浅谈超超临界火力发电机组控制特点及难点.pdf

量 麦旦 3结论 1 建立了微弧沉积加工温度场的数学模型， 应用有限元 法模拟了温度场的分布情况 ； 2 模拟结果很好 的反应了微弧沉积工艺的温度分布， 而 不受实验条件的限制 ， 与理论分析完全吻合 ； 3 通过模拟计算结果可以对加工温度等参数进行预测， 尤其是测量方法不能达到的地方意义更加明显。口 参考文献 [ 1 ]陈钟燮． 电火花表面强化工艺 [ J ] ． 机 械工业 出版社 ， 1 9 8 7 ． [ 2 ]陈长军， 王东生， 郭文渊， 等． Z M 5镁合金表面高能微弧沉积 Z L 3 0 1铝合金 的研究 [ J ] ． 金属热处理 ， 2 0 0 3， 2 8 9 1 4 ． 口人才培养口 [ 3]赵 万 生．电 火 花 加 工 技 术 [ M] ．哈 尔 滨 工 业 大 学 出 版 社 ， 1 9 8 9 ． r [ 4 ] 杨世铭． 传热学基础[ J ] ． 高等教育出版社， 1 9 9 1 ． [ 5]叶大伦 ， 胡建华． 实用无机物热力学数据手 册 [ M] ． 冶金 工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 6 ]李景涌． 有 限元法 [ J ] ． 北京邮电大学出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 7 ]小飒工作室， 最新经典 A N S Y S及 Wo r k b e n c h 教程 [ M1 ． 电子 工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 作者简介 朱福栋 1 9 8 2一 ， 男 ， 硕士研 究生 ， 研究方 向 铜表面激光 复 合熔覆 ； 王云 山， 男 ， 教授 。 研究方 向 激光表面强化。 基金项目 激光复合制备铜基表面 N i c o C r 合金熔覆层研究 收稿 日期 2 0 0 91 02 8 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 11 0 4 1 ． 2 0 1 0 ． 0 1 ． 04 1 浅谈超超临界火力发电机组控制特点及难点 张啸海 ，曾光宁，颜求智 福建大唐国际宁德发电公司， 福建宁德 3 5 5 0 0 6 摘要 本 文主要介绍大唐 宁德 电厂 2号机组 6 6 0 MW 超超 临界燃 煤发 电机组及其控 制特点 。 浅述超超临界发 电机组的控制策略和难点 。 对发 电机组投产后控制方面 出现 的主要 问题作 出分析和解决。 关键词 超超临界 ； 发 电机组 ； 控制 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B O 引言 生产力的不断发展和节约资源的根本需求使得提高火电 机组的蒸汽参数和发电效率成为必然。发展超超临界机组也 成为一种趋势， 但是超超临界机组在我国的应用时间并不长， 更谈不上普及。本文通过对超超临界机组的控制特点分析和 对相关控制问题 的解决， 希望能给大家提供一些有意义的 经验 。 1 超超临界发电机组的特点 1 超超临界直流锅炉加热区、 蒸发区和过热区之间的界 限是变动的。要维持锅炉汽水行程中各点的温度、 湿度及汽 水各区段的位置在规定的范围内， 要求更严格地保持燃水 比 与燃风比的平衡关系。 2 超超临界直流机组 中， 锅炉蓄能小且呈分布特性。由 于蓄能小， 在外界负荷变动时汽压反映很敏感 ， 因此气压控制 较为困难。 3 由于控制参数更高， 要求控制更加准确、 及时。 4 在不同工况下各区段工质的比热、 比容、 热焓与它的温 度、 压力的关系是非线性的， 传热特性、 流量特性是非线性的。 5 燃料控制具有大的纯迟延和大的滞后特性 ， 在很大程 度上会影响到对汽温、 汽压、 和负荷的控制， 是一个控制难点。 2 超超临界发电机组控制的难点 超超临界发电机组控制的主要难点有 1 负荷控制 对负荷控制的要求是快速与稳定 ， 快速性要 求机组负荷指令能快速作用于机组调门 能量阀门能迅速满 足外界负荷的要求 、 快速作用于燃烧控制系统 保持能量平 衡 、 快速作用给水系统 能量传递媒介 ； 稳定要求负荷不超 调 振荡。 2 温度控制 对温度控制的要求是要维持锅炉汽水行程 中各点的温度在规定的范围内尤其是要保证主汽温度、 再热 欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产 品广告信 息 蒸汽温度在要求的范围之内。温度控制的主要在于燃、 水比的 搭配。