INFIT 系統(tǒng)在超超臨界發(fā)電機(jī)組汽溫和協(xié)調(diào)控制中的運(yùn)用分析

李少冬

（內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資集團(tuán)有限公司電力工程技術(shù)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)于電網(wǎng)容量的需求不斷增加，在這種社會(huì)背景下，需要新選擇具有現(xiàn)實(shí)意義的方式進(jìn)行關(guān)于電網(wǎng)容量增加的具體方案實(shí)施。但是在目前的電力系統(tǒng)中，超超臨界機(jī)組基本上都存在調(diào)節(jié)精度上的問題，尤其是負(fù)荷升降速率慢，進(jìn)一步影響了超超臨界機(jī)組的使用精度。針對(duì)這一現(xiàn)象，國內(nèi)外對(duì)超超臨界機(jī)組花費(fèi)了大量的時(shí)間進(jìn)行研究，在對(duì)這些研究成果進(jìn)行總結(jié)之后，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)是解決機(jī)組控制能力不足的有效方式，本文從優(yōu)化系統(tǒng)的角度對(duì)這一領(lǐng)域的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的分析。

1 直流鍋爐控制要求

直流鍋爐管的設(shè)計(jì)方式屬于一種去氣泡的設(shè)計(jì)方式，所以直流鍋爐并不需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的下降管，同時(shí)直流鍋爐在設(shè)計(jì)上也采用更小管徑的水冷壁，所以總體上而言，直流鍋爐設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在制造以及成本上都有著相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)直流鍋爐在實(shí)際使用中能夠超超臨界壓力參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行，并且啟停時(shí)間優(yōu)良，有著良好的能力響應(yīng)，實(shí)際使用中往往能夠創(chuàng)造更高的受益。這是直流爐和汽包爐相比最為顯著的優(yōu)勢(shì)，而從兩者設(shè)計(jì)方式和基本結(jié)構(gòu)分析，可以發(fā)現(xiàn)汽水系統(tǒng)不同是兩者之間所存在的主要差距，直流爐在使用中，各個(gè)受熱面不存在明顯分界線的熱偏差，所以能夠在實(shí)際使用中讓燃料、供水、汽溫調(diào)節(jié)互補(bǔ)影響。從上述特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)這一領(lǐng)域的內(nèi)容進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)直流鍋爐發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)方案要從實(shí)際角度出發(fā)，其優(yōu)化方式以及優(yōu)化內(nèi)容應(yīng)當(dāng)更多的傾向于解決燃燒率和水量之間的平衡關(guān)系，選擇具有現(xiàn)實(shí)意義的方式對(duì)這一領(lǐng)域的內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，尤其是關(guān)于響應(yīng)速度以及控制精度方面的內(nèi)容，要通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方式以及多次測(cè)試，調(diào)整到最為合適的狀態(tài)。

2 優(yōu)化前運(yùn)行分析

某發(fā)電公司發(fā)電機(jī)組其型號(hào)為常用的55MW 超超臨界機(jī)組，單元機(jī)組的控制方式同市面上其余發(fā)電機(jī)組相同，采用常見的分散控制系統(tǒng)，主要是從數(shù)據(jù)采集、鍋爐燃燒控制、熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)、順序控制等幾個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)控制，該機(jī)組在經(jīng)過多年使用之后，存在汽機(jī)調(diào)門節(jié)流損失，為此選擇將單閥門修改為多閥門的方式進(jìn)行優(yōu)化，這一機(jī)組在完成優(yōu)化之后，運(yùn)行效率提升，并且趨向于穩(wěn)定，但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)中所考慮的煤種和實(shí)際使用的煤種存在一定的區(qū)別，在極端狀態(tài)線下容易出現(xiàn)煤水比失調(diào)的現(xiàn)象，尤其是在鍋爐負(fù)荷大幅度發(fā)生變化時(shí)，這一情況更是尤為常見。

在對(duì)這一情況進(jìn)行分析之后，總結(jié)出如下內(nèi)容，機(jī)組主氣壓在偏離設(shè)定之后，UI 存在震蕩波形，而在具體的使用中鍋爐往往會(huì)超壓運(yùn)行，所以在原滑壓定值進(jìn)行相應(yīng)偏置時(shí)，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性會(huì)受到相應(yīng)的影響。另一方面，還發(fā)現(xiàn)在該機(jī)組存在散熱問題，因?yàn)樾枰l繁的進(jìn)行溫度控制，減溫水電電動(dòng)閥門使用頻率過高，也導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組運(yùn)行效益降低。

圖1

3 INFIT 系統(tǒng)改造

3.1 INFIT 系統(tǒng)汽溫和協(xié)調(diào)控制策略

火電機(jī)組在實(shí)際使用中，存在諸多非正常運(yùn)行現(xiàn)象，從本質(zhì)上而言就是在控制協(xié)調(diào)方面存在一定的問題。關(guān)于該領(lǐng)域的問題主要是在工況和煤種發(fā)生改變時(shí)，被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性持續(xù)降低，導(dǎo)致了過程滯后以及慣性差距變大。所以采取常規(guī)的方式進(jìn)行狀態(tài)性能轉(zhuǎn)化，并不能夠形成有利的局面，所以在進(jìn)行反饋以及解決其余擾動(dòng)的相關(guān)問題時(shí)，要從多方面考慮這一問題，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制模式，對(duì)上述問題進(jìn)行解決。將模糊控制運(yùn)用于具體的管理中，遵循上述準(zhǔn)則，將INFIT 系統(tǒng)的優(yōu)化原理羅列成如圖1 所述的內(nèi)容。

