掺烧褐煤机组AGC方式下滑压运行控制策略研究

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2012年10月Oct．2012第4O卷第5期(总第222期)Vo1．40No．5(Ser．No．222)掺烧褐煤机组AGC方式下滑压运行控制策略研究StrategyResearchonSlidingPressureOperationUnderAGCModeforGeneratingUnitofMixed—·burningwithLignite郝欣，张志，王拮。(1．东北电力科学研究院有限公司，沈阳110006；2．华电铁岭发电有限责任公司，辽宁铁岭112000；3．国电康平发电有限公司，辽宁康平110008)摘要：为了提高机组AGC(自动发电控制)负荷响应速度和控制精度，在传统控制策略基础上提出了掺烧褐煤机组滑压运行的新型控制策略，将负荷指令与主蒸汽压力指令分时控制，错峰调节，使主蒸汽压力定值动态自适应锅炉运行状态，采用高速负荷指令前馈代替实际负荷指令前馈，动态超前控制改善锅炉的动态特性。新型控制策略在充分利用锅炉蓄热来满足电网负荷需求的前提下，有效地解决了掺烧褐煤直吹式机组滑压运行方式下锅炉参数摆动大的问题。关键词：掺烧褐煤；AGC；协调控制；分时控制中图分类号：TM761；TM31l文献标志码：B文章编号：1009—5306(2012)05—0023—03随着电煤供应的日益紧张，机组燃煤成本大幅分大的褐煤代替设计煤种作为锅炉燃料，造成主蒸度增加，发电企业为了节约燃料成本，在烟煤中大量汽压力控制通道纯滞后时间超过300S，控制通道纯掺烧热值低、价格廉的褐煤，直接导致锅炉主蒸汽压滞后时间与惯性时间比值r／t，大幅度增加，常规协力迟延进一步加大，机组负荷响应能力下降显著。【调控制已无法满足机组运行要求。火电机组在AGC(自动发电控制)对一次调频性能b．掺烧褐煤导致制粉系统出力减少，磨煤机干要求高及降低发电成本的双重压力下，必须优化机燥出力严重下降，中速式磨煤机出口温度经常低于组控制策略及运行方式，运用现代机组控制理论，进60C，为了尽量避免磨煤机出口温度过低，运行时一步挖掘机组潜力来面对电力市场的竞争。只好将磨煤机入口的冷一次风门全关、热一次风门全开，造成一次风风煤比根本无法保证，一次风控制1问题的提出子系统丧失了调节能力，加大了协调系统的控制难度。C．为了降低锅炉煤耗，锅炉由定压运行改为滑机组AGC方式下运行时电网负荷指令变化频压运行。滑压方式下主蒸汽压力控制回路的扰动除繁，大容量锅炉所固有的大迟延、大惯性、参数慢时了负荷指令外又增加了主蒸汽压力的定值扰动，对变等特性造成机组负荷响应迟缓，难以满足电网调锅炉稳定运行产生较大影响。当负荷指令出现大幅度要求。同时，发电企业迫于经营和节能降耗的压度变动时，主蒸汽压力设定值也相应变化，锅炉非常力，必须尽可能降低机组运行成本。要同时实现上述容易振荡，CCS(协调控制系统)只能进入机跟炉方2个目标，应从2个方面人手，一是降低燃料成本，式运行，导致AGC及一次调频均不能投入。大量掺烧褐煤；二是机组经济运行，锅炉改定压运行为滑压运行。目前，多数火电机组采取AGC方式下滑压运行，机组负荷响应慢、锅炉参数波动大。机组2新型控制策略设计在AGC方式下经济运行主要存在以下问题。a．电厂为了节约燃料成本，大量购入热值低、水2．1基本设计思路收稿日期：2012—05—10作者简介：郝欣(1971一)，男，高级工程师，从事热工自动化技术研究工作。