200MW直流单元机组协调控制策略研究1

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1、200MW直流单元机组协调控制系统设计与应用二部热工车间赵一平摘要电力工业的发展对协调控制的调节质量提出了更高的要求。本文通过对协调控制对象的特性分析，结合某200MW直流单元机组，设计了充分利用汽机侧调节快速性，具有解耦、前馈、参数自适应和时序保护功能的协调控制方案。针对直流炉给水系统的特殊性，设计了焙值参数调节方式。经过调试，已将机组投入电网AGC运行。词：机炉协调控制解耦而馈直流锅炉焰值调节0概述电力工业的发展不但对协调控制的品质捉出了更高的要求，对直流炉而言，还有深度调峰的要求。为适应这种发展需求，本文结合某200MW直流、直吹式单元机组，对其机炉协调控制对象特性进行

2、了分析：直流炉给水系统的特殊性；机炉控制回路间调节速度的差异性；机炉控制回路间的强耦合性；燃料调节回路的滞后性。为解决以上问题，在直流炉的给水子系统对燃料前馈作了修正处理，并设计了焙值参数调节方案，以保证给水子系统能够独立设计；在汽机调节器入口加入了负荷-压力函数，以充分利用汽机侧调节的快速性；采用单向解耦补偿函数，克服锅炉侧扰动对汽机侧的影响；采用负荷预加煤、负荷定值动态前馈调节方式，克服燃料调节回路的滞后性；适应变负荷的需要，对燃料调节器设计了参数自适应功能。此外，还采用时序保护功能，防止信号故障造成调节器误动作。经过调试，投入了电网AGC控制，并给出了协调控制运行曲线。

3、1给水子系统BoMo->Kx)->

4、X[■PlI▼k►X>delay上匸t(x)1王▼▼P1DfT直流炉的给水系统对协调控制的影响较大，给水系统对主汽温度、主汽压力以及负荷均有较大影响。一般直流炉协调控制系统设计将给水量-屮间点温度也作为一对输入-输岀量，即采用三入三出的协调控制设计方案。但这样会增加在工程应用中的设计和调试难度。因此，本文采用以下措施对给水系统进行调节，以将给水系统独立设计。1・1燃料-给水的配比为将直流炉的给水子系统独立调节，首先需要保持好燃料-给水的配比，才能保证中间点温度的稳定，进而保证机炉协调控制的质量。木文在给水主调节器上加入经过修正的燃料前馈，从

5、而较好地保证了燃料-给水的配比。其原理图如图1所示。其中，肌为燃料定值，为磨组合修正系数。燃料-给水的配比系数k可以通过对煤的发热量和水变成过热蒸汽所需的热量进行计算，再经过现场的实际调试后确定。因为调速级压力的变化代表了实际负荷的变化，为对不同负荷工况下燃料前馈进行修正，因此前馈乘以调速级压力P.O然后再经过滞后滤波器f(t)和纯迟延环节delay的调节，以保证给水量和燃料量在时间顺序上能够匹配好。1.2给水焙值调节一般的直流炉给水均采用中间点温度作为被调参数。当中间点进入饱和区后，中间点温度将不能止确反映给水量的变化，但是采用给水的焙值作为被调量则不存在此问题。使用给水焙

6、值调节的原理如图1所示。给水压力P和给水温度T这两个参数经过一个查表函数关系f(x)1共同决定给水的恰值Ho焙值的定值Ho与实际负荷N有一定的函数对应关系f(x),同吋，此函数对应关系要受到磨组合关系的修正，因为不同的磨组合关系下,燃烧工况不相同，从而造成中间点的微过热温度也就不相同，因而对应焰值的定值也就不和同。给水主调节器PID的输出作为给水调节的省前流量指令。采用焙值调节给水的另外一个优点是其分辨率比采用中间点温度高，因此其调节作用也和对灵敏。2利用机侧调节的快速性从能量平衡的本质来说，是燃料量和负荷之间的平衡，因此，本文主要使用燃料量调节负荷，而使用主汽调门保证机组的

7、稳定。由机炉两侧调节速度的差异性所决定，对锅炉来说，无论其调节对象是负荷还是压力，都存在一个时间的滞后问题。在稳态时，本文在汽机调节器入口加入图2(b)所示的函数，压力定值允许波动0.IMpa,这其实是对锅炉扰动的单向解耦，详见第四部分。在变负荷过程中，在汽机调节器入口加入如图2(a)所示的函数，以压力定值允许波动0.4Mpa来保证变负荷初始过程负荷的跟踪效果。此负荷-压力函数的求取，主要采用现场扰动实验的方法求得。在保持机组稳定和其它调节器暂时不动作的情况下，做燃料-负荷的扰动响应和燃料-压力的负荷响应，从而对比得出功率-压力的对应关系。3单向解耦机炉协调控制对象是一个强耦

8、合对象，但考虑到扰动主耍来自锅炉侧，因此设计了锅炉侧到汽机侧的单向解耦，使炉侧扰动主要市锅炉调节器消除。其解耦通道原理如图3所示。功率偏差经过一个带有死区的函数f(x),再经过超前-滞后函数f(t)的校正，输岀到汽机调节器的入口。函数f(x)如图2(b)所示，当功率偏差在正负1MW范围内时，解耦通道不起作用；当功率偏差超出1MW时，解耦通道发挥作用，限制功率的波动，从而保证协调系统的控制品质。函数f(t)的作用主要是使解耦补偿作用在时间上耍匹配好，否则极易引起系统的正反馈。图中，弘和〃分别为锅炉和汽机调