某熱電廠機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化

張雄飛

摘 要：本文基于筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)某熱電廠機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況加以分析，進(jìn)而針對(duì)性的提出了優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：熱電廠;機(jī)爐協(xié)調(diào);熱值

一、序章

機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是熱電廠機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的中樞系統(tǒng)，在熱電廠的運(yùn)作過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)前隨著國(guó)內(nèi)電力需求的變化，熱電廠的機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)也需要進(jìn)行整體的運(yùn)作優(yōu)化，才能夠日益增長(zhǎng)的電力需求。本文基于筆者的實(shí)際工作調(diào)查，基于某熱電廠的實(shí)際機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，幫助系統(tǒng)進(jìn)一步滿足機(jī)組啟動(dòng)和停止時(shí)的滑壓運(yùn)行和定壓運(yùn)行的需求，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供借鑒。

二、案例分析

某熱電廠隸屬某油田電力集團(tuán)，該集團(tuán)下轄若干油田電力廠、熱電廠、燃機(jī)電廠、設(shè)計(jì)院等企業(yè)，該集團(tuán)年供電能力100億kW·h，年發(fā)電能力30億千瓦時(shí)，年供電能力1800萬(wàn) GJ，是當(dāng)?shù)氐凝堫^企業(yè)。某熱電廠隸屬該集團(tuán)四座發(fā)電場(chǎng)之一，負(fù)責(zé)周邊區(qū)域居民的熱電需求，總裝機(jī)容量150MW，供熱能力達(dá)1100萬(wàn)GJ。某熱電廠150MW機(jī)組機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，是該熱電廠整體運(yùn)行的關(guān)鍵，能夠確保在準(zhǔn)確滿足負(fù)荷的前提下提高機(jī)組機(jī)爐的穩(wěn)定性，但該機(jī)組機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的適用情況是滿負(fù)荷穩(wěn)定工況，如果相關(guān)工況發(fā)生了變化，機(jī)爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)就無(wú)法做到快速滿足需求，該問(wèn)題已經(jīng)為某熱電廠的機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題?；谀碂犭姀S的實(shí)際需求，筆者計(jì)劃從兩個(gè)方面來(lái)對(duì)已有系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.送風(fēng)量測(cè)量方面

在送風(fēng)量測(cè)量方面，筆者計(jì)劃利用網(wǎng)格法提高氣體流量測(cè)量的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的氣體流量測(cè)量方法往往需要光滑的內(nèi)壁和較長(zhǎng)的直管段才能最大程度的提高其準(zhǔn)確性，這在電廠鍋爐的風(fēng)煙道中無(wú)法做到，所以傳統(tǒng)氣體流量測(cè)量的結(jié)果有著一定程度的誤差。而網(wǎng)格法能夠很好的減小這類誤差，網(wǎng)格法顧名思義就是在電廠鍋爐的風(fēng)煙道內(nèi)設(shè)置多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)而得到風(fēng)煙道內(nèi)的氣體平均流速，基于次數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)氣體流量測(cè)量結(jié)果加以修正。當(dāng)前利用網(wǎng)格法的相關(guān)技術(shù)有防堵陣列式風(fēng)量測(cè)量技術(shù)，能夠很好的實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想，在防粉塵阻塞的同時(shí)提高測(cè)量準(zhǔn)確度。同時(shí)應(yīng)用于該技術(shù)的測(cè)量裝置能夠?qū)ψ陨淼幕覊m情況進(jìn)行快速清除，最大程度減小因壓損而出現(xiàn)的誤差。所以筆者依據(jù)該熱電廠的實(shí)際經(jīng)濟(jì)情況，計(jì)劃采用防堵陣列式風(fēng)量測(cè)量技術(shù)來(lái)對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量結(jié)果加以優(yōu)化。同時(shí)加裝配套的硬件和軟件設(shè)施，對(duì)該裝置進(jìn)行智能化設(shè)置，進(jìn)而滿足某熱電廠的實(shí)際需求。

