燃煤電廠集控運(yùn)行與機(jī)組協(xié)調(diào)控制

摘 要：燃煤電廠生產(chǎn)要求不斷提高，需要加大投入力度，引進(jìn)更多新形設(shè)備與技術(shù)，來(lái)完善生產(chǎn)系統(tǒng)，并提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。相應(yīng)隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的不斷增加，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行控制工作有著更為嚴(yán)格的要求，而集控運(yùn)行方式現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到電廠中，在此基礎(chǔ)上在通過(guò)機(jī)組協(xié)調(diào)控制，可以通過(guò)統(tǒng)一管理調(diào)控，來(lái)保證生產(chǎn)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。文章對(duì)燃煤電廠集控運(yùn)行以及機(jī)組協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；集控運(yùn)行；機(jī)組協(xié)調(diào)控制

為滿(mǎn)足社會(huì)生產(chǎn)生活需求，燃煤電廠機(jī)組容量不斷加大，相應(yīng)電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)性要求也更高，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)做更進(jìn)一步的完善。集控運(yùn)行是電廠自動(dòng)化控制的主要方式，其中協(xié)調(diào)控制也是重要組成部分，以提高電廠生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性為目的，需要結(jié)合電廠生產(chǎn)特點(diǎn)，對(duì)控制系統(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)行分析。

1 燃煤電廠集控運(yùn)行系統(tǒng)分析

集控運(yùn)行管理系統(tǒng)為電廠指揮監(jiān)控中心，對(duì)機(jī)組DCS、輔助車(chē)間程控系統(tǒng)PLC等系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并作為歷史資料進(jìn)行存儲(chǔ)。集控運(yùn)行管理實(shí)施的對(duì)象為整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)的收集、分析，來(lái)對(duì)下一步管理工作的實(shí)施提供數(shù)據(jù)支持，確保管理工作實(shí)施的合理性與有效性[1]。集控運(yùn)行管理系統(tǒng)為電廠自動(dòng)化管理的主要部分，將其與機(jī)組協(xié)調(diào)控制相結(jié)合，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行管理，利用集控管理系統(tǒng)存在的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來(lái)分析不同子系統(tǒng)之間的關(guān)系，確定其中存在的不足，采取措施來(lái)對(duì)生產(chǎn)總系統(tǒng)配置進(jìn)行優(yōu)化，消除存在的運(yùn)行缺陷，并通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)確保生產(chǎn)活動(dòng)的正常運(yùn)行，減少各類(lèi)故障問(wèn)題的發(fā)生。

2 電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化方向

2.1 調(diào)節(jié)器變參數(shù)控制

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，會(huì)在一定程度上削弱負(fù)荷調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)作用，其中起作用的主要為負(fù)荷前饋信號(hào)。待系統(tǒng)維持到穩(wěn)定狀態(tài)后，目標(biāo)負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷差異較低時(shí)，結(jié)束前饋信號(hào)動(dòng)態(tài)過(guò)程?；诖颂攸c(diǎn)，想要縮短達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷的要求，可以采取改變調(diào)節(jié)器參數(shù)的方式，來(lái)增強(qiáng)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)能力。另外，利用目標(biāo)負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷存在的偏差，可以通過(guò)調(diào)整校正調(diào)節(jié)器積分與比例系數(shù)參數(shù)來(lái)縮小，可以有效解決快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)平穩(wěn)矛盾。

2.2 給水自動(dòng)調(diào)節(jié)優(yōu)化

2.2.1 中間點(diǎn)溫度

為確保中間點(diǎn)溫度設(shè)定的合理性，可以利用分離器出飽和蒸汽壓力對(duì)應(yīng)的溫度，以及根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，由操作人員通過(guò)手動(dòng)偏置與減溫水比例的方式進(jìn)行處理。其中，利用減溫水流量所占總給水流量比值法進(jìn)行校正，可以彌補(bǔ)手動(dòng)偏置處理存在的偏差，使得溫度調(diào)整合理性更高。

2.2.2 給水流量

生產(chǎn)活動(dòng)中如果采取手動(dòng)給水操作，主調(diào)節(jié)器輸出量會(huì)隨著水量變化而變化，并且給定值也會(huì)跟隨中間點(diǎn)溫度發(fā)生變化。而如果選擇用自動(dòng)給水方式操作時(shí)，給水流量設(shè)定值由中間溫度PID來(lái)控制實(shí)現(xiàn)。PID計(jì)算時(shí)增加了機(jī)組負(fù)荷指令、水冷壁出口集箱溫度與鍋爐主控前饋?zhàn)饔?，其中?fù)荷指令目的是確保給水可以與燃料量變化同步，來(lái)確保煤水比維持在一定穩(wěn)定狀態(tài)[2]。一般情況下，正常機(jī)組運(yùn)行水與各磨組燃料量經(jīng)驗(yàn)比值穩(wěn)定，一旦燃料量發(fā)生變化，煤水比發(fā)生變化，就會(huì)造成給水流量增加。

3 燃煤電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析

3.1 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1 軟件架構(gòu)

主要包括客戶(hù)端與服務(wù)端兩層結(jié)構(gòu)，即C/S架構(gòu)形式，可以通過(guò)兩端硬件環(huán)境優(yōu)勢(shì)，合理分配任務(wù)管理內(nèi)容，來(lái)控制系統(tǒng)運(yùn)行成本。承擔(dān)服務(wù)端的為兩臺(tái)服務(wù)器，兩者之間能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通訊，起到冗余作用，即便其中一臺(tái)服務(wù)器故障，系統(tǒng)也可以通過(guò)自動(dòng)切換的方式轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)服務(wù)器端，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行[3]。承擔(dān)客戶(hù)端的為操作員站，主要完成客戶(hù)端信息向服務(wù)器的傳遞，服務(wù)器為客戶(hù)端服務(wù)，此種架構(gòu)形式可以充分發(fā)揮客戶(hù)操作員站處理能力，在客戶(hù)端處理后再傳送給服務(wù)器。

