。。。汽压的调理较量平稳，，，，，，但负荷初始响应能力较差。。。。。倒运于AGC指令的要求。。。。。

（2）以锅炉追随为基础的机炉协调控制系统

由汽机调门控制机组负荷，，，，，，负荷的初始响应迅速，，，，，，利于AGC指令的要求，，，，，，但汽压初始偏离较大，，，，，，系统稳固性降低，，，，，，稳固周期变长。。。。。

3.2　给水控制

（1）以煤跟水的给水调理

以给水快速响应负荷的需求，，，，，，以一定的煤水比来得出燃料量，，，，，，并通过对焓值的修正调理来修正燃料量。。。。。该战略对汽压的稳固较好，，，，，，但对温度的控制滞后性较大。。。。。

（2）以水跟煤的给水调理

燃料快速响应系统的需求，，，，，，以一定煤水比确定给水量，，，，，，并通过对焓值的修正调理来修正给水量。。。。。该战略对温度的稳固较好，，，，，，但汽压的控制难度增大。。。。。

3.3　主汽温度控制

（1）巴威机组的温控方法

各级过热汽温的出口温度设定凭证蒸汽流量对应的减温器温差加上下级下级减温器入口温度确定，，，，，，减温器调理逐级向前转达到焓控制器通过修正焓值设定，，，，，，来改变给水流量，，，，，，改变煤水比，，，，，，最终实现负荷与汽温的平衡。。。。。

（2）三菱机组的温控方法

各级过热汽温的出口温度设定凭证负荷折线确定，，，，，，各级过热器出口温度爆发的误差同时以比例作用转达到水煤比控制回路。。。。。

（3）日立机组的温控方法

主汽温接纳定值串级控制方法，，，，，，一级减温水控制过热度为主，，，，，，一、二过热器出口温度动态加入调理。。。。。以总减温水的流量误差引入到燃水比的调理回路。。。。。

4　台山项目的控制系统特点

神华国华广东台山发电厂二期两台百万千瓦超超临界机组三大主机均由上海电气集团提供。。。。。锅炉引进Alstom-Power公司BoilerGmbh手艺生产的塔式1000MW锅炉，，，，，，汽机引进西门子手艺生产的TC4F型汽轮机，，，，，，控制系统接纳NG集团公司的最新一代HOLLiASMACSV6系统。。。。。

控制系统具有如下特点：

4.1　实时性

系统接纳基于内存的集中式数据库实时的数据库手艺，，，，，，会见速率极高，，，，，，且通过多项手艺实现实时数据优化读取。。。。。另外系统接纳实时的冗余网络手艺，，，，，，通过差别的网络层响应手艺的使用，，，，，，包管数据在网络传输中的实时性。。。。。如：现场网接纳的是当宿天下先进的PROFIBUS-DP现场总线，，，，，，并实现了软DP手艺，，，，，，用软件实现了主站及从站的大部分DP协议，，，，，，知足百万机组的控制实时性要求。。。。。

4.2　高精度

系统通过减短控制周期和稳固控制周期的恒定来提高控制的精度。。。。。通过对种种运算模浚�？？？？？榈钠饰觯�，，，凡与时间相关算法，，，，，，通过控制运算使命的“准时启动、周期执行”的事情方法。。。。。系统运算方法与控制战略配合，，，，，，知足百万机组的控制精度要求。。。。。

5　台山项目控制战略剖析

台山项目实验中，，，，，，通过对之前投运的百万机组控制战略的剖析，，，，，，团结台山项目的工艺特点，，，，，，确定了项目的控制战略。。。。。其原理和组成如下：

5.1　协调控制系统

接纳以锅炉追随为基础的机炉协调控制战略。。。。。实现AGC、一次调频、RB功效。。。。。�；；；；；；；榻幽扇狗椒ㄔ诵校�，，，提供手动控制、汽机追随控制、锅炉追随控制、协调控制四种控制方法。。。。。原理框图如图1所示。。。。。

胡树云揭晓图1.jpg

图1 机炉协调控制原理框图

计划特点：

5.1.1　机组接纳100%高旁系统和西门子DEH系统

由于西门子百万汽机控制无手动方法，，，，，，调门的控制必需在DEH侧实现，，，，，，旁路在机组运行全程均加入压力控制。。。。。因而在设计机组的种种控制方法时，，，，，，需思量到旁路和DEH侧的调理，，，，，，与原600MW超临界机组的设计有较大区别。。。。。

5.1.2　动态蓄热和稳态蓄热的赔偿设计

凭证升降负荷的速率，，，，，，以及变负荷的幅度确定在动态下的燃烧的超驰幅度，，，，，，同时凭证机组特征，，，，，，确定超驰量的响应时间，，，，，，使控制的量与现场装备特征一致，，，，，，以增补动态历程中，，，，，，锅炉蓄热的转变。。。。。同时接纳压力等的微分信号作为反应机组平衡的中心信号，，，，，，通过微分的作用对燃烧的调理举行增强，，，，，，以起到战胜锅炉滞后性的效果。。。。。

