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超临界机组主蒸汽温度自动控制优化问题分析 摘要超临界机组是目前最为先进的燃煤发电机组，在我国火力发电厂中的应用日趋广泛。与亚临界汽包炉相比，在超临界机组的运行管理中，主蒸汽温度控制是主要的技术难题之一，主蒸汽温度过高或过低都会对机组整体运行的安全性、经济性造成影响。因此，必须采取科学、合理、有效的措施优化超临界机组主蒸汽温度的自动控制系统，以满足其实际运行要求，本文结合实例对相关问题进行分析。 关键词超临界机组；主蒸汽温度；自动控制；优化 Abstract Supercritical unit is currently the most advanced coal-fired generating units in thermal power plants in China, the increasingly extensive application. Compared with subcritical drum boiler, the supercritical units in operation and management, the main steam temperature control is the main technical problem, main steam temperature is too high or too low on the whole line operation safety, economic impact. Therefore, we must take a scientific, reasonable, effective measures for optimizing supercritical unit main steam temperature automatic control system, in order to meet their actual operation requirements, this article unifies the example to analysis of relevant issues. Key words supercritical unit; main steam temperature; automatic control; optimization 中图分类号TV 文献标识码A 文章编号2095-2104（2012） 由于超临界机组没有汽包，其动态特征更为复杂，尤其是在给水、汽温及负荷控制回路之间存在较强的非线性耦合，其控制对象普遍具有强耦合、多变量、变参数及非线性等显著特点，在主蒸汽温度自动控制方面具有较大的特殊性。主蒸汽温度的稳定对于超临界机组的安全、经济运行具有较大的影响，所以，必须采取行之有效的措施控制主蒸汽温度的变化情况，特别是要不断优化其自动控制系统。 1超临界机组热控的特点分析与亚临界汽包炉相比，超临界机组在锅炉结构及工艺过程等方面有较大的区别，所以，在超临界机组的热控系统设计中，必须结合其热力运行特征，以满足高参数、大容量等方面的具体要求，保证其经济、安全运行。结合国内外超临界机组研究与应用的现状，笔者总结了其热控特点，主要表现在以下几个方面 1.1由于超临界机组不具备汽包储能，其实际储能量相对较小，运行中为汽水一次循环，具有工艺周期短及循环速度快等特点。因此，超临界机组的热控系统必须满足控制速度快、实时性强、周期短等要求，以实现锅炉与热控系统之间协调，确保主蒸汽温度自动控制的准确性与及时性。1.2超临界机组的输出量主要有燃烧率、给水量等，输出量则主要有机组负荷及蒸汽压力、温度等，其热控过程较为复杂。热控系统的控制对象具有多输入与多输出的特点，任何一个输入量的扰动都有可能造成输出量的变化，所以，超临界机组的热控必须高度重视变定值调节、变参数调节及比值控制等。1.3由于超临界机组内不同区段的比容、比热变化较大，特别是在不同负荷条件下运行，超临界机组的工质压力将在亚临界与超临界之间变化，并且引发工质物性的明显变化，所以，超临界机组具有较强的非线性，而且各参数之间主要表现为多元的非线性函数关系，这就要求热控系统必须更加准确、及时。 2超临界机组主蒸汽温度自动控制优化实例 本文以国内某火力发电厂为例，对其超临界机组主蒸汽温度自动控制优化进行具体的分析。