但在实际运行过程中， 受负荷、 煤质、 风量 、 给水温度等 各种因素变化的影响， 以及在不 同的运行工况下锅炉传热特 性、 流量特性非线性等因素的影响下， 使得保持燃水比困难。 在燃水比失调的情况下减温水的调节作用是有限的， 而且会 影响整个系统的稳定， 所以需要对温度的变化进行提前预判 以及对减温 水多级控制 。这个预判一般采用微过热汽温 ， 在 燃 料量或给水流量扰动的情况下， 微过热汽温变化的迟延远小 于过热汽温。同时， 微过热点前包括有各种类型的受热面， 工 质在该点前的焓增 占总焓增 的大部分， 此比例在燃水 比及其 他工况发生较大变化时变化并不大。因此， 通过保持一定的燃 水 比例 ， 维持微过热点的汽温 或焓值 不变 ， 以间接控制出口 汽温。这个温度点可取分离器入 口或出口的温度信号为中间 点温度。对中间点温度的控制就是控制好 中间点温度的过热 度， 这个过热度的设定值由相应的负荷经函数发生器产生。中 问点温度过热度控制 P I D输出经修正后产生一个给水修正系 数来修正给水量， 在锅炉主指令产生的给水量的基础上乘 以 这个系数， 这个系数的范围在 0 ． 5～1 ． 4 5之间。 。 3 压力控制 压力控制主要是维持机前压力的稳定。压 力控制在锅炉跟随协调方式下， 主要靠燃料量、 给水来调节 给水调节是相对被动的 。在直流炉中燃料量是存在延迟和 滞后的， 而给水调节相对延迟较小， 这样在负荷变动和调门扰 动时容易造成压力的振荡， 值得注意的是压力的振荡会带来 锅炉主指令 的比较 明显的振荡进而引起到其它控制系统的 振 荡。 3 我厂超超临界机组控制主要问题 福建大唐国际宁德电厂二期 2号6 6 0 MW超超临界发电机 组主要控制参数 B MC R 为 蒸发量 2 0 6 0 T ／ H， 主蒸汽温度 6 0 0 o C， 主蒸汽压力 2 5 MP a ， 再热蒸汽流量 1 6 5 9 ． 8 1 T ／ H， 再热 蒸汽温度 6 0 0℃， 再热蒸汽压力 5 ． 1 2 MP a ， 给水温度 2 9 7 ％。 采用 自上而下的分层控制方式。协调控制系统位于整个机组 模拟量控制系统的最上层 ， 主要 由机组负荷需求指令产生出 汽机主指令和锅炉主指令。锅炉主指令主要由机组负荷需求 指令经函数发生器后产生附加压力偏差 P I D及汽机能量需求 等相关前馈 B M F F 。锅炉主控以下的各个分控制系统 燃料、 El G V o 1 ． 1 7 2 0 1 0 No． 1 7 9 口人才培养口 给水 、 送 风控制指令均 由锅 炉主指令 经 函数 发生器产 生 ， 炉 膛 负压和温度控制系统相对独立。2号机组在调试、 投产后出现 的主要问题就是在受到扰动时压力、 温度控制波动大 ， 经常会 出现超温现象 。 3 ． 1 锅炉主指令主要由三部分组成 1 机组负荷指令 未叠加调频负荷前 L D C O U T P U T经分 段函数发生器， 对应关系如表 1 。 表 1 负荷指令对应 关系 L DCO U T P U T 输出到锅炉主指令的部分 3 0 2 7 6 0 5 4 8 0 7 2 1 0 o 9 0 1 2 0 l o 0 2 主汽压力控制 P I D 采用变参数调节， 相应的比例参数 P 、 积分参数 I由机 组负 荷指令 经分 段 函数产 生 ， 对 应 关系 如 表 2 。 表 2 对应的比例、 积分参数 L D C O U T P U T 比例 P 0 2 ． 0 5 0 2 ． O 7 5 2 ． O 8 3 1 ． 9 5 l 0 1 ． 9 l l O 1 ． 9 L DCO U T P U T 积分 I O 3 0 0 4 0 3 l 0 6 5 3 4 0 8 3 3 6 o l 0 0 3 7 0 l l1 O 3 8 0 3 锅炉主指令前馈 B M F F 由 3部分组成 a L D C O U T ． P U T微 分 ； b 压力设定微分 ； C 汽机能量需求。 对上述超温事件进行分析， 发现主要扰动因素是压力的 波动， 上下限大幅度的超温是 由于燃、 水 比的失调造成的， 而 燃、 水比的失调是由于对锅炉主指令的响应时问有较大差别 造成的。当锅炉主指令在短时间内上下大幅度的波动时必然 造成燃、 水比的失调。锅炉主指令在主汽压力带来的扰动下 短时间内上下大幅度波动， 说明了锅炉主指令有过调的倾向。 同时由于微过热汽温过热度对给水调节修正 P I D的范 围为 0 ． 6～ 1 ． 2 5限制了对给水的修正效果， 在上述各因素的整体作 用下导致 了主汽温度超温。 3 ． 2 参数优化 控制系统主要是对锅炉主指令和压力回路 的参数进行优 化调整 ， 调整如下 仪器仪表用户 1 调整主汽压力控制 P I D比例参数， 调整结果如表 3 。 