采用預(yù)測(cè)控制技術(shù)作為閉環(huán)控制的核心環(huán)節(jié)。INFIT 系統(tǒng)的控制方式還是當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域常用的一種前饋+反饋進(jìn)行相互調(diào)節(jié)相互促進(jìn)的控制模式，這種控制模式所存在的控制策略和傳統(tǒng)的DCS 存在著許多差異，在本質(zhì)上而言，這種控制方式會(huì)將原有的PID 控制進(jìn)行取代，從而能夠形成對(duì)外來變化趨勢(shì)的提前預(yù)測(cè)和測(cè)量，保證了控制效果，在機(jī)組協(xié)調(diào)能力以及抗干擾能力上，也可以因?yàn)檫@一功能，大幅度提升運(yùn)行的效率。

對(duì)機(jī)組運(yùn)行特性參數(shù)進(jìn)行全工況實(shí)時(shí)校正。常規(guī)的控制策略在具體的運(yùn)行中，并不會(huì)將相關(guān)的控制參數(shù)進(jìn)行修訂，所以其關(guān)于機(jī)組工況的相關(guān)變化難以有著相應(yīng)的優(yōu)良表現(xiàn)，關(guān)于INFIT 系統(tǒng)在這方面的優(yōu)勢(shì)，可以簡(jiǎn)單的總結(jié)為一種競(jìng)爭(zhēng)型的審計(jì)網(wǎng)絡(luò)算法，其可以實(shí)時(shí)的完成關(guān)于機(jī)組運(yùn)行和控制系統(tǒng)的及時(shí)修正，并且這一系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，其實(shí)是處于一個(gè)不斷優(yōu)化的狀態(tài)下，所以能夠向著更加優(yōu)良的方向所前進(jìn)。

3.2 INFIT 控制系統(tǒng)安全性分析

在實(shí)際操作中，可以將INFIT 系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成一個(gè)DPU 轉(zhuǎn)移到DCS 系統(tǒng)中，這樣，就能夠保證原有的系統(tǒng)之間在控制邏輯上的完全保留，只需要增加少部分控制邏輯，就能在實(shí)際運(yùn)用中實(shí)現(xiàn)DCS 系統(tǒng)和INFIT 系統(tǒng)的良好轉(zhuǎn)化，這種能夠?qū)CS 和INFIT 系統(tǒng)融合成一體的操作模式，在具體的使用中有著極大的優(yōu)勢(shì)，能夠在實(shí)際系統(tǒng)中搭載多方面的信息，并且通過通信融合為一體，從而在通信數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)上能夠借助多種技術(shù)的手段，來進(jìn)一步保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 應(yīng)用效果評(píng)估

4.1 優(yōu)化系統(tǒng)安裝和調(diào)試

該機(jī)組在進(jìn)行優(yōu)化之后，進(jìn)行了進(jìn)一步的DCS 組態(tài)修改及靜態(tài)調(diào)試，可以發(fā)現(xiàn)在INFIT 投運(yùn)后AGC 控制和主汽壓力、溫度穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能上更為優(yōu)異。

4.2 優(yōu)化后機(jī)組調(diào)節(jié)參數(shù)分析

在INFIT 系統(tǒng)投入到實(shí)際使用中之后，該機(jī)組的各項(xiàng)參數(shù)都向著更好的方向發(fā)展，尤其是在擾動(dòng)工況下，其運(yùn)行效率以及運(yùn)行狀況也更加的趨向于穩(wěn)定狀態(tài)，從最低負(fù)荷上升到最高負(fù)荷時(shí)，機(jī)組主汽壓力的動(dòng)態(tài)偏差在整個(gè)過程中沒有超過3.3MP，主汽溫差也被降低到4℃以內(nèi)，為了更好的促進(jìn)該機(jī)組的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，不斷的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，最終將調(diào)解精度被控制在0.12%以內(nèi)。

4.3 優(yōu)化綜合評(píng)估

（1）機(jī)組運(yùn)行更加平穩(wěn)。由于采用了預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)技術(shù)，穩(wěn)態(tài)工況下機(jī)組主汽壓力、主汽溫度的波動(dòng)幅度在（±0.2MPINFIT/±3.0℃）范圍內(nèi)；變負(fù)荷工況下，上述參數(shù)波動(dòng)在（±0.3MPINFIT/±5.0℃）內(nèi)，提高了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，從根本上防止鍋爐超溫、超壓。（2）機(jī)組運(yùn)行中的燃料、給水波動(dòng)大幅減小。5 號(hào)機(jī)組在INFITGC 運(yùn)行中的燃料、 給水等控制量的波動(dòng)幅度較優(yōu)化前減小60%左右，對(duì)于減小機(jī)組設(shè)備磨損、延長鍋爐金屬管材壽命、減少爆管極為有利，提高了機(jī)組的安全性。（3）保證機(jī)組在額定工況下運(yùn)行。由于調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，徹底改變了系統(tǒng)投入前降低參數(shù)運(yùn)行的局面，最大限度地提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)語

INFIT 系統(tǒng)在直流鍋爐發(fā)電機(jī)組進(jìn)行應(yīng)用，可以有效的提升機(jī)組的控制精度，尤其是在主氣壓力、溫度調(diào)解水平上，可以大幅度對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，保證經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，安全性也能夠得到提升，并且在用INFIT 系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化之后，控制精度將會(huì)得到進(jìn)一步增加，可以發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在直流鍋爐發(fā)電機(jī)組的控制中有著極大的現(xiàn)實(shí)意義。