该厂的超临界机组为国产的超临界参数变压运行直流炉，型号为SG-2080/25.4-M969。汽轮机为国产的超临界蒸汽参数、一次中间再热、单轴三缸四排汽、双背压抽汽凝汽式汽轮机，型号为CLN660-24.2/566/566。发电机为国产的水氢氢冷却发电机。超临界机组的热工控制系统为进口的SPPA-T3000分散控制系统，机组模拟量控制系统是其主要功能之一，对于主要系统及设备进行连续闭环控制，以保证超临界机组相关运行参数的稳定，并且满足安全、经济运行的具体要求。但是在超临界机组的主蒸汽温度自动控制中，由于受到系统原理的影响，该厂对其进行了必要的优化改造。 2.1超临界机组现有主蒸汽温度自动控制系统的基本原理，其主要包括一级、二级及三级减温控制，采用串级控制的形式。将超临界机组单元负荷指令对应的函数作为主蒸汽温度的设定值，运行管理人员可以根据实际运行情况在三级减温喷水调节阀M/A站进行偏置设定。同时，A侧、B侧过热器出口温度分别为3个测量信号，按照相关规范采用较为先进的三选中逻辑，将最终选择的信号主蒸汽温度的调节信号。单元负荷指令经函数发生器产生一级、二级及三级过热汽温设定点，运行管理人员可以根据相关要求及实际情况设置偏置。 2.2主蒸汽温度自动控制优化措施 2.2.1结合超临界机组实际蓄热能力相对较小的特点，技术人员决定主蒸汽温度自动控制采用变参数控制的方式，以有效减小汽机前馈指令的变化速率，并且明显增加燃料、给水前馈超前指令之间的初始变化梯度。通过对于超临界机组锅炉与给水主控系统的整定，达到主蒸汽温度自动控制优化的目的。 2.2.2在主蒸汽温度自动控制优化中，技术人员通过研究与分析后决定增加一套利用脉冲加煤的逻辑。超临界机组的变负荷过程结束后，如果压力设计值与实际值之间存在较大的偏差，则会自动对于煤量增加一定值的微分，使得压力迅速接近设定值，这对于主蒸汽温度的自动控制具有较大的影响，提高了热控系统的及时性与准确性。 2.2.3由于该厂的超临界机组具有惯性大的特征，所以，在主蒸汽温度自动控制优化中，技术人员经分析决定在AGC指令变化初期采取大幅度的煤量微分作用，以解决其蓄热能力较差的问题，对超临界机组的初期负荷变化、中期稳定汽压等均具有一定的作用，从而更利于主蒸汽温度的自动控制，避免了主蒸汽温度在不同区段、期间变化较大的问题。 2.2.4该厂超临界机组主蒸汽温度自动控制优化中，对主汽压设定值侧进行了一定的改造，即在现有结构的基础上增加了一个由三阶惯性组成的修正回路，其具有模拟压力实际变化过程的作用，以保证超临界机组在负荷快速变化过程中的压力偏差得到有效控制，并且提高了主蒸汽温度自动控制的实际效果。 2.3实际效果 为了得出该厂超临界机组主蒸汽温度自动控制优化后的实际效果，本文对A侧主蒸汽温度优化前、后的定值扰动试验数据进行具体分析，见表1 表1 A侧主蒸汽温度优化前、后的定值扰动试验数据 由表1可见，该厂超临界机组主蒸汽温度自动控制优化后，A侧主蒸汽温度自动控制系统的动态响应能力有了明显的提升。在优化后4h对其实际运行趋势进行观察，最大稳态偏差为1.8℃，满足相关运行规程的具体要求。在确定其实际效果较为理想后，分别对B侧主蒸汽温度自动控制系统，一级、二级及三级过热汽温采取了相应的优化措施，不但提高了自动控制系统的实际效率，而且保证了超临界机组的安全、经济运行。 3结束语 总之，随着我国火力发电厂中超临界机组的广泛应用，对其控制系统进行优化是十分必要的，特别是主蒸汽温度自动控制对于超临界机组的经济、安全运行具有重要的影响，必须结合其实际情况及具体分析结果，采用先进的技术手段及新型设备进行优化，以保证超临界机组的整体运行效率。 参考文献 [1]夏明.超临界机组汽温控制系统设计[J].中国电力，2006，（03）74-77. [2]杨景祺，戈黎红，凌荣生.超临界机组控制系统的特点及其控制策略[J].中国动力工程学报，2005，（02）221-225. [3]吕国权.电厂热控系统可靠性技术研究[J].科学与财富，2010，（10）55-57.[4]汪洋.锅炉热控新纪元“DCS”的应用[J].黑龙江科技信息，2011，（02）69. [5]边立秀.热工控制系统[M].北京中国电力出版社，200235-41. [6]魏志，高东杰.超临界直流锅炉主汽温控制[J].微计算机信息，2008，（01）11-13.