2.熱值方面

傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略針對(duì)煤質(zhì)的不同沒(méi)有進(jìn)行有效的區(qū)別，進(jìn)而對(duì)熱值沒(méi)有進(jìn)行精準(zhǔn)性的測(cè)量，降低了系統(tǒng)的適用性。所以針對(duì)不同的煤質(zhì)來(lái)對(duì)現(xiàn)有的煤種進(jìn)行智能化處理，其原理在于通過(guò)鍋爐主控指令，來(lái)對(duì)給煤量反饋信號(hào)進(jìn)行智能化的識(shí)別，進(jìn)而對(duì)后續(xù)的鍋爐出力進(jìn)行選擇。如果鍋爐主控指令檢測(cè)到實(shí)際的蒸發(fā)量比設(shè)計(jì)蒸發(fā)量小，說(shuō)明鍋爐內(nèi)的實(shí)際煤種其發(fā)熱量低于設(shè)計(jì)煤種，如果鍋爐主控指令檢測(cè)到實(shí)際的蒸發(fā)量比設(shè)計(jì)蒸發(fā)量大，說(shuō)明鍋爐內(nèi)的實(shí)際煤種其發(fā)熱量高于設(shè)計(jì)煤種。針對(duì)實(shí)際結(jié)果來(lái)建立相關(guān)的模型，進(jìn)而得出相應(yīng)熱值校正模型，對(duì)測(cè)量結(jié)果加以修正。

三、機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化

1.汽機(jī)系統(tǒng)分析及主控邏輯優(yōu)化

汽機(jī)主控是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)與數(shù)字電液控制系統(tǒng)的連接部分，可手動(dòng)增減數(shù)字電液控制系統(tǒng)指令改變汽輪機(jī)負(fù)荷。為了增加機(jī)組的穩(wěn)定性，在汽機(jī)主控程序中，新設(shè)計(jì)了主汽壓力拉回回路，依據(jù)歷史數(shù)據(jù)，推薦壓力偏差輔助調(diào)節(jié)功能塊F（X）參數(shù)，參考該參數(shù)制定F（X）功能塊曲線函數(shù)規(guī)則，即主汽壓力控制偏差超過(guò)±0.4MPa時(shí)，汽機(jī)主控在控制機(jī)組負(fù)荷的同時(shí)會(huì)協(xié)助鍋爐主控控制主汽壓力，根據(jù)壓力偏差對(duì)應(yīng)修正負(fù)荷偏差的函數(shù)關(guān)系，利用汽機(jī)主控對(duì)鍋爐側(cè)進(jìn)行輔助調(diào)壓。

F（X）的功能邏輯表現(xiàn)為：輸入主蒸汽壓力偏差信號(hào)，在慣性環(huán)節(jié)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后通過(guò)F（X）功能塊來(lái)對(duì)處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，得出負(fù)荷偏差信號(hào)，進(jìn)而輸入到汽機(jī)主控控制功能塊中進(jìn)行調(diào)整，最后利用來(lái)數(shù)據(jù)來(lái)輔助調(diào)壓。

基于該系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行情況，主蒸汽壓力偏差為-1MPa時(shí)，負(fù)荷偏差為-10MW，主蒸汽壓力偏差為-0.4MPa時(shí)，負(fù)荷偏差為0MW，主蒸汽壓力偏差為0.4MPa時(shí)，負(fù)荷偏差為0MW，主蒸汽壓力偏差為1MPa時(shí)，負(fù)荷偏差為10MW，

依據(jù)系統(tǒng)特性曲線及歷史數(shù)據(jù)，推薦負(fù)荷指令與汽機(jī)主控輸出參數(shù)，其中汽機(jī)主控輸出為汽機(jī)主控程序依據(jù)負(fù)荷指令向數(shù)字電液控制系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)，控制汽機(jī)側(cè)設(shè)備。負(fù)荷指令為0MW時(shí)，汽機(jī)主控輸出為0%，負(fù)荷指令為330MW時(shí)，汽機(jī)主控輸出為100%。

