超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的優(yōu)化探究

【摘要】隨著社會主義經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升和人民生活質(zhì)量的不斷提高，社會建設(shè)和人民日常需求都對電力產(chǎn)生了旺盛的需求，電成了社會發(fā)展不可或缺的動力資源，電力系統(tǒng)也成為了國民經(jīng)濟(jì)中的重要支柱力量。本文主要研究如何在需求不斷增加的情況下增加電力產(chǎn)量，并就超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的優(yōu)化使用提出意見和建議。

【關(guān)鍵詞】超臨界機(jī)組；協(xié)調(diào)控制策略；優(yōu)化

在我國每年生產(chǎn)的煤炭中，有近乎一半是用來發(fā)電的。面對煤炭資源的不可再生性，就我國電力企業(yè)來說，如何通過經(jīng)濟(jì)和技術(shù)手段提升煤炭在電力生產(chǎn)過程中的使用率、減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，成為了關(guān)乎到能否實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展觀的重要課題。

一、超臨界機(jī)組的使用

為了實(shí)現(xiàn)增加電力產(chǎn)量、提高電力生產(chǎn)效率的目的，我國在不斷促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時也在不斷促進(jìn)著電力科技的革新，大容量、高參數(shù)成為了主要的發(fā)展方向。在此技術(shù)帶領(lǐng)下，超臨界鍋爐技術(shù)在我國試行良好之后便廣泛普及并推廣，與此同時，我國還正在研究新的更先進(jìn)的超臨界機(jī)組。

目前我國超臨界機(jī)組和協(xié)調(diào)控制策略正在得到大面積的推廣和應(yīng)用。超臨界機(jī)組及其協(xié)調(diào)控制策略以其科技水平的先進(jìn)性使得電力系統(tǒng)發(fā)展的更加完善，電力生產(chǎn)能力大幅度提升的同時也提高了電力生產(chǎn)的使用效率，是推動時代發(fā)展的一大助力。

二、超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的使用現(xiàn)狀、研究方向和研究意義

超臨界機(jī)組的的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組中的控制中樞，是電站構(gòu)成部分中的核心組成原件。

1.超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的使用現(xiàn)狀

超臨界機(jī)組已經(jīng)在很多國家尤其是發(fā)達(dá)國家中廣發(fā)使用，發(fā)電量量和發(fā)電效率都得到了大幅度提升。目前在我國伴隨著超臨界機(jī)組的廣發(fā)應(yīng)用也得到了推廣，并在提高電力生產(chǎn)，提升電力系統(tǒng)方面發(fā)揮了巨大作用。

2.超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的研究方向

以國內(nèi)外設(shè)備技術(shù)的發(fā)展方向借鑒看，超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的主要研究方向?qū)⑹侨绾卧谠械母咝士刂坪蜕a(chǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善電力控制系統(tǒng)，提高電力產(chǎn)能和使用率，保障電力使用的可靠性，減少資源浪費(fèi)，控制環(huán)境污染等方面，而超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀也證明了這一點(diǎn)。最近幾年，超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的優(yōu)化探究成為了電力行業(yè)共同關(guān)注的主要議題，幾乎在每一次涉及電力改革和發(fā)展的重大國內(nèi)外會上都會成為熱議的話題。

3.超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的研究意義

超臨界機(jī)組是在常規(guī)蒸汽動力火電機(jī)組的基礎(chǔ)上改進(jìn)和發(fā)展而來的，而傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略主要有三種基本控制方式構(gòu)成：鍋爐跟隨為基礎(chǔ)，汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)以及機(jī)爐綜合型。鍋爐跟隨型協(xié)調(diào)控制策略是根據(jù)氣壓偏差采用反饋控制方式調(diào)節(jié)各機(jī)爐組件，適當(dāng)提高了氣壓控制質(zhì)量，但是卻降低了機(jī)組對于負(fù)荷的響應(yīng)性能。汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制策略改變了燃燒率和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度，提高了功率響應(yīng)速度，但是在一定程度上也加大了氣壓動態(tài)偏差。機(jī)爐綜合型協(xié)調(diào)控制策略既做到了維持穩(wěn)定汽壓的同時磨合了機(jī)組和負(fù)荷指令，是當(dāng)前比較合理的控制方式。以上三種傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，在促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展的過程中起到了比較大的作用，但是較當(dāng)下電力系統(tǒng)的發(fā)展主流和強(qiáng)勢需求，這已經(jīng)不能起到很好地滿足功效，因此超臨界機(jī)組控制策略的優(yōu)化探究勢在必行。

