330MW機(jī)組送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

陳厚濤，胡雄輝，尋新，王伯春

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

330MW機(jī)組送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

陳厚濤，胡雄輝，尋新，王伯春

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

針對(duì)某330MW機(jī)組送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)效果不理想、投運(yùn)率偏低的問(wèn)題，設(shè)計(jì)新的氧量均值計(jì)算方法和超前調(diào)節(jié)的送風(fēng)自動(dòng)控制策略。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)的送風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能滿足機(jī)組穩(wěn)態(tài)及變負(fù)荷工況運(yùn)行要求，有利于提高送風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)效果和投運(yùn)率。

亞臨界機(jī)組；送風(fēng)自動(dòng)；氧量校正；總風(fēng)量

送風(fēng)自動(dòng)系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的重要自動(dòng)控制系統(tǒng)，其主要任務(wù)是調(diào)節(jié)送風(fēng)量，保證爐膛風(fēng)量供給與燃料供應(yīng)相匹配，維持煙氣氧量在目標(biāo)值附近〔1-3〕。風(fēng)量過(guò)多造成煙氣氧量過(guò)高，鍋爐排煙損失過(guò)大，不利于節(jié)能減排；風(fēng)量供應(yīng)過(guò)少，不利于燃料在爐膛完全燃燒，甚至影響燃燒穩(wěn)定〔4-5〕。

某電廠2×330MW機(jī)組鍋爐為某鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)、雙拱爐膛、“W”型火焰、固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)、全鋼結(jié)構(gòu)半露天布置鍋爐。制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式燃燒系統(tǒng)，每臺(tái)爐配置4臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)。送風(fēng)系統(tǒng)采用2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)。汽輪機(jī)為亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽反動(dòng)式汽輪機(jī)。

該廠送風(fēng)自動(dòng)系統(tǒng)存在風(fēng)量調(diào)節(jié)滯后大、氧量信號(hào)波動(dòng)大等問(wèn)題，送風(fēng)自動(dòng)投運(yùn)率不高。尤其是變負(fù)荷初期風(fēng)量調(diào)節(jié)滯后于燃料變化，造成氧量波動(dòng)較大，進(jìn)而造成風(fēng)量反復(fù)調(diào)節(jié)，對(duì)爐膛燃燒和負(fù)壓影響較大。針對(duì)這些問(wèn)題，對(duì)送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。運(yùn)行結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)的送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)能滿足機(jī)組運(yùn)行要求，提高了送風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)效果和投運(yùn)率。

1 優(yōu)化方案

1.1 氧量計(jì)算

原送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用空氣預(yù)熱器入口煙道左側(cè)、右側(cè)4個(gè)氧量信號(hào)取平均值作為氧量調(diào)節(jié)的過(guò)程量。當(dāng)某個(gè)氧量信號(hào)有突變或變壞值時(shí)，氧量均值有一個(gè)跳變，將影響送風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)。新控制系統(tǒng)對(duì)氧量均值計(jì)算進(jìn)行了優(yōu)化。首先，對(duì)氧量信號(hào)進(jìn)行品質(zhì)判斷，去掉壞值信號(hào)。若4個(gè)信號(hào)均正常，則去掉最高值和最低值，對(duì)剩下的2個(gè)值取平均，作為最終的氧量信號(hào)；若1個(gè)信號(hào)為壞值，則采用三選中信號(hào)用于調(diào)節(jié)；若2個(gè)信號(hào)為壞值，則采用剩余2個(gè)信號(hào)的平均值用于調(diào)節(jié)；若3個(gè)信號(hào)及以上為壞值，則退出氧量自動(dòng)。新設(shè)計(jì)的氧量均值計(jì)算方法，當(dāng)其中1個(gè)氧量信號(hào)突變或變壞值，或?qū)?個(gè)氧量信號(hào)進(jìn)行檢修處理時(shí)，不會(huì)對(duì)送風(fēng)調(diào)節(jié)造成大的影響，不影響送風(fēng)自動(dòng)的投入。

1.2 送風(fēng)自動(dòng)策略

風(fēng)量調(diào)節(jié)為帶氧量校正和風(fēng)煤交叉限制的送風(fēng)自動(dòng)控制回路，采用串級(jí)PID調(diào)節(jié)，主調(diào)調(diào)節(jié)空預(yù)器入口氧量，輸出值為總風(fēng)量設(shè)定值。副調(diào)調(diào)節(jié)總風(fēng)量，輸出值為送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度。送風(fēng)自動(dòng)控制SAMA圖如圖1所示。

1.2.1 氧量校正

氧量設(shè)定分為2部分，一部分由機(jī)組負(fù)荷指令通過(guò)函數(shù)發(fā)生器生成氧量理論設(shè)定值；另一部分為運(yùn)行人員設(shè)定氧量偏置值。正常情況下氧量設(shè)定值由負(fù)荷指令生成。當(dāng)氧量設(shè)定值與運(yùn)行人員控制目標(biāo)有偏差時(shí)，運(yùn)行人員可以通過(guò)設(shè)定氧量偏置值進(jìn)行修正，保證氧量設(shè)定滿足機(jī)組運(yùn)行要求。