所以基于上述測(cè)量結(jié)果，筆者認(rèn)為應(yīng)該在PID模塊的設(shè)定值上增加慣性環(huán)節(jié)，進(jìn)入PID負(fù)荷指令信號(hào)增加慣性處理回路。同時(shí)在3個(gè)功率實(shí)測(cè)信號(hào)的中值選擇信號(hào)處，增加慣性環(huán)節(jié)進(jìn)行濾波處理，降低干擾。

2.鍋爐系統(tǒng)分析及主控邏輯優(yōu)化，

在鍋爐系統(tǒng)分析及主控邏輯優(yōu)化方面，首先需要依據(jù)相關(guān)符合，在鍋爐主控針對(duì)壓力偏差的積分和比例部分給出測(cè)定的基本值。繼而主蒸汽壓力偏差變化率對(duì)鍋爐主控修正，主蒸汽壓力偏差的變化率乘以一個(gè)系數(shù)加入鍋爐主控修正量，減小鍋爐的主蒸汽壓力波動(dòng)。使控制系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。需要機(jī)組負(fù)荷指令對(duì)鍋爐主控輸出的前饋控制，對(duì)此作用進(jìn)行加強(qiáng)。同時(shí)加強(qiáng)鍋爐變負(fù)荷過(guò)程中對(duì)鍋爐主控的動(dòng)態(tài)增加量。

3.燃料系統(tǒng)分析及主控邏輯優(yōu)化

燃料主控接收來(lái)自鍋爐主控的輸出指令，其下游帶有偏置功能塊對(duì)六層給煤機(jī)進(jìn)行控制。查詢機(jī)組常用煤種相關(guān)參數(shù)，了解實(shí)際燃燒狀況，針對(duì)問(wèn)題將燃料主控控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化。新增熱值校正校正回路可以改善由于煤質(zhì)變化帶來(lái)的對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)的不適應(yīng)。新增的熱值校正回路，在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方式下可以實(shí)時(shí)、在線、閉環(huán)、后臺(tái)運(yùn)行，不需要運(yùn)行人員人工干預(yù)。此外熱值校正可以克服當(dāng)前運(yùn)行機(jī)組燃燒煤種的發(fā)熱量擾動(dòng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行的干擾。

4.調(diào)節(jié)方式

由于機(jī)組的直接能量平衡調(diào)節(jié)方式并不能完全補(bǔ)償單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的全部非線性特性，因此，在大范圍變負(fù)荷時(shí)，自適應(yīng)能力不強(qiáng)，主汽壓力跟蹤差。針對(duì)以上問(wèn)題，將原有的直接能量平衡調(diào)節(jié)方式更換為間接能量平衡控制，同時(shí)增加其他必要的調(diào)節(jié)手段如自適應(yīng)參數(shù)等先進(jìn)控制策略，增強(qiáng)機(jī)組控制系統(tǒng)在不同工況下、在同一工況下不同煤質(zhì)狀況的適應(yīng)性。

四、總結(jié)

依照后續(xù)的試驗(yàn)情況，在對(duì)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化之后，該機(jī)組的變得更加的智能化和自動(dòng)化，負(fù)荷相應(yīng)的速度加快的同時(shí)減小了功率波動(dòng)，大幅度降低了工作人員的操作量?？偠灾瑱C(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)還需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際供熱政策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民用電習(xí)慣等條件進(jìn)行調(diào)整，才能更好的因地制宜制定出相應(yīng)的機(jī)組機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化方案。本次所設(shè)計(jì)的相關(guān)方案還需要結(jié)合更多的變量進(jìn)行調(diào)整，筆者在以后的工作生活中也將繼續(xù)深入此方面的研究，共同為我國(guó)當(dāng)前的能源領(lǐng)域發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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