DEB在某自備電廠協(xié)調(diào)控制中的應(yīng)用和常見故障分析

郝昌銘

摘 要：文章以某自備電廠2×300MW機(jī)組DEB設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況為背景，闡述并分析了采用直接能量平衡（DEB）策略的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)技術(shù)原理、工程實(shí)現(xiàn)、過程實(shí)際響應(yīng)以及運(yùn)行效果。特別是對(duì)近兩年來DEB出現(xiàn)的故障進(jìn)行詳細(xì)的分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制理論；火電廠；熱工自動(dòng)化；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）31-0164-03

1 DEB原理分析

1.1 直接能量平衡控制系統(tǒng)以直接能量平衡信號(hào)（P1*Ps/Pt）作為燃料的指令信號(hào)，熱量信號(hào)（P1+dPd/dt）作為燃料的反饋信號(hào)，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：對(duì)燃料控制過程的同時(shí)就控制了壓力，其原理為燃料控制器的控制始終應(yīng)保證控制器的輸入信號(hào)相等，得到以下關(guān)系：P1*Ps/Pt=P1+dPd/dt，在穩(wěn)定工況下dPd/dt基本為零，以上等式為：P1*Ps/Pt=P1，運(yùn)算中抵消等式兩邊P1，得到：Ps/Pt=1由此保證了Pt=Ps，熱量信號(hào)度量了進(jìn)入爐膛燃料的總發(fā)熱量而與燃料的數(shù)量無關(guān)，這樣構(gòu)成的控制系統(tǒng)克服了由于燃料變化導(dǎo)致發(fā)熱量變化從而使機(jī)組的能量平衡發(fā)生變化。

1.2 （DEB）燃燒控制功能設(shè)計(jì)：燃燒控制系統(tǒng)具有兩部分，一部分是直接能量控制系統(tǒng)，另一部分是燃料控制系統(tǒng)。（圖3所示）

圖1、圖2所示為直接能量平衡原理在單元機(jī)組協(xié)調(diào)主控系統(tǒng)SAMA圖。

2 DEB工程實(shí)現(xiàn)

2.1 本文主要分析機(jī)組在定壓方式運(yùn)行工況下，如圖1、圖2、圖3所示，某自備電站DEB控制器直接能量平衡信號(hào)（P1*Ps/Pt）作為燃料的指令信號(hào)（前饋），熱量信號(hào)（P1+dPd/dt）作為燃料的反饋信號(hào)，輸出做為燃燒控制器的指令信號(hào)，燃燒控制器的反饋信號(hào)采用直接測(cè)量的燃料量，最終由燃燒控制器控制各個(gè)給煤機(jī)的給煤量。

2.2 由圖1、圖2、圖3仔細(xì)分析還可以看出，在汽機(jī)調(diào)門維持不變的情況下，P1/Pt 維持一定，改變壓力設(shè)定值Ps即改變了鍋爐的燃料指令，從而達(dá)到了控制負(fù)荷的目的，也就是說直接能量平衡信號(hào)不但適用于定壓控制方式，而且也適用于滑壓運(yùn)行方式。由于采用了直接能量平衡信號(hào)，降低了汽機(jī)調(diào)門動(dòng)作對(duì)鍋爐出口壓力的動(dòng)態(tài)影響，從而提高了在變負(fù)荷工況下機(jī)組對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)性。

2.3 某自備電站進(jìn)入鍋爐的燃料量具有煤、焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣三種，在控制系統(tǒng)內(nèi)將焦、高爐煤氣按照各自的關(guān)系計(jì)算為燃煤值。系統(tǒng)增加燃料控制系統(tǒng)的目的主要是根據(jù)直吹式制粉系統(tǒng)燃料可以直接測(cè)量的特點(diǎn)，利用燃料測(cè)量快速性的特性增加控制系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)，主要用以克服燃料的擾動(dòng)給系統(tǒng)造成的影響。

3 DEB定壓控制方式下機(jī)組實(shí)際出現(xiàn)問題分析

在機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，DEB可以快速穩(wěn)定的維持機(jī)組能量平衡，但是在這兩年來的實(shí)際運(yùn)行中，多次出現(xiàn)DEB波動(dòng)大，導(dǎo)致DEB解自動(dòng)。