表 3 参数优化后的比例参数 l L D C _ O U T P U T 比例P l 0 1 ． 8 l 5 0 1 ． 5 7 5 1 ． 8 8 3 1 ． 9 5 l o 0 1 ． 9 l 1 0 1 ． 9 2 压力设定回路其中超前滞后模块 L E A D L A G模块， L A G 时间由2 0改为 6 o ， 减慢负荷变动时设定压力的变化速率。 3 对锅炉主指令前馈 B M F F进行限幅， 幅度 由原来的 4 - l 2改为 -i- 5 ， 同时加 K 0 ． 9的削弱。 4 取消调 门侧 对 主 汽压 力 的修 正 投入 汽机 主 站 L D C C H G MO D E l由 1 改 为 0投入 。 5 微过热汽温过热度对给水调节修正 P I D范围由原来的 0 ． 6～1 ． 2 5改为 0 ． 5～1 ． 3 5 。 采取以上措施后， 原有的问题得到解决并在优化控制性 能方面取得了良好的效果。压力、 负荷、 温度均跟踪良好， 在变 负荷过程中压力最大偏差为 0 ． 4 MP a ， 负荷稳定时， 各偏差在 0 ． 1～ 0 ． 2 M P a范围内。 4 结束语 超超 临界 发 电机 组控 制 比非超 超 临界 机 组 控 制更 加 困 难 ， 主要是需要处理好负荷控制、 压力控制、 汽温控制之间的相 互关系， 关键点就是要使燃烧、 给水及风量控制达到较好的稳 态平衡和动态平衡 ， 在建立逻辑和参数优化时需要考虑到更 多的因素和相互之间的关系。口 参考文献 [ 1 ]张朝阳 ， 李卫华 ， 宋 兆 星． 6 0 0 MW 超 临界 直流炉 机组协 调控 制系统策略[ J ] ．华 北电力技术 ， 2 0 0 7， 1 2 4 - 2 8． [ 2 ]刘 国跃 ， 朱宝 田， 雷兆 团． 超I 临界及超超临界机组的运行特性 研究[ J ] ．电力设备 ， 2 0 0 6， 7 4 ． [ 3 ]肖大雏． 超超临界机组控制设备及系统[ M] ． 化学工业出版 社， 2 0 0 8 7 - 1 1 ． [ 4 ]朱宝田， 苗翅金， 雷兆团， 等． 我国超超临界机组技术参数与 结构选 型的研究 [ J ] ．热力发电 ， 2 0 0 5， 7 1 - 6． [ 5 ]夏明． 超临界机组汽温控制 系统设 计[ J ] ．中国 电力 ， 2 0 0 6， 3 3 7 4 7 ． [ 6 ] 徐海林． 超临界和超超临界机组控制策略探讨[ J ] ． 江苏电机 工程 ， 2 0 0 8 ， z 1 1 8 1 9． [ 7 ] 刘维． 超临界 1 0 0 0 M W机组控制策略问题[ J ] ． 电力设备， 2 0 0 6， 7 3 4． [ 8 ]张静媛 ， 刘明福． 关于超 临界超超 临界发 电机组 的发展 [ J ] ． 山西科技 ， 2 0 0 6 ， 4 7 _ 8 ． 作者简介 张啸海 1 9 8 2一 。 男。 助 工。 主要从事电厂热控技术工作 。 收稿 日期 2 0 0 9 一 I 1 1 0 中环天仪研发项目获多项天津市、 中环电子信息集团科学技术进步奖 一 中环天仪技术中心研发的 ” 现场 总线型智 能化仪表及主 控系统成 套产品的研发和产业化 ” 项 目获得天津市科技进 步二等奖、 中环 电子信 息集团科技进步一等奖。该项 目研发 的成功 在智能化 技术、 总线技术 等领域拥有 了我们 自主知 识产权 的产 品， 提高 了 国产仪 器仪表 的市场 竞争力。 一 自动化仪表所研发 的大 口径油气 管道 内、 外 防腐 生产 线获项 目荣 获天津市科技进步二等奖、 中环电子信息集团有限公司科学技术进步 一 等奖。大 口径油气管道 内、 外 防腐生产 线足为 大 口径油气 管路 防腐 钢管的连续化生产而设计的全 自动化生产线。 8 0 EI C Vo 1 ． 1 7 2 0 1 0 No ．1 一 自动化仪表所研 发的大型量热器数据采集控制 系统项 目获得天津 市科技进步三等奖 ， 中环 科技进步二 等奖。填补 了国内空白、 技术水平 达到国际先进水平。该项 目将促进 自动喷水灭火系统的健康发展， 为 更好的保护人民生命财产安全 ， 构建和谐社会发挥重要作用 。 ■ 自动化仪表所研发 的全 集成水 处理 自控系统研发项 目获天津市科 学技术进步三等奖 、 中环 电子信息集 团科学 技术进步二等 奖、 中国仪器 仪表学会优秀产品奖。全集成水处理自控系统应用于国民经济水处理 行业 ， 包括污水 、 净水等水处理 全部工 艺 的实 时过程 控制 ； 也 包括物 理 法、 生物法、 化学法各级水处理中的自动控制。 欢迎光 临本刊 网站 h t t p ／ ／ ww w． e i c ． c o m． c n