氧量設(shè)定與實(shí)際氧量的偏差，送至主PID進(jìn)行運(yùn)算，生成風(fēng)量修正信號(hào)，修正總風(fēng)量指令。同時(shí)，氧量偏差經(jīng)函數(shù)發(fā)生器生成主PID的前饋信號(hào)，以便氧量偏差較大時(shí)提高送風(fēng)調(diào)節(jié)速度。

1.2.2 風(fēng)量自動(dòng)

機(jī)組正常運(yùn)行情況下風(fēng)量設(shè)定值由4部分組成:第1部分由氧量校正回路產(chǎn)生；第2部分由限速后負(fù)荷指令產(chǎn)生；第3部分由未經(jīng)限速負(fù)荷指令與實(shí)際負(fù)荷的偏差產(chǎn)生；第4部分為運(yùn)行人員設(shè)定風(fēng)量偏置值。

限速后負(fù)荷指令經(jīng)函數(shù)運(yùn)算后生成總風(fēng)量設(shè)定信號(hào)，總風(fēng)量設(shè)定值主要由該信號(hào)產(chǎn)生。通過(guò)分析送風(fēng)控制系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，考慮風(fēng)量波動(dòng)、氧量波動(dòng)等情況，確定各種負(fù)荷情況下正常的總風(fēng)量需求，設(shè)置風(fēng)量設(shè)定函數(shù)。

未經(jīng)限速的負(fù)荷指令與實(shí)際負(fù)荷的偏差產(chǎn)生風(fēng)量指令，用于變負(fù)荷初期送風(fēng)自動(dòng)超前調(diào)節(jié)。在AGC指令或負(fù)荷設(shè)定指令產(chǎn)生變化的初期，根據(jù)負(fù)荷指令階躍變化的的大小，改變風(fēng)量指令，產(chǎn)生的風(fēng)量指令經(jīng)過(guò)濾波延時(shí)，疊加到總風(fēng)量指令回路中，提高送風(fēng)自動(dòng)的響應(yīng)速度。

風(fēng)量偏置由運(yùn)行人員設(shè)定。運(yùn)行人員可以根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況要求設(shè)置偏置信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的快速干預(yù)。

4部分風(fēng)量設(shè)定信號(hào)相加作為總風(fēng)量指令，與實(shí)際風(fēng)量信號(hào)進(jìn)行偏差運(yùn)算后送至風(fēng)量PID進(jìn)行運(yùn)算，改變送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度，調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛的總風(fēng)量。同時(shí)，總風(fēng)量設(shè)定信號(hào)經(jīng)過(guò)函數(shù)運(yùn)算后直接作為送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的前饋信號(hào)，以提高送風(fēng)控制的響應(yīng)速度。

2 運(yùn)行效果

圖2為升負(fù)荷過(guò)程送風(fēng)自動(dòng)趨勢(shì)圖。機(jī)組負(fù)荷由260MW增加到306MW。升負(fù)荷過(guò)程中煙氣氧量與設(shè)定值的最大偏差為0.77%，爐膛壓力最大偏差為 88.41 Pa，送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良。

圖3為降負(fù)荷過(guò)程送風(fēng)自動(dòng)趨勢(shì)圖。機(jī)組負(fù)荷由238MW減少到199 MW。升降負(fù)荷過(guò)程中煙氣氧量與設(shè)定值的最大偏差為0.91%，爐膛壓力最大偏差為－115.83 Pa。

3 結(jié)語(yǔ)

基于超前調(diào)節(jié)的送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高了對(duì)機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)的響應(yīng)速率，能夠較好地與燃料調(diào)節(jié)相適應(yīng)，減少了變負(fù)荷期間氧量和爐膛壓力波動(dòng)，有利于爐膛穩(wěn)定燃燒。運(yùn)行結(jié)果顯示，送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良，可為同類(lèi)型機(jī)組送風(fēng)自動(dòng)提供參考和借鑒。

〔1〕劉禾，白焰，李新利.火電廠熱工自動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用 〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2008.

〔2〕唐志.300MW機(jī)組送風(fēng)自動(dòng)控制優(yōu)化 〔J〕.河南電力，2012，(3):40-43.

〔3〕潘灝，霍沛強(qiáng)，尹進(jìn)，等.1 000MW超超臨界燃煤機(jī)組送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)布置優(yōu)化 〔J〕.廣西電力，2008，33(4):60-61.

〔4〕揭其良，徐明東.超臨界直流鍋爐送風(fēng)控制系統(tǒng)的分析及應(yīng)用〔J〕.廣東電力，2008，21(12):63-67.

〔5〕李子蕭，潘維加.600MW超臨界機(jī)組引風(fēng)送風(fēng)控制系統(tǒng) 〔J〕.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013，26(4):61-63.

Air supply automatic control optim ization of 330MW Units

CHEN Hou-tao，HU Xiong-hui，XUN Xin，WANG Bo-chun
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

For the problem of poor adjusting effectand low using rate of air supply automatic control system in a 330MW unit，the new oxygenmean calculation method and advanced adjustment of air supply automatic control strategy have been designed. Actual operation results show that the new design of air supply automatic control system can satisfy the steady and variable load operation requirements.It can improve the air supply automatic control regulation effect.

subcritical unit；air supply automation；oxygen correction；total air flow

H15

B

1008-0198(2014)06-0072-02

陳厚濤(1983)，男，苗族，博士研究生，主要從事熱工自動(dòng)控制優(yōu)化研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.06.021

2014-06-30 改回日期:2014-11-04