火電廠磨煤機負荷控制方法的改進

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（1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 電力學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080；2.內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資有限公司，電力工程技術(shù)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

采用直吹送粉工藝的發(fā)電機組需要考慮制粉工藝的較大時延和滯后現(xiàn)象。機組協(xié)調(diào)控制策略的一個基本控制思想是：協(xié)調(diào)總?cè)紵亢涂偹惋L(fēng)量的動態(tài)平衡，協(xié)調(diào)磨煤機負荷與一次風(fēng)量的動態(tài)平衡，確保鍋爐燃燒過程［1］的平穩(wěn)。直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐在適應(yīng)負荷變化或消除燃料內(nèi)擾方面反應(yīng)均較慢，因而更容易引起汽壓較大的變化。因此，磨煤機負荷控制不僅是火電廠的難點之一，也是設(shè)計直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)予以特別考慮的問題［2］。

1 磨煤機負荷及一次風(fēng)量的基本控制方法

圖1 磨煤機負荷的改進控制策略Fig.1 Improved control strategy of coal mill load

圖1給出了以A磨煤機為例的工作負荷及相關(guān)的一次風(fēng)擋板的風(fēng)量改進控制策略。圖1中MD為磨煤機的總負荷控制指令信號，此指令平行輸入各個磨煤機控制回路；BIR為給煤量；BMP為平滑切換功能模塊；AW為加權(quán)加法器；HS為高選模塊；LS為低選模塊；A／H為自動、手動模塊；RL為速率限制模塊；SG1為最小給被控量指令信號；FG為函數(shù)模塊；Σ為求和；PI為比例積分調(diào)節(jié)器；I為積分器。

圖1中除虛線部分均為磨煤機負荷的基本控制策略。以磨煤機增加負荷為例，基本的調(diào)節(jié)過程如下［4］。

在AW1模塊，MD信號與給煤機加速信號BIR相加，得到D1指令值。

因為不同磨煤機的特性可能存在差異，為此設(shè)置了AW2進行偏置校正，加入偏置量B。B是一個可設(shè)置的，可以為正、也可以為負的偏置量，校正之后的指令信號D2＝D1＋B，使得各臺磨煤機的起始負荷工作值盡可能相同，從而達到均勻送粉的目的。

磨煤機總風(fēng)門入口的一次風(fēng)差壓測量信號經(jīng)過溫度校正除法器（÷）、開平方環(huán)節(jié)后得到了一次風(fēng)流量信號Fa。Fa再經(jīng)過函數(shù)FG1模塊，形成了實際的一次風(fēng)流量（Fa），對于給煤量的限制信號Y4；Y4輸入低選模塊LS，取D2，Y4的低者輸出，確保給煤流量指令不會高于當(dāng)前的一次風(fēng)流量的對應(yīng)值，從而形成一次風(fēng)流量對給煤指令的交叉限制作用。

處于自動調(diào)節(jié)工況時，D3信號經(jīng)過具有平滑切換功能的BMP1模塊，輸出Y5信號；當(dāng)該磨煤機處于手動工作時，給煤機執(zhí)行器的反饋信號Z2輸出為Y5，輸出控制模件處于信號跟蹤狀態(tài)。

給煤機啟動工況下，SG1是最小給煤量指令信號；經(jīng)過速率限制模塊RL，輸出為Y6信號，與送入高選模塊（HS）的Y5信號比較，取高值輸出，成為磨煤機的負荷指令信號Y7，保證了實際的給煤機負荷指令不會低于SG1定值信號；當(dāng)處于手動工況時，利用ASW1模塊，將A給煤機的跟蹤反饋信號Z2信號輸出為Y6，控制程序處于實際控制信號的跟蹤狀態(tài)。

Y7信號輸入自動、手動模塊A／H。自動工況時，Y7輸出為控制指令；手動工況時，由A／H輸出手動指令；A／H的輸出信號成為A給煤機的實際控制指令。

多項回顧性研究表明，MET給胰腺癌患者帶來生存獲益[9-10]。 一項包含4個獨立研究共1 429例胰腺癌合并糖尿病患者的薈萃分析表明[11]，相對于不服用MET的患者， 服用組患者生存期延長，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(HR=0.80，95% CI0.62～1.03)。然而2010年至2014年間一項隨機、雙盲、安慰劑對照的2期臨床試驗并未發(fā)現(xiàn)安慰劑組與MET組之間的明顯生存時間差異(7.6個月比6.8個月，HR=1.056，95%CI0.72～1.55)[12]。MET是否能夠提高GEM的化療效果和改善患者預(yù)后，以及是否存在其他的作用機制，仍然值得進一步探討。

動態(tài)給煤量控制信號D2輸入函數(shù)模塊FG2，得到了一次風(fēng)流量的設(shè)定信號Fb。一方面，F(xiàn)b信號與實際的一次風(fēng)量信號Fa求差，得到風(fēng)量偏差信號，送入PI調(diào)節(jié)器，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)計算得到動態(tài)風(fēng)量偏差控制信號Fd；另一方面，F(xiàn)b作為穩(wěn)態(tài)前饋信號送入加權(quán)加法器（AW4），與一次風(fēng)加速信號BIR相加，得到綜合穩(wěn)態(tài)前饋信號Fc。

Fd與Fc信號輸入加法器（Σ）相加，得到A磨煤機的一次風(fēng)流量總控制信號FD。穩(wěn)態(tài)前饋信號Fc的引入，使得圖1中的一次風(fēng)流量PI調(diào)節(jié)器進入了小偏差調(diào)解狀態(tài)。一次風(fēng)加速信號BIR具有微分信號的作用，穩(wěn)態(tài)工況下其數(shù)值為零，增負荷時大于零，減負荷時小于零，從而發(fā)揮了動態(tài)補償作用。