·23· 2012年10月吉林电力Oct．2012第40卷第5期(总第222期)JilinElectricPowerVo1．40No．5(Ser．No．222)常规控制策略中采用实际负荷指令及其微分作常规滑压方式下主蒸汽压力定值是机组实际负为锅炉主控前馈输入变量，实际负荷指令与煤量的荷指令的单值函数P=f(Lrx：)，P为主蒸汽压力设函数曲线是前馈的基本控制分量。由于锅炉的大延定值。新型策略将负荷指令和主汽压力指令错峰调迟特性，当负荷指令前馈分量快速将燃料量调整到节、通过对实际负荷指令和主蒸汽压力指令分时处负荷所对应的燃料值以后，燃料并不能转换成热量理来充分利用锅炉蓄热满足电网的功率需求，并减提供给汽轮机，汽轮机能量依旧要利用锅炉蓄热来小对锅炉主汽压力的扰动。新型控制策略中滑压方平衡，锅炉表现为主蒸汽压力波动，主蒸汽压力波动式下主汽压力设定值P一f(L。，，L。，R)为实必然引起压力校正调节器动作，调节燃料量产生波际负荷指令等多个变量的单值函数，描述如式(2)所动来补偿主蒸汽压力波动，燃料量非常容易过调，导示：致主蒸汽压力调整的过渡过程时间加长，衰减率达P：==不到0．9以上，系统控制效果恶化。根据上述分析，』【f。)(2．／)新型控制策略采用分时错峰的控制方式，锅炉主控(LI，RL)△L⋯⋯3(厶)c—LDcD)兰≤E指令速率超过汽轮机主控指令速率Ⅳ倍，使锅炉主式中：Llo为机组目标负荷指令；为主蒸汽压力偏控改变燃烧率的速度远高于汽机主控变负荷的速差；E为主蒸汽压力偏差限值；R为蒸汽压力速率。度，以尽量克服锅炉滞后所造成的主蒸汽压力波动。分时控制使CCS在负荷变动时保持在定压方新型控制策略基本架构为以锅炉跟汽轮机为基式下运行，当负荷变动结束后，主汽压力达到相对稳定时，主汽压力指令开始变化，时间上错开了变负荷础的双向解耦协调控制方式。提高机组负荷响应速度的方法为：更改锅炉前馈值的输入变量及修正静时的锅炉扰动阶段，从而实现了滑压过程中负荷与主汽压力之间的解耦控制。态前馈函数值的精度；对滑压运行方式下主汽压力定值的生成方式进行修改。优化后的控制方案用目2．2．3动态锅炉主控指令模型修正锅炉预给煤中的初始冲量与刹车冲量功标负荷指令函数替换实际负荷指令，并对负荷指令能，根据目标负荷指令和实际负荷指令的差值，对负与燃料量的函数曲线进行修正。优化后前馈函数值荷变化增量值进行预测。针对AGC负荷指令的特小于其静态值，目的是减少由于锅炉响应滞后造成点，预测规则为当增量较小时，取消预给煤功能，以的压力校正环节产生燃料量过调。减小对锅炉风烟系统扰动，有利于锅炉控制中减小2．2控制策略的设计与实现过渡过程时间；当负荷增量较大时，投入预给煤锅炉主控指令模型由高速负荷指令模型、基于功能。分时滑压动态压力定值指令模型的主蒸汽压力校正锅炉主控中动态前馈指令的形成方案如图1所和基于预给煤方式的动态锅炉主控指令模型3部分示，程序根据目标负荷指令与实际负荷指令自动识构成。别负荷变动的方向、增量值及负荷变化率，并以此为2．2．1高速负荷指令模型输入变量，计算出锅炉主控动态指令。在具体实现过锅炉主控中静态前馈函数输入变量采用变速负程中，采用升负荷与降负荷分开实现的方式，由于大荷指令厶代替传统策略中的实际负荷指令LDc，量掺烧褐煤，CCS在一定程度上存在着升负荷困即目标负荷指令经过智能函数变换后的计算值。当难、降负荷相对容易的特点，因此在实际调试过程中机组负荷变动时，该指令根据负荷变化幅度及负荷采用了多模式参数整定方式。