1000MW超超临界机组协调控制系统运行与优化设计

1000MW超超临界机组协调控制系统运行与优化设计

王福祥

（山西漳泽电力长治发电有限责任公司山西长治046021）

摘要：随着国民经济和电力负荷的迅速增长，电网容量也随之增长，我国越来越多采用大容量、高参数机组。本文对1000MW超超临界机组协调控制系统存在问题进行分析，并根据存在的问题提出相应的改进策略，旨在提高1000MW超超临界机组协调控制系统的运行安全性和效率。

关键词：1000MW超超临界机组；协调控制系统；问题；改进

11000MW超超临界机组协调控制系统存在问题

1.1主蒸汽压力波动大

（1）主蒸汽在出现压力升高的情况时，系统可根据压力情况自行做出相应的调节。在系统调节的过程中，主要通过对燃料进行减少的方式来实现，这样一来就极易发生甩主气温问题。

（2）在对机组进行定压运行之后，由于需要承担较大的负荷，主汽压力实际值与所设定值发生较大的偏差，甚至偏差会超过1MPa［1］。

（3）在主汽压力出现上升时，锅炉给水流量会出现明显降低，还可能引导主蒸汽温度发生明显升高。反之，当主汽压力出现下降时，锅炉会加大给水的流量，使得主蒸汽温度出现明显下降。

1.2正常运行中的调节问题

（1）烟气挡板的调节动作较为缓慢，经常需要通过减温水的方式来帮助其进行气温的调节。

（2）减温水的调节门动作非常缓慢，导致超温和甩汽温问题。

（3）供氨的压力调节门质量较差，经常出现较大摆动的情况，致使供氨的压力升高，发生脱销跳闸的现象。

（4）在机组运行的过程中，锅炉炉膛负压波动非常显著，使得供氨的压力出现明显升高，会出现脱硝跳闸的情况。

（5）在机组运行的过程中，锅炉炉膛负压波动会明显增大，机组的安全稳定性会受到非常大的影响。

1.3大幅度加减负荷时蒸汽汽温变化较大

（1）在出现大幅度的调整负荷时，再热蒸汽气温会出现非常显著的升高，引起事故减温水投入。再热器事故减温水在投入之后，再热蒸汽气温会逐渐恢复到设定值，但此时烟气挡板并不会关小，并且动作减缓，使得事故减温水的投入时间延长。

（2）在进行加负荷的过程中，主蒸汽气温会出现显著下降，在进行减负荷的过程中，主蒸汽气温表现为非常明显的升高。

（3）在机组进行加负荷时，主蒸汽汽压力会有显著过调现象，同时偏差值会超过1MPa。

（4）在对机组进行减负荷的过程中，会出现非常显著的水冷壁超温现象。机组加负荷过热度也会逐渐下降，引起甩气温和加负荷过慢的情况。

（5）当主蒸汽压力进行快速转变时，锅炉给水流量必然会受到影响，导致蒸汽气温波动增加。

1.4煤质突变

（1）过热度在进行快速转变的过程中，调节非常缓慢，需要手动加大幅度以及减煤量。

（2）煤质明显变差时，极易出现大幅度甩主汽温的现象。

1.5蒸汽吹灰的影响

（1）在进行脱销系统的吹灰过程中，脱硝的效率波动相对较大。

（2）在进行吹灰的过程中，屏过温度会有非常显著上升，一级减温水的量也会有显著增加，这会使过热度有非常显著的升高，并使得垂直水冷壁出口金属壁温出现超温现象。

21000MW超超临界机组协调控制系统设计改进

2.1变参数控制改进设计

在进行运行和调试后，在机组的实际工况负荷超出70%的情况下，主蒸汽的压力波动会出现非常显著的增大，这主要是由于机组负荷非常低，系统的比例带会有显著减小。而在负荷非常高的情况下，比例带也会有显著增大，致使锅炉部分系统出现不正常工作的情况［2］。为此，对部分系统的比例进行调整具有非常重要的意义。锅炉主控的控制器可在进行压力增加的过程中，对压力动态偏差进行增加，锅炉主控积分调节器可使入口压力偏差动态调节回路得到有效增加，主要目的是对稳定负荷工况情况下的误差进行控制，并使积分调节器的前向增益能够得到有效提升，使误差积分的作用更好的发挥；在负荷变动的情况下，由于动态响应会表现出非常明显的滞后，此时动态误差可能会有显著增大，为此，通过对积分调节器的前向增益进行控制，可帮助闭环响应得到加速。在进行定负荷运行的过程中，更加侧重于对误差调节的稳定调节，同时可对动态跟踪误差进行调节。在全负荷的情况下，通过对积分调节器前向增益进行加大，可对稳定符合工况下的误差进行有效控制；相反，通过对积极调节器的前向增益进行控制，则可对反馈系统的响应进行加速。当机组处在较为稳定的情况下，应当着重对稳态误差进行调节；而在机组处在变负荷的情况下，则应当重点加强对动态跟踪的误差调控。通过这种方式即可有效预防系统过度调节致使系统出现振荡的现象发生。

