黔東火電廠CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述

　　摘 要： 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可根據(jù)運(yùn)行狀況和控制要求選擇機(jī)組負(fù)荷控制方式，是實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。本文探討了黔東火電廠的CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
　　關(guān)鍵詞： 黔東火電廠 CCS 控制方式
　　
　　黔東火電廠位于貴州省的東南部，在鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣境內(nèi)。工程規(guī)劃裝機(jī)容量為4×600 MW，一期工程建設(shè)2×600 MW國產(chǎn)燃煤亞臨界參數(shù)汽輪發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫裝置。發(fā)變組和廠用電系統(tǒng)與熱工自動化共用一套DCS，二機(jī)合用一個(gè)集中控制室即兩機(jī)一控模式，實(shí)現(xiàn)機(jī)爐電一體化控制。控制系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)（DCS）。實(shí)行硬件功能與物理分散，信息集中管理的原則。
　　機(jī)組控制系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)構(gòu)成：DCS—分散控制系統(tǒng)，功能包括數(shù)據(jù)采集和處理（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）。
　　汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）、給水泵汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（MEH）由主機(jī)廠成套提供，硬件和軟件采用ABB系統(tǒng)。
　　黔東電廠單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）分三種控制方式。
　　1.協(xié)調(diào)控制方式。機(jī)爐協(xié)調(diào)控制，能及時(shí)滿足外界負(fù)荷要求，同時(shí)能自動維持主汽壓力穩(wěn)定。
　　2.爐跟機(jī)協(xié)調(diào)控方式。在該方式下，汽機(jī)控制系統(tǒng)（DEH）調(diào)節(jié)負(fù)荷，鍋爐燃燒自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)維持主汽壓力穩(wěn)定。
　　3.機(jī)跟爐協(xié)調(diào)控制。在該方式下，鍋爐燃燒自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)外界負(fù)荷要求，對燃料量進(jìn)行調(diào)節(jié)，DEH系統(tǒng)根據(jù)主汽壓力變化再滿足外界負(fù)荷要求。
　　一、黔東電廠單元機(jī)組負(fù)荷控制指令ULD
　　單元負(fù)荷控制回路的主要任務(wù)是：根據(jù)機(jī)組可以接受的各種外部負(fù)荷指令，處理后作為負(fù)荷給定值，分別送到鍋爐主控系統(tǒng)和汽機(jī)主控系統(tǒng)，有三個(gè)子回路：負(fù)荷控制站、最大最小限制回路、變化率限制回路。
　　1.負(fù)荷控制站。
　　正常運(yùn)行中，單元負(fù)荷的指令由AGC設(shè)定，不用AGC指令時(shí)，可由操作員手動設(shè)定。當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，負(fù)荷指令控制站工作在手動（內(nèi)部設(shè)定）方式。
　　（1）MFT
　　（2）爐膛無火焰
　　（3）鍋爐主控手動
　　（4）RB發(fā)生
　　（5）鍋爐在跟隨方式
　　（6）AGC指令無效