5.1.3　各被调量之间的解耦设计

（1）负荷需求与锅炉着力的解耦

为解决锅炉与汽机性能对负荷响应的差别，，，，，，一方面接纳动态超调的设计。。。。。另一方面临机前压力指令的形成做惯性处置惩罚，，，，，，使机组着力初始改变时，，，，，，锅炉的参数滞后转变。。。。。

（2）给水调理与燃烧调理的解耦

给水的转变会引起压力的转变，，，，，，进而引起燃烧的转变，，，，，，燃料的转变又加剧给水的转变，，，，，，从而引起系统的动荡。。。。。为消除给水与燃烧之间的耦合，，，，，，对焓值调理输出端通过工质折算，，，，，，及转变率处置惩罚之后，，，，，，加入到燃料调理回路，，，，，，消除燃料与给水之间的耦合。。。。。

5.1.4　RB功效的调理回路

在通例RB处置惩罚的基础上，，，，，，对种种引起RB行动的因素，，，，，，在压力指令的转变率和给水的响应时间上举行了划分处置惩罚。。。。。同时凭证百万机组的燃烧特征，，，，，，在跳磨的顺序和时间距离上也做了处置惩罚，，，，，，使机组在爆发事故时，，，，，，更合理地凭证直流炉的燃烧需要举行自动控制。。。。。

5.2　给水控制系统

接纳水跟煤的控制战略。。。。。通过对给水泵、再循环泵出口门、给水旁路调理门的控制，，，，，，实现在湿态、干态方法下的全程给水控制。。。。。

（1）湿态下给水控制

类似于汽包炉的控制，，，，，，接纳给水泵控制疏散器疏水箱水位，，，，，，再循环阀控制直流炉最小清静流量。。。。。全程给水共分为三段，，，，，，在低负荷时，，，，，，由给水旁路调门控制疏散器疏水箱水位，，，，，，给水泵控制旁路调门前后差压，，，，，，再循环阀控制直流炉最小清静流量。。。。。当旁路调门开度在85%以上时，，，，，，切换为给水泵控制疏散器疏水箱水位。。。。。当再循环泵泛起问题时，，，，，，由给水泵控制最小清静流量。。。。。整个设计实现了给水的全程控制，，，，，，既包管了系统在切换历程中的平稳，，，，，，又包管了在低负荷历程中，，，，，，水冷壁的清静流量。。。。。

（2）干态下给水控制

接纳物理要领，，，，，，凭证热力学第一定律的原理来构建的焓水控制战略，，，，，，实现在直流阶段给水的准确控制。。。。。原理框图如图2所示。。。。。

胡树云揭晓图2.jpg

图2 干态下给水控制原理框图

该战略选取了从省煤器入口到疏散器出口给水的能量转变与燃料的发热量之间的转化构建。。。。。给水吸热量来自锅炉燃烧和锅炉蓄热，，，，，，一定的给煤率一定对应一定的吸热量，，，，，，这反应了燃料量到热量的转化，，，，，，这个转化仅与燃烧工况、锅炉工具特征、传热效率有关，，，，，，而与机侧工况(如汽压)无关。。。。。给煤率和给水量通过焓值可以建设简明的函数关系，，，，，，便于控制战略的构建，，，，，，阻止与汽压控制的交织滋扰。。。。。从原理上解决了给水和燃料、调门之间的解耦关系。。。。。这是该控制战略最乐成和最有特点之处。。。。。

接纳焓值取代温度调理，，，，，，由于焓值随直流炉汽水流程泛起枯燥转变的趋势，，，，，，且迅速度和线性度均优于温度对工况的响应。。。。。这也是该战略优于以往机组控制战略之处。。。。。

将一、二级减温器的流量的误差引入到焓值设定回路，，，，，，通过给水与减温水的配合实现系统的煤水比匹配。。。。。

5.3　主汽温度控制系统

接纳巴威机组的温控方法，，，，，，一级减温器的定值凭证二级入口汽温顺由主汽流量折线的二级减温器收支口温差之和确定。。。。。一级减温器的入口汽温顺由主汽流量折线的一级减温器收支口温差之和确定的定值与一级减温器的出口汽温的误差调理作为给水焓值调理的设定值修正，，，，，，实现负荷和给水的平衡。。。。。各回路的调理按史女士预估的原理设计，，，，，，通过运用比热的看法，，，，，，将被控温度折算到减温喷水阀出口，，，，，，将大惯性工具转换为快速响应的工具。。。。。变通例汽温串级调理为单回路调理，，，，，，消除了主、副调理回路的相互滋扰导致的调理效果不佳的影响。。。。。

6　竣事语

此项目凭证机组特点设计出切合机组的控制战略，，，，，，并团结机组的最优运行参数，，，，，，将各稳态事情点和响应稳态折线输入到算法中，，，，，，并配合各调理回路的参数设置，，，，，，最终实现机组的准确控制。。。。。

控制战略能否实现预期的目的，，，，，，不但与调理参数的设置有关，，，，，，并且与DCS系统的控制周期、计划组态的时序等亲近相关，，，，，，只有充分相识控制系统的特点、功效块的特征，，，，，，才华在使用中获得更好的效果。。。。。

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