2.2超驰保压回路改进设计

对汽机调门的压力拉回控制回路进行提升，使蒸汽压力能够控制在相应范围内，因机组所采取的机炉协调控制方式，在出现机组负荷升高的情况时，汽机主控响应负荷控制指令，可将调速汽门迅速开大，使主蒸汽压力能够下降，在这种情况下，负荷上升机组主蒸汽压力定值可根据滑压曲线出现较为明显的上升，并可提高给定值与主蒸汽压力的偏差。为此，机组高负荷与变负荷过程中主蒸汽压力控制的改进，可从气机主控控制逻辑着手，对气机主控压力拉回作用进行提升，再对锅炉主控PID调节器变参数回路与汽机主控超驰保压回路进行设计，通过这种方式来实现对主蒸汽压力精细化的有效控制。当主蒸汽压力所出现的偏差超出允许的范围时，即可对汽机调速汽门进行开放，并通过这种方式来实现对主蒸汽压力的有效调整，避免出现主蒸汽压力过度升高的情况，给机组的安全性造成严重的影响。与此同时，主蒸汽压力受调节系统的控制，将发电功率作为次要满足目标，最大限度地发挥汽轮机的作用来对锅炉系统的储存能量进行调整［3］。

2.3一次风控制改进设计

2.3.1一次风压力设定值变负荷修正

由于系统会自动生成一次风压力设定值，因此，其设置是否合理会对机组的可靠性和经济性造成影响。一次风压力过大会使设备的能耗和损耗增加，而当其过小时，容易使磨煤机出力不足，可能影响锅炉的安全稳定运行。在这种情况下，可对一次风压力设定值回路中变压负荷增加进行修正，通过对负荷升降进行改变，并根据负荷情况来设定一次风量设定值，这样，可更好地运用磨煤机的蓄能，从而达到有效提升机组变负荷能力的效果，如图1所示。在机组负荷不断变化的过程中，结合不同的负荷升降幅度，对不同的一次压力设定值进行修正，同时将其范围调整为－0.2～0.3kPa。鉴于设备的安全性考虑，当两台一次风机均能够正常运行时，若其中一台风机的出口压力超过了14.5kPa，风机的动叶将禁止开启。

2.3.2磨煤机一次风量设定值修正

在运行过程中，一次风系统与磨煤机主要由操作人员进行调控，确保其能够保持充足的调解裕度。通过对一次风设定值进行适当的调整，即可确保各磨热风调门开度能够控制在50%～80%的范围内，这样即可更好地确保减温水调门工作的线性区域。为了使机组的安全稳定运行得到更好的保证，必须适时进行起停磨操作，同时对各煤机的偏置做出相应的设置，保证每台制粉系统与燃料系统的调节余量，防止受热不均匀的情况发生［4］。在进行负荷变化的期间，通过对煤量前馈作用进行增减，可对一次风量设定值进行回路修正，能够更好地发挥磨煤机蓄能作用，通过这种方式即可对机组的变负荷能力进行提升。磨煤机一次风量修正过程如图2所示。在负荷出现相应变化的过程中，结合不同的给煤机负荷变化，即可形成相应的一次风量设定值，具体的调整范围可设定为-2～3t/h。

2.4高过出口壁温预警控制改进设计

其中一侧出现高温对流情况时，对流过热器出口壁温度会显著升高，所对应的二级减温水调门开度也会随之发生相应的变化，此时，所对应的高温对流过热器出口壁温测点中，设定值与最大值的偏差由相应函数来决定，可经由系统自行给出。

壁温度会显著升高，所对应的二级减温水调门开度也会随之发生相应的变化，此时，所对应的高温对流过热器出口壁温测点中，设定值与最大值的偏差由相应函数来决定，可经由系统自行给出。

备用选项以高温对流过热器出口壁温预警控制逻辑为主，若在中间点出现过热降低的情况，高过出口汽温则会出现较设计值更低的情况，屏过出口壁温出现超温的现象也会有明显降低，该逻辑也就无法发挥相应的作用。

3结语

改进措施的实施，利于系统安全、成熟运行。

参考文献：

[1]国电集团江苏镇江谏壁电厂1000MW超超临界机组规程

[2]张秋生，梁华，胡晓花，等．超超临界机组的两种典型协调控制方案[J].中国电力，2011，（10）：74-79

[3]王中胜，夏明，赵松烈，等．北仑1000MW超超临界机组协调控制策略分析及优化[J].电力建设，2010，（1）：87-90，94

[4]焦健，赵志强.660MW超超临界机组协调控制策略[J]．东北电力技术，2010，（1）：27-32

[5]孙月亮，董泽，亢猛.1000MW超超临界机组协调控制策略分析[J].河北电力技术，2010，（3）：25-27