另外一個角度也可以看出超臨界機(jī)組控制策略優(yōu)化探究的重要意義。超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是通過整體來進(jìn)行控制，單方面就協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)來說，雖然早已涉及，各個方面已經(jīng)接近成熟，但是科技的發(fā)展是無止境的，這項(xiàng)研究可以說每走一步都是新的發(fā)現(xiàn)，有都能產(chǎn)生新的效果。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)經(jīng)過長久的發(fā)展已經(jīng)形成了一個完整成熟的工業(yè)實(shí)用體系，但是社會需求的強(qiáng)勢發(fā)展又不斷對協(xié)調(diào)控制策略提出新的發(fā)展要求，因此，新技術(shù)的研究和發(fā)展時刻擁有著廣闊的應(yīng)用前景和使用市場。

三、超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制過程中存在的不足

超臨界機(jī)組在火電廠發(fā)電過程中發(fā)揮巨大的作用，它在節(jié)約能源降低能耗方面的作用是其他組件所不可比擬的，因此它被廣泛應(yīng)用于火電廠發(fā)電過程中。隨著社會的發(fā)展在新的歷史條件下，超臨界機(jī)組在發(fā)電過程中顯現(xiàn)出越來越多的不足亟待改進(jìn)，具體來講包括以下幾個方面：

1.鍋爐的使用問題

超臨界機(jī)組使用過程中大都使用直流鍋爐，所謂直流鍋爐就是指在發(fā)電過程中給水——加熱——蒸發(fā)——過熱——過熱蒸汽環(huán)節(jié)的一次性的過程循環(huán)，這種情況下超臨界機(jī)組受到強(qiáng)大的阻力，嚴(yán)重影響了機(jī)組的發(fā)揮，甚至造成發(fā)電系統(tǒng)的癱瘓。另外在直流鍋爐的使用過程中給水、加熱、材料等任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會出現(xiàn)鍋爐功率下降的情況，使發(fā)電過程受阻。除此之外，超臨界機(jī)組位置的設(shè)定和鍋爐位置安排不統(tǒng)一，也是影響發(fā)電效果的一個重要因素之一，在這種情況下很容易造成機(jī)組受熱面的磨損。最后，與鍋爐位置相匹配的燃燒方式也是影響超臨界機(jī)組的重要因素之一。

2.超臨界機(jī)組材料使用不當(dāng)

發(fā)電過程中的超臨界機(jī)組在直流鍋爐的作用下經(jīng)過不斷的加熱、再熱的過程實(shí)現(xiàn)發(fā)電的目的，這一狀況無形之中就對超臨界機(jī)組的使用材料提出了較高的要求，然而在現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常出現(xiàn)由組材料使用不當(dāng)而造成的機(jī)組受腐蝕，或在高強(qiáng)度的運(yùn)作下出機(jī)組現(xiàn)磨損的現(xiàn)象。我國國內(nèi)目前有關(guān)超臨界機(jī)組的材料大都是各種耐熱鋼，當(dāng)工作溫度過高或受到粉煤顆粒侵蝕的時候不可避免的就會受到氧化或磨損、缺皮現(xiàn)象?！扒蓩D難為無米之炊”，面對這種情況超臨界機(jī)組制造公司應(yīng)該積極借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，努力制造出高質(zhì)量的組件材料。

3.超臨界機(jī)組容量問題

所謂機(jī)組容量就是指在發(fā)電過程中超臨界機(jī)組的功率，也就是有關(guān)它一次能發(fā)多少電量的問題，影響機(jī)組容量的功率主要有電網(wǎng)和汽輪機(jī)等多種因素。機(jī)組容量越大發(fā)電的功率就越強(qiáng)，但是在實(shí)際的操作過程中不能急功近利的通過加大機(jī)組容量去提高發(fā)電量，因?yàn)榘l(fā)電量是有上限的超過它的臨界點(diǎn)只會產(chǎn)生反效果。在正常的發(fā)電過程中經(jīng)常會出現(xiàn)由于迫切希望提高效率而導(dǎo)致發(fā)電系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象。就目前我國的發(fā)電水平和發(fā)電需求而言，超臨界機(jī)組容量設(shè)定在700MW以上1000MW以下為宜。

四、超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略優(yōu)化探究的應(yīng)對方法

針對上述經(jīng)過實(shí)際使用而分析出的超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制過程中存在的不足，我們應(yīng)該做到針對性地拿出解決措施和應(yīng)對方案，具體結(jié)合產(chǎn)品和系統(tǒng)本身的實(shí)際特點(diǎn)，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剡M(jìn)行改進(jìn)。

1.合理使用直流鍋爐，嚴(yán)控鍋爐本身的擾動

科學(xué)細(xì)致地研究好直流鍋爐的使用技巧，首先做到心中有數(shù)。對于有自身內(nèi)置的啟動分離器的超臨界機(jī)組是通過濕式和干式兩種方式運(yùn)行的。在濕式的運(yùn)行過程中，超臨界機(jī)組最小給水流量大于蒸汽流量，此時啟動分離器的出口溫度基本處于飽和狀態(tài)，其控制策略和方式基本等同于汽包鍋爐，可以通過控制燃燒系統(tǒng)定燃料，控制給水系統(tǒng)定流量等方式實(shí)現(xiàn)控制策略，鍋爐的蒸汽流量大于最小流量時，飽和水會全部轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽。在干式的運(yùn)行方式下，系統(tǒng)出在直流控制方式下，在機(jī)組負(fù)荷變化的過程中要定值控制機(jī)器的壓力和溫度。