　　（7）AGC信號不正常［１］
　　其中，當(dāng)發(fā)生1、3、4、5其中之一時(shí)，輸出將跟蹤發(fā)電機(jī)實(shí)際負(fù)荷（跟蹤優(yōu)先于手動設(shè)定）。
　　當(dāng)發(fā)生2時(shí)，負(fù)荷指令控制器輸出為0。
　　當(dāng)發(fā)生6和7，控制器處于強(qiáng)迫手動位，只能由操作員手動設(shè)定。
　　2.負(fù)荷的最大、最小值限制回路。
　　設(shè)定的負(fù)荷指令由AGC送來的負(fù)荷指令信號需經(jīng)過最大、最小值運(yùn)算回路的限制，得到合適的指令輸出。
　　負(fù)荷的最大值由小選塊完成。三個(gè)輸入分別為負(fù)荷控制站的輸出信號、機(jī)組本身的最大負(fù)荷100%、機(jī)組最大可能處理信號。
　　負(fù)荷的最小值由大選塊完成。三個(gè)輸入分別為小選塊的輸出，機(jī)組本身的最小負(fù)荷0%，機(jī)組最小可能處理信號。經(jīng)過最大值和最小值運(yùn)算回路的限制而活得負(fù)荷的設(shè)定信號，被送到速率限制回路。
　　3.負(fù)荷指令變化率的限制回路。
　　利用變化率限制回路將負(fù)荷改變的階躍信號轉(zhuǎn)化為以一定速度變化的斜坡信號，該限制速率主要來自兩方面：（1）由汽機(jī)應(yīng)力限制回路產(chǎn)生；（2）由操作員手動設(shè)定。
　　當(dāng)發(fā)生下列條件之一時(shí)，產(chǎn)生負(fù)荷設(shè)定值閉鎖增信號，負(fù)荷設(shè)定不能增加。
　　（1）汽包水位測量值比設(shè)定值低60 mm
　　（2）主汽壓力測量值比設(shè)定值低3%
　　（3）燃料主控來的升負(fù)荷閉鎖
　　（4）DEH升負(fù)荷閉鎖
　　（5）任意一次風(fēng)機(jī)的入口靜葉開度>98%
　　（6）任一送風(fēng)機(jī)的入口動葉開度>98%
　　（7）任一送風(fēng)機(jī)的入口動葉開度>98%［2］
　　當(dāng)發(fā)生下列條件之一時(shí)，產(chǎn)生負(fù)荷設(shè)定值閉鎖減信號，負(fù)荷設(shè)定值不能減少。
　　（1）汽包水位測量值比設(shè)定值高60 mm
　　（2）主汽壓力測量值比設(shè)定值大3%
　　（3）燃料主控來的降負(fù)荷閉鎖［3］
　　經(jīng)過限速回路后的負(fù)荷指令再與機(jī)組實(shí)際允許的最大可能處理信號作小選運(yùn)算后，作為單元的負(fù)荷指令，送到鍋爐主控和汽機(jī)主控。
　　當(dāng)限速塊輸入等于輸出后，表示機(jī)組熱量進(jìn)入平衡，作為投熱值校正等回路的條件之一。
　　二、汽機(jī)主控TM
　　汽機(jī)主控系統(tǒng)的目的是建立汽機(jī)閥位指令。
　　1.協(xié)調(diào)方式下的汽機(jī)指令。
　　遵循如下模型：
　　汽機(jī)指令=ULD+（MWe-Tpe）+（MWe-Tpe）
　　ULD——機(jī)組負(fù)荷指令
　　MWe——機(jī)組負(fù)荷指令減去實(shí)發(fā)功率
　　TPe——機(jī)前壓力設(shè)定值減去實(shí)際機(jī)前壓力
　　2.汽機(jī)跟蹤方式下的汽機(jī)指令。
　　鍋爐主控在手動，汽機(jī)主控在自動，汽機(jī)主控用來控制機(jī)前壓力，這屬于汽機(jī)跟蹤方式，用機(jī)前壓力偏差的比例積分作用實(shí)現(xiàn)。鍋爐指令作前饋的基本信號，此信號被機(jī)前壓力設(shè)定值除作為最終前饋，機(jī)組指令跟蹤實(shí)發(fā)功率。
　　3.鍋爐跟蹤方式下的汽機(jī)指令。
　　鍋爐主控在自動，汽機(jī)主控在手動，操作員在汽機(jī)主控器上設(shè)置汽機(jī)閥位指令，這屬于鍋爐跟蹤方式，用機(jī)前壓力設(shè)定值作為最終前饋。機(jī)組指令跟蹤實(shí)發(fā)功率。
　　4.基本方式下的汽機(jī)指令。
　　這時(shí)鍋爐和汽機(jī)功能獨(dú)立，鍋爐主控和汽機(jī)主控均在手動，可分別改變鍋爐和汽機(jī)的負(fù)荷。
　　5.與DEH接口。
　　（1）DO，CCS：ASKDEH CCS請求控制汽機(jī)。
　　（2）DI，DEH：REMOTE DEH可由CCS控制。
