330 MW供热机组协调控制策略研究与优化

彭国富

（国家电投河南电力有限公司技术信息中心，河南 郑州 450000）

试验与研究

330 MW供热机组协调控制策略研究与优化

彭国富

（国家电投河南电力有限公司技术信息中心，河南 郑州 450000）

分析某发电公司330 MW供热机组协调控制系统存在的问题。从机组主控引入供热负荷信号，控制参数优化，燃料主控指令动态约束等方面对其协调控制策略进行优化，在实际运行中效果良好，提高了机组运行的稳定性与经济性。

协调控制；供热机组；供热负荷；优化

经济社会的不断发展要求供热机组供热质量越来越高，电网考核标准与行业竞争也要求机组实现更加安全、稳定、经济的运行［1－2］。供热机组的供热量需求在不同季节、不同气温情况下有较大变化，协调控制系统需要满足对各运行方式的适应能力［3－5］。

某发电公司7号机组锅炉为武汉锅炉股份有限公司生产的WGZ1025／17.5－6型锅炉，设计煤种为低挥发分、高灰分的贫煤，采用钢球磨中储式热风送粉制粉系统，四角切圆燃烧。汽轮机为东方汽轮机有限责任公司生产的亚临界中间再热、两缸两排汽采暖凝汽式汽轮机，型号为C300／273－16.7／0.4／537／537，其中中压缸排汽五段抽汽至热网首站。该机组随着运行时间的增加、供热面积扩大及煤种变化等因素，机组协调控制系统性能出现明显下降，不能满足目前电网考核、冬季供热性能和机组稳定性要求［6－7］。

1 现有协调控制系统分析

1.1 协调控制系统存在问题

机组运行的稳定性下降，机组主汽压力、主汽温度的波动幅度也较大，对机组安全、经济运行均有不利影响。其问题表现在如下方面。

a.在机组负荷与供热量变化不大的情况下，整个机组的主要控制参数波动较大，负荷调节精度差，正常情况下实发功率约有±6 MW的波动，最大时波动达到±12 MW。

b.在稳定机组负荷指令下，主汽压力偏差经常超过0.5 MPa；系统受到扰动后主汽压力长时间大幅波动，调节过程很长。

c.滑压运行时参数设定偏低，机组运行稳定性与经济性降低。

d.主汽温度和再热汽温调节波动较为明显，稳定负荷下主汽温度偏差经常超过±6℃，再热汽温调节也不能达到规程要求。

1.2 控制策略问题分析

经过对协调控制系统的运行效果与控制策略的分析，发现控制策略存在主要问题如下。

a.机组主控未考虑供热负荷。由于锅炉主控前馈设计为通过发电负荷指令信号折算，供热负荷未纳入总负荷内，导致升降负荷过程中，锅炉主控制器的输出会大范围变化，变负荷特性不佳；稳定负荷下，如主汽压由于扰动发生波动后，会出现长时间振荡。总负荷未包括供热负荷也导致滑压运行时参数设定偏低。

b.协调控制系统参数需优化。主要表现为锅炉主控调节滞后于汽机主控，锅炉主控采用的微分作用较弱，而采用的变积分时间算法在稳定负荷下设置的积分时间较短。

c.给粉机下粉异常时主汽压力波动大。系统使用给粉机的平均转速作为实际燃料量的反馈信号。由于煤粉存在一定的自流特性，给粉机转速与其实际给粉量不能实时对应。当下煤粉输送异常时，燃料量经常会出现较大过调。如给粉机断粉，燃料量减少，燃料主控指令（给粉机转速指令）会不断上升，但实际燃料量并未随之增加，当给粉机给粉恢复正常时，燃料量已呈明显超调，引起主汽压力大幅波动，严重时导致切除锅炉主控自动。

2 优化策略

2.1 供热负荷引入机组主控

鉴于供热抽汽量信号波动频繁，设计供热抽汽流量经质量判断、采样滤波等过程，再经温度、压力折算为对应供热功率；通过主蒸汽流量与发电机功率的换算关系，计算理论功率与实发功率的偏差，通过该偏差叠加一定的偏置动态限制供热功率的上下限；最后经限速率、限幅后得到供热负荷量，送到机组主控逻辑，进而实现锅炉主控前馈、主汽压设定与实际热量需求的良好匹配。其逻辑图如图1所示。

图1 供热负荷计算

2.2 优化协调控制系统参数

在稳定负荷与变负荷下优化了锅炉主控调节器的参数，适当增强了微分作用，并减弱了稳定负荷下的积分作用。

2.3 抑制煤粉输送异常对系统的扰动

对一定负荷下的燃料主控指令（给粉机平均转速指令）变动的幅值与速率进行动态约束。根据总负荷、主汽压力偏差、煤质校正等参数计算出一定负荷下的给粉机理论转速，设定给粉机理论转速与实际转速偏差的上下限，并在偏差大时限制同方向变化的速率，其逻辑图如图2所示。

图2 燃料指令优化

3 优化后的效果

在优化逻辑投入后，随着供热负荷的变动，机组主汽压力滑压设定值上升0.1～0.3 MPa；稳定负荷下的功率偏差和主汽压力波动量减小，主汽压力受扰动后的调节过程明显缩短，主、再热汽温也更加稳定且便于控制；给粉机下粉不畅对机组的扰动也得到了一定的抑制。

4 结束语

经过对某发电公司330 MW燃煤供热发电单元机组协调控制系统的研究与优化改进，有效抑制主汽压力、主汽温度等主要参数的波动，提高了机组运行稳定性和控制系统对于供热量变动的适应性，使自动调节品质满足规程要求，有效提高机组运行的安全性、经济性。

［1］ 吴 龙，袁 奇，刘 昕.供热机组热电负荷最佳分配方法分析［J］.中国电机工程学报，2012，32（35）：6－12.

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Strategy Research and Optimization on Coordination Control Policy of 330 MW Heating Unit

PENG Guo⁃fu
（Henan Company Technical Information Center of SPIC，Zhengzhou，Henan 450000，China）

The problem of the coordinated control performance of a 330 MW heating unit is analyzed.The coordinated control policy is optimized by introducing heating load to the unit control，parameter optimization and dynamic constraints of fuel control command.It a⁃chieves good effects in practical application，the stability and economics of the unit are improved.

Coordinated control；Heating unit；Heating load；Optimization

TM621.6

A

1004－7913（2016）04－0008－02

彭国富（1984—），男，硕士，工程师，主要从事发电厂热控自动化工作。

2016－01－29）