3.1.2 功能模塊

在對(duì)電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以將其與集控運(yùn)行管理系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息的分析，將其作為協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)?；诖丝梢詫⒄麄€(gè)系統(tǒng)的控制模塊分為將主控系統(tǒng)、汽機(jī)主控、鍋爐主控以及子系統(tǒng)等四部分，并且每個(gè)模塊又分為多個(gè)子模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行。其中，結(jié)合燃煤電廠生產(chǎn)特點(diǎn)，重點(diǎn)為汽輪機(jī)與鍋爐主控系統(tǒng)，主要功能是維持鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，在負(fù)荷變化率較大情況下，兩者之間能夠保證能量平衡，來(lái)確保主蒸汽壓力的穩(wěn)定，由此可見(jiàn)兩者相互聯(lián)系、相互影響，如果一個(gè)出現(xiàn)故障勢(shì)必會(huì)對(duì)另一系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

3.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

主要包括現(xiàn)場(chǎng)控制層、系統(tǒng)服務(wù)層、檢測(cè)控制層三部分。第一，現(xiàn)場(chǎng)控制層。將現(xiàn)場(chǎng)控制站DPU與數(shù)據(jù)采集DPU站集中安裝在與主控室相鄰電子設(shè)備室內(nèi)，主要負(fù)責(zé)接收傳感器、變送器傳輸?shù)男盘?hào)，并利用預(yù)先設(shè)定控制策略進(jìn)行邏輯運(yùn)算，將最終結(jié)果傳輸給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器[4]。第二，系統(tǒng)服務(wù)層。即系統(tǒng)服務(wù)器，利用冗余網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控層計(jì)算機(jī)、控制器連接，實(shí)現(xiàn)收據(jù)信息的接收與發(fā)送。第三，監(jiān)測(cè)控制層。包括操作工程師站、操作員站等，主要實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的實(shí)時(shí)通訊，完成各項(xiàng)信息的傳輸。

3.2.2 功能模塊

（1）主控系統(tǒng)。對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)傳輸?shù)腁CC負(fù)荷指令，以及運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)整負(fù)荷指令進(jìn)行限速、限幅處理。如果機(jī)組主要輔機(jī)出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題，保證機(jī)組能夠自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)控制系統(tǒng)，將負(fù)荷調(diào)整到相應(yīng)目標(biāo)值。

（2）鍋爐主控系統(tǒng)?？梢栽谧詣?dòng)模式與手動(dòng)模式下運(yùn)行，與汽輪機(jī)主控系統(tǒng)在機(jī)組不同運(yùn)行條件下來(lái)完成控制功能，指令間的鍋爐輸出與負(fù)載匹配關(guān)系。鍋爐主控系統(tǒng)具有主蒸汽壓力閉環(huán)控制能力，以及負(fù)荷質(zhì)量前饋控制功能，來(lái)確保輸入能量符合電廠鍋爐節(jié)能要求。其中，前饋控制可以起到“一定概調(diào)”作用，即對(duì)鍋爐輸入、輸出量關(guān)系失衡狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，確保將能量失衡限制在較小范圍內(nèi)。

（3）汽機(jī)主控系統(tǒng)。汽機(jī)主控是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)汽輪機(jī)整體控制控制，完成各項(xiàng)指令的下達(dá)，確保汽機(jī)生產(chǎn)活動(dòng)的正常開(kāi)展，要求其一般情況下應(yīng)處于自動(dòng)狀態(tài)。汽機(jī)主控是機(jī)組級(jí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)與DEH等系統(tǒng)的中間層控制系統(tǒng)，下達(dá)指令有由DEH來(lái)完成汽輪機(jī)調(diào)速汽門(mén)開(kāi)度的控制，確保可以獲得足夠的蒸汽量，滿(mǎn)足機(jī)組負(fù)荷要求，并使得生產(chǎn)系統(tǒng)中鍋爐與汽輪機(jī)能夠處于一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)。其中，在機(jī)跟爐模式下，汽機(jī)控制對(duì)象為主蒸汽壓力，而主蒸汽壓力由負(fù)荷壓力函數(shù)生成。

4 結(jié)束語(yǔ)

燃煤電廠機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷不斷增加，對(duì)控制管理系統(tǒng)的要求也更為嚴(yán)格，基于生產(chǎn)實(shí)際需求，可以從集控運(yùn)行管理與機(jī)組協(xié)調(diào)控制角度出發(fā)，做好兩者的研究分析，提高兩者相互聯(lián)系效果，提高所有子系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]侍述成.300MW火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在LN2000DCS中的實(shí)現(xiàn)

[D].華北電力大學(xué)，2012.

[2]郝永利.600MW機(jī)組RB控制策略研究[D].華北電力大學(xué)，2012.

[3]朱傳鵬.1000MW超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其改進(jìn)[D].燕山大學(xué)，2014.

[4]張鶴飛.600MW亞臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)仿真研究[D].上海交通大學(xué)，2013.

作者簡(jiǎn)介：陳毅藝，男，廣東茂名人，學(xué)歷：本科，工作單位：廣東省粵電集團(tuán)有限公司珠海發(fā)電廠，運(yùn)行副值，研究方向：機(jī)組協(xié)調(diào)控制與集控運(yùn)行。