电厂超临界机组中凝结水负荷调节技术研究

国神集团陕西德源府谷能源有限公司 王鲁荣 张兴凯 周永强 苏 醒 魏 勇

1 某公司超临界机组中凝结水负荷调节技术面临的挑战和问题

某电厂超临界机组中，凝结水负荷调节技术面临着一些重要问题。其中，较为显著的问题包括响应速度和稳定性方面的挑战。首先，响应速度问题意味着在负荷变化时，机组的调节速度可能不足够快，导致无法迅速适应新的电网需求。这可能引发电力系统的不稳定性，甚至影响电力供应的连续性，对电力系统的可靠性构成威胁；其次，稳定性问题意味着在不同负荷工况下，机组可能面临振荡、波动等不稳定现象，这会导致设备损耗加剧、能源浪费以及运行安全性降低。这些问题都需要深入研究和解决，以改善凝结水负荷调节技术的性能，提高电厂超临界机组的运行安全性和经济性。因此，对响应速度和稳定性问题的进一步解决将有助于优化机组运行，提高电力系统的稳定性和可靠性。

另外，电厂超临界机组中凝结水负荷调节技术还可能面临效率问题。这意味着在负荷调节过程中可能会出现能源浪费或低效的情况。不良的负荷调节技术可能导致机组在不必要的情况下消耗更多的燃料或电力，从而增加运营成本并对环境产生不利影响。因此，提高凝结水负荷调节技术的效率，以最小化能源损失，是另一个需要解决的重要问题[1]。

2 某公司凝结水负荷调节技术的优化策略和方法

2.1 超临界机组中凝结水负荷调节技术的工作原理

电厂超临界机组中的凝结水负荷调节技术是一种重要的运行技术，其工作原理是利用凝结水系统的特性来改变汽轮机的输出功率。在超临界机组中，蒸汽的参数较高，使得凝结水在汽轮机运行中具有重要作用。凝结水负荷调节技术的基本原理是当汽轮机需要增加负荷时，操作人员可通过增加凝结水的流量来增加汽轮机的蒸汽流量，从而增加汽轮机的输出功率。反之，当汽轮机需要降低负荷时，操作人员可通过减少凝结水的流量来减少汽轮机的蒸汽流量，从而降低汽轮机的输出功率。具体来说，凝结水负荷调节技术通过以下步骤实现（如图1所示）。

图1 凝结水优化系统控制逻辑

根据电网调度指令和机组运行状态，确定需要调节的负荷量和调节速率；根据负荷量和调节速率计算出凝结水流量变化的量和速度，并将指令发送到凝结水控制系统；凝结水控制系统根据指令调整凝结水流量调节阀的开度和凝结水流量，使得凝结水流量按照预定变化量和速度进行改变；凝结水的流量变化引起蒸汽流量和汽轮机输出功率的变化，从而实现机组的负荷调节。在整个调节过程中，操作人员需要实时监控机组的运行状态和负荷变化情况，以确保机组的安全和经济运行。综上，超临界机组中凝结水负荷调节技术的工作原理是利用凝结水系统的特性来改变汽轮机的输出功率，通过调节凝结水的流量来控制蒸汽流量和汽轮机的输出功率，实现机组的负荷调节。

2.2 动态滑压优化

动态滑压优化是一种通过改变汽轮机的滑压曲线，提高机组的响应速度和稳定性的凝结水负荷调节技术优化方案。具体来说，动态滑压优化方法包括以下三个方面：根据机组的实际运行情况，实时调整汽轮机的滑压曲线。通过改变滑压曲线，可以改变汽轮机的进汽量，从而改变输出功率；在变负荷工况下，动态滑压优化方法可以更快地响应负荷变化。通过实时调整滑压曲线，可以加快凝结水流量变化的速度，从而更快地适应负荷变化；在稳定运行工况下，动态滑压优化方法可以提高机组的稳定性。通过优化滑压曲线，可以更好地匹配汽轮机的进汽量和输出功率，从而减少负荷波动和机组振动[2]。

2.3 AGC及一次调频控制系统优化

AGC和一次调频功能是超临界机组的重要运行技术，其优化对于凝结水负荷调节技术的性能表现具有重要意义。在AGC控制系统优化方面，AGC控制系统的优化主要是为了提高机组的响应速度和稳定性，以及满足电网调度对机组AGC变负荷性能的要求。通过改进AGC控制算法，引入先进的控制策略，如模型预测控制（MPC）、滑模变结构控制（SMC）等，实现对机组负荷的快速、准确控制。同时，AGC控制系统优化还可提高机组的整体经济性，降低供电煤耗率。

在一次调频控制系统优化方面，一次调频功能是电力系统的一个重要组成部分，通过一次调频控制系统优化可提高电力系统的稳定性和可靠性。在凝结水负荷调节技术中，采用汽机调门阀限控制参与一次调频，可满足电网调度对机组一次调频功能要求的前提下，进一步提高机组整体负荷响应能力。通过对一次调频控制算法的优化，可实现更精确的负荷控制和更快速的负荷响应。例如，采用先进的一次调频控制策略，如自适应控制、鲁棒控制等，可更好地适应不同运行条件和负荷变化情况[3]。

2.4 优化控制逻辑

优化控制逻辑是凝结水负荷调节技术的一个重要方面，主要是针对不同的机组配置特点，设计更为精细的控制功能，以提高机组的响应速度和稳定性。第一，针对不同机组配置特点，设计相应的控制逻辑。不同的机组配置可能具有不同的控制特点，如有些机组可能更适合采用调压器控制，而有些机组则可能更适合采用喷水降温控制。因此，需要根据机组的实际情况进行控制逻辑的设计。