正常工況下，F(xiàn)D信號經(jīng)過BMP2輸出成為控制指令信號Fe；預(yù)熱或特殊工況下，BMP2模塊的輸入信號X輸出，成為控制指令Fe信號。A／H是自動／手動切換模式，完成自動、手動的工作狀態(tài)切換。

SG2是啟動工況下的磨煤機預(yù)熱風(fēng)量定值信號，SG3是特殊工況下的固定風(fēng)量定值信號，利用ASW2，ASW3模塊實現(xiàn)工況切換輸出，作為BMP2的輸入信號X。

2 磨煤機負荷控制方法的改進

圖1除虛線部分所示為基本的調(diào)節(jié)策略?；?/p>

由現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)、運行的記錄可知，這是一個可辨識、可得到的函數(shù)。它們的比值同樣是個確定性關(guān)系，記作

將λ0作為差壓控制回路的設(shè)定值。實際測量得到的差壓比值記作

兩者求差，得到

當(dāng)e＝0時，差壓比值合理，校正控制信號為零；當(dāng)e＞0時，對于固定的磨煤機差壓pm，表明一次風(fēng)差壓偏低，應(yīng)加大一次風(fēng)流量；當(dāng)e＜0時，對于固定的磨煤機差壓pm，表明一次風(fēng)差壓偏高，應(yīng)減少一次風(fēng)流量。

將偏差e送入積分調(diào)節(jié)器I，得到校正信號為

如果過渡過程的時間為ΔT，則過渡過程的偏差積分輸出為

將式（4）代入，可表示為

令ΔT時間內(nèi)p的平均值為p＊，則上式可表示為

其中，e＊為平均偏差，即

式（6）說明，調(diào)節(jié)器輸出與過程過渡中的平均偏差e＊成比例。

經(jīng)過圖1中FG3的限幅作用，轉(zhuǎn)化為一次風(fēng)差壓的校正信號Fe。Fe信號的作用應(yīng)是緩慢的微校正動作，一方面滿足min≤Fe≤max；另一方面，對快速的變化不應(yīng)發(fā)生作用，僅對長時間段的偏差產(chǎn)生校正作用。

將此信號輸出作為Y8，一方面，Y8信號與Fb信號在Σ4中相加，作為調(diào)節(jié)器的設(shè)定值信號；另一方面，Y8作為前饋值，與一次風(fēng)控制指令信號Fe相加，從而得到具有磨煤機差壓校正的負荷指令Fc1。本程序前面及后續(xù)的信號處理方法與簡化方案相同，最終輸出對應(yīng)的一次風(fēng)負荷控制信號。

磨煤機的負荷指令MD變動時，差壓信號擺動較大，本回路不宜投入；可以用0%信號替代Fe作為Y8信號，從而切除了磨煤機的差壓校正作用。因此，差壓校正回路僅用在穩(wěn)定負荷運行工況。從以上分析可以看出，差壓回路控制方法概念明確、易于取得效果。

3 直吹式制粉系統(tǒng)磨煤機負荷變動試驗

對以上磨煤機負荷的改進控制策略應(yīng)用到超臨界600MW機組中，進行試驗研究。圖2所示為一臺600MW直吹式機組磨煤機升負荷變動試驗的情況。在機組穩(wěn)定運行工況的情況下，負荷指令從500MW 以12MW／min（2%Pe／min）速率上升到600MW，負荷變動量為ΔP＝16.8%Pe，機前壓力為變壓運行方式。試驗表明，在機組升負荷過程中，實際負荷變化速率達到10MW／min（1.68%Pe／min），負荷響應(yīng)純遲延時間為80s；主汽壓力最大動態(tài)偏差為±0.50MPa，穩(wěn)態(tài)偏差為±0.15MPa；主汽溫度最大動態(tài)偏差為＋7.0℃，穩(wěn)態(tài)偏差為±2℃；機組其他主要被調(diào)參數(shù)的動態(tài)、穩(wěn)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)均滿足考核要求。根據(jù)《火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)驗收測試規(guī)程》，該機組升負荷變動試驗合格。同時也可進行降負荷變動試驗，其試驗結(jié)果同樣為合格。

圖2 直吹式機組磨煤機升負荷變動試驗Fig.2 Test of coal mill increase load variations in direct firing unit

4 結(jié)論

直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐在適應(yīng)負荷變化或消除燃料內(nèi)擾方面反應(yīng)均較慢，因而更容易引起汽壓較大的變化。該改進策略在原系統(tǒng)中增加了磨煤機的差壓校正控制回路，保證給煤、送粉流量與一次風(fēng)流量的動態(tài)平衡及快速響應(yīng)，同時在穩(wěn)定負荷運行工況下能夠及時克服給煤量的擾動。通過超臨界600MW機組升負荷變動試驗曲線可以看出，此改進的策略是可行的。

［1］劉維.超（超）臨界機組控制方法與應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［2］林文孚，胡燕.單元機組自動控制技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［3］朱北恒.火電廠熱工自動化系統(tǒng)試驗［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［4］武桐，李鵬飛，司剛鋒，等.火電廠磨煤機負荷檢測方法［J］.熱力發(fā)電，2010，39（9）：78－80.

［5］唐耀庚.模糊邏輯控制在磨機負荷控制中的應(yīng)用［J］.電氣傳動，2002，32（5）：17－18.