充分發(fā)揮鍋爐本身作用的同時，還要嚴(yán)格把控鍋爐因其本身的構(gòu)造原因而引起的擾動。雖然鍋爐本身的擾動只通過主蒸汽的壓力體現(xiàn)出來，但是鍋爐本身內(nèi)部的擾動反映出來的是整個機(jī)器內(nèi)部狀態(tài)變量的擾動，對整個電力生產(chǎn)系統(tǒng)來說也是有問題的。為了減少內(nèi)部擾動，我們就得確保主蒸汽壓力與本身設(shè)定的數(shù)值偏差越小越好，為此，可以使用在鍋爐側(cè)反饋主蒸汽壓力偏差的方式做到時時把控。

2.嚴(yán)格規(guī)范機(jī)組使用材料的同時提升機(jī)組性能

超臨界鍋爐機(jī)組是強(qiáng)耦合、多參數(shù)、非線性的，因其本身的此種特性，在其適應(yīng)過程中，應(yīng)把保持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)作為重點(diǎn)工作。涉及到機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)，使用的材料至關(guān)重要，首先，在材料的采用上應(yīng)使用適合機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的材料，而不能因?yàn)榻?jīng)濟(jì)方面的考慮而偷工減料，否則不但影響生產(chǎn)，也會使得機(jī)組故障率上升，反而造成大筆的維修費(fèi)用。在材料的使用過程中也應(yīng)當(dāng)引起十足的重視，按照正規(guī)要求合理使用材料才能起到保養(yǎng)機(jī)組的效果。在材料的采購和使用環(huán)節(jié)都應(yīng)建立健全相關(guān)制度，專人負(fù)責(zé)，專人監(jiān)管，出了問題要追責(zé)到人，嚴(yán)格管理。

多方面提升機(jī)組性能，改善機(jī)組的蓄熱變化適應(yīng)性就是其中重要的一點(diǎn)。針對超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，使用變參數(shù)控制，尤其在高負(fù)荷段要加強(qiáng)燃料和給水的前饋超前指令強(qiáng)度，適當(dāng)減少汽輪前饋?zhàn)兓荻?，以隨時適應(yīng)生產(chǎn)過程。

3.使用超超臨界機(jī)組，提高發(fā)電效率

所謂超超臨界指的就是在發(fā)電過程中鍋爐蒸汽的溫度大于等于593℃，超超臨界機(jī)組是對超臨界機(jī)組的創(chuàng)新性應(yīng)用，有關(guān)二者的具體、明確的區(qū)分還沒有明確的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，但是可以肯定的是超超臨界機(jī)組在降低能耗、保護(hù)環(huán)境方面與超臨界相比具有比較明顯的自身優(yōu)勢，具體來講使用超超臨界機(jī)組一年的時間就可以降低6000噸的能耗。因此超超臨界機(jī)組在發(fā)電過程中有重要的意義，目前在國外發(fā)達(dá)國家已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)，但是我國國內(nèi)在當(dāng)前階段有關(guān)超超臨界機(jī)組的使用還沒有得到廣泛的普及。

4.利用人工智能技術(shù)，推進(jìn)發(fā)電工作的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步提高，為了在激烈的競爭中獲得自身優(yōu)勢各個行業(yè)紛紛引入計(jì)算機(jī)信息、人工智能等高新技術(shù)。人工智能技術(shù)是指通過計(jì)算機(jī)對人的一些行為進(jìn)行模擬，計(jì)算機(jī)、機(jī)器人等都屬于人工智能。一般來說火電廠高溫、懸浮顆粒等的工作環(huán)境把工作人員置于危險之中，另外在發(fā)電過程中在技術(shù)條件等方面的限制作用下，對施工人員的要求是非常高的，稍有不慎就會導(dǎo)致整個發(fā)電系統(tǒng)的癱瘓。在發(fā)電施工過程中引入人工智能技術(shù)，即可以提高工作的準(zhǔn)確性又可以在使工作人員免受安全隱患的威脅，對它的運(yùn)用有著重要意義。

五、結(jié)語

本文對超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略的優(yōu)化研究具有極其深遠(yuǎn)的社會意義，在整個社會發(fā)展的過程中，這是一項(xiàng)迫在眉睫的研究課題，在新的優(yōu)化措施不斷落實(shí)的同時，本課題的討論也將繼續(xù)下去。

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