　　（3）DI，CVS：SLIDE汽機(jī)調(diào)門在滑壓位置。
　　（4）DI，DEH：TRIPPED DEH跳閘。
　　（5）AO，CCS：TURBLOCCS對DEH的調(diào)門指令。
　　（6）AI，TURBLO：REF 調(diào)門反饋參考信號。
　　（8）AI，TURBPOS：LIMIT 汽機(jī)閥位上限。
　　（9）AI，SI3710汽機(jī)轉(zhuǎn)速。
　　（10）AI，LDRATE 汽機(jī)負(fù)荷速率上限［3］。
　　三、鍋爐主控BM
　　鍋爐主控系統(tǒng)的目的是產(chǎn)生燃燒率指令，以控制燃燒。
　　1.協(xié)調(diào)方式下的鍋爐指令。
　　遵循如下模型：
　　鍋爐指令＝FFULD＋△+△
　　FFULD：目標(biāo)負(fù)荷前饋信號
　　△：能量偏差信號
　　△=P＋C-P
　　P：調(diào)速級后第一級壓力
　　p：汽包壓力
　　P：主汽門前壓
　　P： 主汽門前壓力設(shè)定值
　　C： 汽包等的儲熱系數(shù)
　　2.鍋爐跟蹤方式下的鍋爐指令。
　　鍋爐主控在自動，汽機(jī)主控在手動，ULD以實(shí)際負(fù)荷代替，用來作機(jī)組燃燒率的前饋指令。除此之外鍋爐指令遵循的模型與CCS方式相同。
　　四、燃料主控
　　燃料主控的目的是將鍋爐指令轉(zhuǎn)化為燃料指令，然后分解為給煤機(jī)指令和燃油指令，實(shí)現(xiàn)燃料的自動調(diào)整。
　　1.偏差信號的形成。
　　燃料主控偏差信號為鍋爐指令與總?cè)剂狭糠答伒钠睿?dāng)鍋爐指令大于總風(fēng)量2%以上時(shí)，用總風(fēng)量代替鍋爐指令。
　　總?cè)剂狭堪偯毫亢腿加土俊？偯毫糠答伒挠?jì)算：所有運(yùn)行給煤機(jī)的指令疊加然后除以燃料指令系數(shù)。燃料指令系數(shù)用于修正磨煤機(jī)設(shè)計(jì)出力和實(shí)際出力的偏差。不投磨的時(shí)候，燃油負(fù)荷可以達(dá)到30%的出力，所以總?cè)剂狭窟€加上燃油流量×0.3。
　　燃料主控的輸出隨著自動給煤機(jī)臺數(shù)的增加而越多，自動的臺數(shù)越多，燃料主控的偏差輸入信號越小，即降低調(diào)節(jié)強(qiáng)度。當(dāng)所有燃料控制都在手動時(shí)，燃料主控的輸出指令跟蹤最大出力的給煤機(jī)。
　　2.風(fēng)煤交叉限制。
　　機(jī)組負(fù)荷大于30%時(shí)，如果總?cè)剂狭看笥阱仩t指令時(shí)，將發(fā)燃料量/風(fēng)量的交叉限制報(bào)警。另外，如果總風(fēng)量小于鍋爐指令2%以上，也將發(fā)燃料量/風(fēng)量的交叉限制報(bào)警。PT3是模擬從給煤機(jī)到爐膛燃燒的過程。總?cè)剂狭看笥陲L(fēng)量時(shí)發(fā)風(fēng)量低報(bào)警。
　　燃料主控調(diào)節(jié)偏差過大時(shí)，送信號至負(fù)荷控制回路，相應(yīng)閉鎖負(fù)荷增減。
　　五、結(jié)語
　　火電廠的單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，合理、有效地利用好了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，也能很好地保證火電廠的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況及特點(diǎn)，設(shè)置正確、合理的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)，能優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行工況。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］陳厚肇等.熱工自動化.北京：中國電力出版社，2000.
　　［2］桑松等.黔東電廠熱控邏輯說明.南京西門子自動化有限公司，2008.
　　［3］白建云.火電廠順序控制與熱工保護(hù).北京：中國電力出版社，2009.
　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”