试论基于燃煤电厂集控运行和机组协调控制的研究

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1、试论基于燃煤电厂集控运行和机组协调控制的研究　　1集控运行与机组协调控制　　1.1集控运行　　燃煤电厂集控运行的核心在于集散控制系统(Dis⁃tributedControl试论基于燃煤电厂集控运行和机组协调控制的研究　　1集控运行与机组协调控制　　1.1集控运行　　燃煤电厂集控运行的核心在于集散控制系统(Dis⁃tributedControlSystem，DCS)，该系统的关键在于集中管理和分散控制。从系统构成来看，主要分为3个层级，上位综合管理层、中间集中操作监控层和下位现场分布式控制层。DCS系统的

2、应用使得燃煤电厂的生产管理出现了新的模式，进一步推动了我国电力生产领域的自动化进程。　　从图1可以看出，实现燃煤电厂集控运行与机组协调控制的关键就在于下位现场分布式控制层。分布式控制的功能就是针对分散的过程对象实现每个单元机组的协调控制，并通过网络通信连接集控中心实现集中的管理、操作和监控。每一个现场控制单元与整套DCS系统有着联系但相对独立，在上级设备通信终端或上级设备出现故障的情况下，依然能够独立控制单元内控制对象的正常运行，可靠性高。　　1.2机组协调控制　　锅炉和汽轮机是燃煤电厂发电机组的重要组

3、成部分，二者与发电机共同组成一个发电单元(生产整体)。而实现机组控制的关键是要解决机组功率的自动调节，即发电单元适应外界电网负荷的需要。这就涉及到锅炉与汽轮机的调节能力。锅炉和汽轮机在调节能力方面存在较大的差异。就电网来看，调节机组负荷需要快速的响应，而就机组运行来看，则需要在保证机组稳定、安全、可靠的前提下进行快速调节。但锅炉反应慢，热惯性大，汽轮机则反应快、惯性小。在快速调节负荷时，汽轮机调节阀进行快速调整会使机前压力产生较大波动，进而影响锅炉使其炉内压力不稳，影响机组的稳定性、安全性。集控运行及机

4、组协调控制可以很好地解决快速负荷调节当中锅炉和汽轮机的矛盾。　　而实现机组控制的关键是要解决机组功率的自动调节，即发电单元适应外界电网负荷的需要。这就涉及到锅炉与汽轮机的调节能力。锅炉和汽轮机在调节能力方面存在较大的差异。就电网来看，调节机组负荷需要快速的响应，而就机组运行来看，则需要在保证机组稳定、安全、可靠的前提下进行快速调节。但锅炉反应慢，热惯性大，汽轮机则反应快、惯性小。在快速调节负荷时，汽轮机调节阀进行快速调整会使机前压力产生较大波动，进而影响锅炉使其炉内压力不稳，影响机组的稳定性、安全性。集

5、控运行及机组协调控制可以很好地解决快速负荷调节当中锅炉和汽轮机的矛盾。　　CCS-BF方式，比较常用，锅炉和汽轮机的子系统同步参与，调节锅炉汽压、汽轮机功率，可加入电网调频也可加入AGC(自动发电量控制)。　　CCS-TF方式，机炉各自的子系统同步参与，汽轮机子系统主调节汽压、锅炉子系统调节功率。不加入电网调频，调度所也无法直接调节机组负荷，只能由机组运行人员调节给定功率，输出功率跟随给定功率的变化而变化，直到保持等值。　　机组协调控制系统的重要性。机组协调控制系统对于机组的安全、稳定、经济运行有着重要

6、的作用，其重要性主要表现在以下几点。　　其一，提高机组运行安全性。将锅炉和汽轮机看作一个生产整体，达到同步协调控制，可使操作准确，运行参数变化小，确保机组稳定运行。若汽轮机或锅炉局部发生异常掉线时，自动转入基础调节方式即TF或BF方式(汽轮机主控或锅炉主控)，防止故障扩大，十分便于工作人员检修排除故障。采用负荷变化率控制机组的负荷调节，避免出现过快的负荷变化而产生过高的热应力，确保机组使用寿命，监控保护功能相对较为完善。　　其二，机组对负荷的响应速度提高，机组状态正常且允许的情况下，采用协调控制，能够极

7、大地改善机组负荷响应能力，降低负荷跟踪延迟，实现快速的负荷跟踪。其三，机组效率提高。协调控制系统使燃料、水、风等随着机组的变化在较高效率下运转，高质量地调节质量，使机组组成部分的运行参数保持平衡，可起到节能的作用。　　2机组协调控制的应用　　某电厂二期工程机组选型为SG3091/27.56-M54X型2´1000MW直流塔式锅炉，配100%BMCR高旁、65%BM⁃CR低旁。2´1000MW的N1000-26.25/600/600(TC4F)反动凝气式汽轮机。THDF125/67

8、发电机，配无刷励磁系统。其协调控制系统基于CCS-BF协调控制方式，机组负荷由汽轮机控制，汽压由锅炉主控，达到快速响应的需求。但在实际运行中基于CCS-BF的方式，与主汽压等相关的运行参数有较大波动，燃料、水、风的供给随锅炉主控的基本值运转，使主汽压产生变化，这代表了汽轮机和锅炉在能量上的不平衡。因此，还需要根据压力差对燃料、风、水的供给进行细微调整。该CCS系统主要功能如下。　　2.1负荷设定回路　　根据RUNBACK计算和上下限限制，运