单元机组协调控制系统在电厂的应用.doc

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1、单元机组协调控制系统在电厂中的应用梁爽（宁夏中宁发电有限责任公司，宁夏中宁）摘要：本文以中宁电厂协调控制系统为例，介绍了单元机组协调控制的系统的组成，作用及动作原理关键词：前言随着大容量，高参数火力发电机组在电网中所占比重的不断扩大，对机组的自动调节系统提出了更高的要求，既要保持机组的运行参数恒定，又要使机组能够快速满足电网负荷变化需要，协调机组内、外能量平衡。本文以宁夏某电厂330MW火力发电机组协调控制系统为例，来对单元机组的协调控制系统做简单介绍。1机组情况介绍宁夏某电厂为2×330MW火力发电机组，2004年底投入商业运行。锅炉为引进

2、型亚临界自然循环汽包锅炉，中速磨直吹制粉系统，汽轮机为亚临界一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机，发电机为QFSN-330-2型水氢氢发电机。DCS系统为新华XDPS400+系统，包括了SCS、MCS、FSSS、ECS、DAS、BPS、DEH等，是宁夏较早实现DCS一体化的火力发电机组，所有子系统均挂在同一实时数据高速公路上，实现了信息和资源的共享，这也为实现机组的协调控制增加了很多便利条件。该电厂协调控制系统主要实现机组的AGC控制功能，机组控制方式在CCBF、CCTF、TF、BF间的无扰转换，下图1就是单元机组的负荷控制中心，位于

3、两侧的分别是锅炉主控器和汽机主控器，AGC控制部分是协调方式时机组负荷指令中心，根据锅炉主控和汽机主控投入自动的顺序，可以来实现机组是处于CCBF还是CCTF方式运行，AGC自动按钮按下后，可以实现电网自动发电控制，自动响应网调负荷指令。新华DCS组态软件简单易懂，逻辑关系清楚，在后面的介绍中主要通过对主要的组态逻辑来进行。图11单元机组的负荷控制方式1.1锅炉跟随的负荷控制方式（BF）当机组负荷要求发生变化时，先是汽轮机侧动作，开大调门，增加进气量，使发电机输出功率能快速满足要求，锅炉侧则要等到主汽压力发生变化时，通过主汽压力调节器来调整锅

4、炉燃料量。这样虽可使的机组能快速适应负荷，但由于本身机组的容量大，锅炉蓄热能力相对减小，负荷大幅波动时主汽压力变化也较大，不利于机组的稳定运行，下图2为该厂锅炉指令计算回路逻辑图。图2本质上是一个简单模式的直接能量平衡为基础的控制方式，以能量平衡信号P1*P0/PT（P1：调节级后蒸汽压力P0：主汽压力设定值PT：主汽压力）为锅炉主控负荷指令，以压力比P1/PT来表征汽轮机的有效阀位，从而可以使该种方式同时适应与定压和滑压运行方式。锅炉跟随方式一般用在单元机组锅炉侧设备正常运行、但汽轮机侧出力受限时，或对于锅炉蓄热能力较大的机组。1.1汽轮机

5、跟随的负荷控制方式（TF）当外界负荷需求发生变化时，锅炉侧首先动作，负荷控制器直接增加锅炉燃料量信号，增加锅炉热负荷。当锅炉蒸发量增加，主汽压力开始上升并逐渐高于设定值时，压力调节回路动作，直接作用于DEH系统开大汽轮机进气调阀，增加汽轮机进气量，使汽轮发电机功率和外界负荷要求相匹配。下图3为TF方式汽轮机指令控制逻辑。这就相当于用锅炉控制机组负荷，汽轮机来控制主汽压力。图3这就使得汽轮发电机必须要等到主汽压力升高后出力才能增加，由于锅炉燃料在输送、燃烧及传热过程中有较大滞后，使机组的功率响应也相对有较大滞后，对单元机组稳定有利，但不利于整个

6、电网的负荷控制及功率调节。一般用在汽轮机设备正常，但锅炉设备受限制时或对承担基本负荷的单元机组。1.2机炉协调控制方式由于上述两种方法各自的优缺点，没有使经机组满足外部负荷要求与对内维持机组稳定运行达成一致，需要采取另外的方法来使机、炉协调动作，及能快速响应负荷要求，又能维持压力稳定，以下是以该厂CCBF（以锅炉跟随为基础的协调控制方式）控制方式为例进行介绍。图4是CCBF方式下的锅炉主控指令逻辑图，由表中可知，锅炉指令计算回路中主调节器仍是以直接能量平衡DEB为基础的，负责调压，来实现锅炉指令的精确调节，副调节器则加入了机组负荷指令前馈信号

7、和校准后的燃料均值信号，主要来实现锅炉指令的快速调节。机组负荷发生变化时，在汽轮机开大调门的同时，未等到反映锅炉热负荷的热量信号出现偏差前，锅炉侧通过对机组负荷指令的F（x）分段函数关系提前动作，同时为加快这种动作幅度，还同时又加入了对机组负荷指令的微分作用，这两种作用叠加在副调节器之前，使得副调节器能快速做出反应改变指令输出。随着时间的推移，微分作用逐渐停止，此时热量信号才出现偏差，主调节器再开始动作，既利用了锅炉蓄热储能来适应负荷的快速响应，又能提前改变了锅炉的燃料量指令，预见性的调整了锅炉燃烧状况，为后期机组的稳定创造了有利条件。图4相

8、对而言此时的机侧指令回路就简单些，如图5所示，控制回路中只有一个调节器，直接根据机组实际负荷指令和机组负荷反馈信号来进行调节，另外就是将压力偏差信号作为前馈信号引入