關于1000MW燃煤機組主蒸汽壓力控制策略的研究與優(yōu)化

【摘要】為了能夠更好的優(yōu)化百萬機組蒸汽壓力控制邏輯，通過對綏中二期百萬機組主蒸汽壓力控制邏輯的研究分析，總結出協(xié)調控制過程中主蒸汽壓力控制邏輯存在的不足。通過對控制邏輯進行優(yōu)化，從而達到對主蒸汽壓力的精細化控制，總結出有一定借鑒意義的經驗。

【關鍵詞】壓力；控制；分析；優(yōu)化

1、前言

隨著我國火力發(fā)電技術的不斷發(fā)展，目前大容量、高參數(shù)已經逐漸成為國內主流發(fā)電機組的代名詞。隨著火電機組各種參數(shù)的提高，機組的安全運行區(qū)間不斷縮小，因此對各個參數(shù)的控制要求也在不斷的提高。其中，主蒸汽壓力的控制直接影響機組的安全性和經濟性。本文通過對綏中電廠1000MW超超臨界燃煤機組主蒸汽壓力控制的研究與分析，針對控制過程中存在的超壓問題，提出解決辦法，通過對控制邏輯的優(yōu)化，進而達到對主蒸汽壓力的精細化控制。

2、主蒸汽壓力控制分析

主蒸汽壓力運行方式，大致可以分為定壓運行方式、滑壓運行方式兩種。

滑壓運行方式：要求汽輪機調速汽門保持位置不變。當電負荷改變時，鍋爐改變燃燒量，蒸汽參數(shù)改變，從而保持汽輪機調速汽門位置不變。

定壓運行方式：要求鍋爐維持蒸汽參數(shù)不變。當負荷改變時，汽輪機改變調速汽門位置改變負荷，鍋爐則相應改變燃料量維持蒸汽參數(shù)不變。

綜合以上滑壓和定壓兩種運行方式的特點，在低負荷下滑壓運行的調節(jié)閥節(jié)流損失比定壓運行低得多，經濟性顯著。在高負荷時定壓運行方式具有其優(yōu)越性，比如，可有效地利用鍋爐蓄熱，提高對外界負荷需求的響應速度。因此，1000MW燃煤機組多采用定-滑-定運行方式。

3、主蒸汽壓力控制過程中存在的問題

自機組投產以來，雖然主蒸汽控制基本符合控制要求，但是還是存在以下兩個問題。

3.1升降負荷過程中主蒸汽壓力偏離給定值

由于機組采用機爐協(xié)調控制方式，當機組升負荷時，汽機主控響應負荷控制指令，迅速開大調速氣門，導致主蒸汽壓力下降，而此時隨著負荷的升高機組主蒸汽壓力定值按照滑壓曲線相應升高，進而加大了主蒸汽壓力與給定值的偏差。當機組降負荷時，汽機主控響應負荷控制指令，迅速關小調速氣門，導致主蒸汽壓力上升，而此時隨著負荷的升高機組主蒸汽壓力定值按照滑壓曲線相應降低，同樣加大了主蒸汽壓力與給定值的偏差。由于鍋爐側相應負荷變化較慢，主蒸汽壓波動明顯，不能很快與給定值相匹配。

3.2高負荷時主蒸汽壓力波動大

實際運行中，高負荷時壓力參數(shù)波動較低負荷大，這是由于機組在低負荷運行時受控過程的增益較低，在高負荷運行時受控過程的增益較高，另外，高負荷時部分輔機出力達到上限，工作在非線性區(qū)，使得原控制系統(tǒng)參數(shù)不能滿足實際系統(tǒng)要求，這種影響在鍋爐側更為明顯。

4、主蒸汽壓力控制策略完善

為提高主蒸汽控制品質，針對機組在變負荷和高負荷時主蒸汽壓力控制存在的問題，從汽機主控控制邏輯和鍋爐主控控制邏輯兩方面入手，加大汽機主控壓力拉回回路控制作用同時，設計汽機主控超馳保壓回路和鍋爐主控PID調節(jié)器變參數(shù)回路，進而達到主蒸汽壓力精細化控制的目的。

4.1汽機主控超馳保壓回路

加大主汽壓力拉回回路作用。此回路是為了讓汽機調門幫助鍋爐維持壓力，防止壓力偏差過大或壓力快速變化造成鍋爐參數(shù)波動過大，影響機組穩(wěn)定運行。通過函數(shù)塊F（X）實現(xiàn)，當壓力設定值與實際壓力偏差在-0.25MPa～+0.25MPa之間時，汽機調門只保證負荷穩(wěn)定。當壓力設定值與實際壓力偏差超過-0.25MPa～+0.25MPa時，汽機調門動作幫助鍋爐維持壓力相對穩(wěn)定。

4.2鍋爐主控變參數(shù)控制

增加鍋爐主控PID不同負荷下的變參數(shù)控制。同時，增加鍋爐主控積分調節(jié)器入口壓力偏差動態(tài)調節(jié)回路。為了減少穩(wěn)定負荷工況下的誤差，加大積分調節(jié)器的前向增益，增加誤差積分作用；負荷變動工況下，因動態(tài)響應滯后，動態(tài)誤差可能較大，因此降低積分調節(jié)器的前向增益，加速閉環(huán)響應。

通過對汽機主控和鍋爐主控的邏輯優(yōu)化，我們進行了升降負荷實驗，在升降負荷過程和高負荷運行過程中，主蒸汽壓力跟蹤給定值的能力明顯加強了?？梢娺壿媰?yōu)化效果明顯，但同時也存在一定的問題。在高負荷運行時，由于汽機主控加強了對主蒸汽壓力的控制，進而使調速氣門動作頻繁，機組負荷呈現(xiàn)鋸齒波動，但通過檢查對負荷的影響非常小在±3～5MW范圍內，因此可以接受。具體實驗曲線如圖【1】所示：

5、結論

隨著大容量高參數(shù)火電機組的迅猛發(fā)展，火電廠自動控制水平也在不斷的提高，機組安全運行的可靠性、經濟性則顯得尤為重要，由此可見主蒸汽壓力控制品質提升的必要性。

通過對綏中電廠二期主蒸汽控制邏輯的優(yōu)化，進一步提高了主蒸汽壓力的控制品質，達到了控制品質精細化的目的，提高了機組的安全性和經濟性，其控制思路及控制策略完善方案對同類型機組有一定的借鑒意義。