变化率设定值调节燃料量，其变化速度高于实际负荷指令，即汽轮机功率回路设定值，以达到锅炉先于3算法参数整定与优化汽机动作的目的，借以弥补锅炉惯性过大的缺陷，提高机组负荷响应速度，满足电网AGC的要求。整个控制策略的参数整定过程分(50～高速负荷指令数学模型为：r，7O)P(70～9O)P和(90～1o0)P(声LDc一．I／’(△L)／’(R)f(1)“√0为主蒸汽额定压力)3个负荷段进行，在不同时间对式中：△为变负荷幅度；R为变负荷速率设定值；每个负荷段进行多次变负荷试验，采用数据挖掘技为修正系数。术对数据进行处理，取得负荷所对应煤量的数学期2．2．2滑压定值指令模型望值作为锅炉主控单向解耦控制的静态数据，同时·24· 2012年10月吉林电力oCt．2012第4O卷第5期(总第222期)JilinElectricPowerVo1．40No．5(Set．No．222)际负倘指令⋯示负荷指令T负倚变化率负荷变功范闱超过5％P时j7fI入预给煤功能I起点燃料lt±．I^L)Il)H标燃料景rL根据变负荷所需时闯讣箅初始冲世及刹车冲量的持续刚恫直LLDCVARPRoGRESS变过程。延时为，娈负简所需时间的2／3酉一×篓麓套言募篦LDCVARPROGESSr_]——}下+IIr7ji变负倚荷过所程需r}t预址给增煤节的为卣本分次比j，、=I=!j!给煤请为在变旋菏过程Ifl数帚_十【j，即在变侍开始时==7增加￡少)的量要等于变负荷求荫减少(增加)的煤预给煤燃料图1锅炉动态指令方案框图也就确定主蒸汽压力调节器的静态工作点，力求快测量值波动范围达到7～10t／h，对燃料闭环投入自速准确响应AGC负荷指令。动影响很大，在实际调试过程中，分别对每台给煤机该控制策略已在铁岭电厂4台机组应用。在变的测量值进行滤波平滑处理，保证燃料闭环投入的负荷过程中，机组负荷在(50～70)P时，锅炉稳定性。每台给煤机控制回路增加动态增益调节功开始进入滑压运行模式，主蒸汽压力调节器增益为能，根据磨煤机出口温度及给煤量，综合计算出本台1．9，主汽压力调节器积分时间为700，4台机组差别磨煤机煤质的相对热值，动态调整控制回路增益。不大；机组负荷在(70％～90)P。时，锅炉开始滑压运行，主汽压力调节器增益为2．1，主蒸汽压力调4结束语节器积分时间为500，4台机组差别不大；机组负荷达到9OP。以上时，锅炉进入定压运行阶段，主蒸新型控制策略在铁岭电厂的4台300MW机汽压力调节器增益为2．2，主汽压力调节器积分时组进行了调试和运行，新型方案所采用的压力定值间为400S，4台机组差别比较大。分时错峰调节及变速锅炉主控指令模型保证了掺烧通过变负荷试验确定变速负荷指令的速率，首褐煤机组在AGC模式下以滑压方式安全稳定运先，采用3倍于实际负荷指令速率进行3到5次试行，改变了此类机组只能定压运行的历史，显著提高验，根据变负荷试验结束后主汽压力超调量及过渡了AGc模式下掺烧褐煤机组运行的经济性。过程时间确定速率是否合适。综合多次试验结果表明，铁岭电厂1、2号机为2．5倍速率，3、4号机为参考文献：3．5倍速率，主蒸汽压力控制的超调及过渡过程时间明显减小。[1]郝欣．掺烧褐煤直吹式汽包炉机组AGC控制技术研燃料量测量的数据处理。由于机组投运时间超究[J]．东北电力技术，2011，32(6)：9-12．过了15年，设备老化现象非常严重，给煤机的燃料(编辑郝竹筠)·25·