第二，在变负荷初期，可以通过优化控制逻辑更精确地控制凝结水流量，以加快负荷响应速度。在变负荷初期，由于负荷变化较快，需要更快地调整凝结水流量以适应负荷变化。通过优化控制逻辑，可以实现对凝结水流量更精确地控制，从而更快地响应负荷变化。通过优化控制逻辑，还可以提高机组的稳定性。例如，在稳定运行情况下，可以通过控制逻辑的设计实现对凝结水流量的小幅度调整，从而更好地匹配汽轮机的进汽量和输出功率，减少负荷波动和机组振动。优化控制逻辑需要结合机组的实际运行情况进行具体设计。针对不同的机组配置和运行条件，需要选择合适的优化策略和技术手段，以达到最佳的优化效果[4]。

2.5 智能算法应用

智能算法应用是凝结水负荷调节技术的另一种重要优化策略，其采用先进的控制算法如神经网络算法、模糊控制算法等，对机组进行更为精准的预测和控制，以实现更优的负荷调节效果。具体包括以下几方面。

神经网络算法应用。神经网络是一种模拟人脑神经元网络结构的计算模型，可以通过学习历史数据和运行经验，对机组运行状态进行预测和优化。在凝结水负荷调节技术中，可以采用神经网络算法构建负荷预测模型，根据机组的实时运行数据，预测未来的负荷变化趋势，从而提前进行控制，以实现更优的负荷调节效果。

模糊控制算法应用。模糊控制是一种基于模糊数学理论的控制算法，其可以将复杂的控制问题转化为一系列模糊规则和模糊变量，从而实现简单、快速、有效地控制。在凝结水负荷调节技术中，可以采用模糊控制算法构建控制逻辑，将复杂的负荷调节问题转化为一系列模糊规则和模糊变量，从而实现更为精准的负荷调节控制。

混合控制算法应用。除了单一的神经网络算法和模糊控制算法，还可以将其结合起来，形成混合控制算法，实现对机组的综合优化控制。混合控制算法可以利用神经网络的自学习和自适应能力，以及模糊控制的简单、快速、有效的优点，实现对机组的更为精准的预测和控制[5]。

2.6 引入新技术

通过研究新的汽机调门阀限控制技术并将其应用于凝结水控制系统，可以提高机组整体负荷响应能力。第一，研究新的汽机调门阀限控制技术。汽机调门阀限控制技术是影响机组负荷响应速度的关键因素之一。通过研究先进的汽机调门阀限控制算法，可以实现在满足电网调度对机组一次调频功能要求的前提下，进一步提高机组整体负荷响应能力。例如，可以采用模型预测控制（MPC）算法来优化汽机调门阀限控制，以实现更快速和更精确的负荷控制。

第二，将新研发控制技术集成到凝结水控制系统中，可以实现更高效的负荷调节。具体来说，可以通过调整凝结水流量调节阀的开度和凝结水流量，以及优化凝结水控制系统逻辑，实现在满足电网调度指令的同时，提高机组的响应速度和稳定性。

第三，验证新技术的可行性和效果。在将新技术引入凝结水控制系统之前，需要进行全面的测试和验证，确保新技术的可行性和效果。通过在实验室或现场进行模拟测试，以及在实际运行中进行验证，可以评估新技术的效果和可能带来的风险，并采取相应的措施来确保机组的安全和稳定运行。

2.7 实时监控和调整

实时监控和调整是凝结水负荷调节技术优化中的重要环节，其通过实时监控机组的运行状态，对机组进行及时的调整，以满足电网调度对机组AGC变负荷性能和一次调频功能的要求。一是实时监控机组的运行状态。通过各种传感器和监测设备，实时监测机组的运行状态参数，如蒸汽流量、汽轮机转速、功率、凝结水流量等。这些参数可以反映机组的实际运行情况，为调整机组负荷提供依据。

二是及时调整机组负荷。根据实时监测到的机组运行状态参数，及时调整机组的负荷。具体来说，可以通过改变凝结水流量调节阀的开度、调整汽机调门阀限等手段，改变机组的进汽量和输出功率，以满足电网调度对机组AGC变负荷性能和一次调频功能的要求。

三是优化控制逻辑和算法。根据实时监测的数据和机组实际运行情况，不断优化控制逻辑和算法，提高机组的响应速度和稳定性。例如，通过分析实时数据，可以调整神经网络算法的参数，改进模糊控制算法的规则等，以提高负荷调节的效果。

四是预警和应急处理。在实时监控过程中，如果发现机组运行状态异常或者存在安全隐患，应立即发出预警，并采取相应的应急处理措施。例如，可以自动关闭凝结水流量调节阀，避免设备损坏或者系统崩溃。

3 结语

凝结水负荷调节技术是超临界机组中的重要技术之一，其优化对于提高机组的响应速度、稳定性和经济性具有重要意义。本文重点探讨了某公司凝结水负荷调节及优化策略，通过这些优化策略的应用，有助于提高机组的性能和可靠性，降低能耗和污染物排放，满足电网调度和电力市场的需求。但随着电力系统的不断发展和机组配置的不断升级，凝结水负荷调节技术也需要不断地进行研究和创新。未来，可以通过进一步研究先进的控制算法和优化策略，以及开发更加智能和高效的监控系统，提高凝结水负荷调节技术的整体性能。同时也需要考虑环保和节能等方面的因素，促进超临界机组的发展更加可持续和高效。