導(dǎo)致DEB波動(dòng)大的原因大致有：

GV3調(diào)門波動(dòng)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)級(jí)壓力急劇變化，相應(yīng)的熱量信號(hào)也隨之變化，DEB控制器設(shè)定值與測(cè)量值偏差增大，輸出出現(xiàn)波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致燃燒控制器大幅度的增減給煤量，最終能量平衡被打破，DEB解自動(dòng)。如圖4。

進(jìn)入爐膛的燃料量瞬間發(fā)生大的變化，導(dǎo)致汽包壓力以及機(jī)前壓力發(fā)生變化。（如圖2所示汽包壓力作為熱量信號(hào)，當(dāng)汽包壓力突然變化，則dPd/dt發(fā)生很大變化，從而導(dǎo)致熱量信號(hào)發(fā)生變化），而機(jī)前壓力變化會(huì)使能量需求信號(hào)跟熱量信號(hào)朝相反方向變化，進(jìn)而出現(xiàn)DEB波動(dòng)大；如圖5實(shí)時(shí)曲線：當(dāng)時(shí)運(yùn)行人員投入一臺(tái)磨煤機(jī)（未投自動(dòng)），瞬時(shí)投入10噸煤，導(dǎo)致熱量信號(hào)從57.33上升到60.35，燃料指令從113下降到80，這時(shí)機(jī)前壓力已經(jīng)從16.12MPA升高到16.88，能量需求信號(hào)由于機(jī)前壓力的升高快速從58.48下降到56.47。最終燃料指令輸出到60t/h，已經(jīng)達(dá)到DEB輸出下限，出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，最終導(dǎo)致燃料大幅度波動(dòng)，DEB解除自動(dòng)（運(yùn)行手動(dòng)解除）。如圖5。

在機(jī)組升降負(fù)荷過程中，由于運(yùn)行人員操作原因?qū)е嘛L(fēng)、煤、水配比不佳，（由于兩臺(tái)機(jī)組送風(fēng)機(jī)均未投過自動(dòng)，燃料燃燒的穩(wěn)定性只能通過運(yùn)行人員手動(dòng)操作維持），所以也會(huì)導(dǎo)致DEB出現(xiàn)波動(dòng)；如圖6送引風(fēng)控制系統(tǒng)所示，送風(fēng)控制未投自動(dòng)。

由于某自備電廠屬于煤-摻燒煤氣的新型環(huán)保機(jī)組，故當(dāng)?shù)拓?fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于摻燒煤氣量占總?cè)剂狭康谋戎睾艽?，且煤氣不參與DEB調(diào)節(jié)（煤氣量折合成煤量參與燃料量計(jì)算），由于煤氣流量、壓力、熱值極其不穩(wěn)定，從而使燃料控制頻繁動(dòng)作，只能通過調(diào)節(jié)給煤量來維持煤氣波動(dòng)導(dǎo)致的能量失衡，當(dāng)煤氣量波動(dòng)較大時(shí)，燃料控制會(huì)出現(xiàn)較大的震蕩，從而導(dǎo)致DEB出現(xiàn)波動(dòng)。不再附實(shí)時(shí)曲線圖說明，燃?xì)庀到y(tǒng)畫面如圖7。

3 結(jié)束語

文中分析了采用直接能量平衡策略的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)技術(shù)原理、工程實(shí)現(xiàn)、過程實(shí)際出現(xiàn)的問題，由機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行工況得出，當(dāng)機(jī)組在200MW以上運(yùn)行時(shí)且磨煤機(jī)三臺(tái)以上運(yùn)行時(shí)，DEB調(diào)節(jié)能夠很好的維持機(jī)組能量平衡，當(dāng)?shù)拓?fù)荷運(yùn)行或者煤氣摻燒比例過大，磨煤機(jī)投入少于三臺(tái)，DEB會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)和超調(diào)現(xiàn)象?？偠灾苯幽芰靠刂扑枷胗捎谄淇刂品€(wěn)定、快速等特點(diǎn)，在火電廠得到了廣泛的應(yīng)用，但無法避免由于人為因素或者實(shí)際運(yùn)行工況導(dǎo)致波動(dòng)情況。加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)，加強(qiáng)對(duì)維檢、運(yùn)行人員技能水平的提升都是提高機(jī)組效率的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]首鋼自備電廠2×300MW機(jī)組CCS操作員手冊(cè)[Z].

[2]首鋼自備電廠2×300MW機(jī)組CCS SAMA圖[Z].endprint