600MW超临界直流机组主汽压方案的改进措施.doc

600MW超临界直流机组主汽压方案的改进措施 摘要:在当前600MW超临界直流机组中所使用的协调控制系统和动态性质都极为复杂。直流电热炉的惯性较小，而主气压机作为控制直流机组的主要连接设备，其自身控制精度和调节质量将会对机组的实际运行的安全性和经济性产生极大地影响作用。在方案的优化过程中应当充分考虑到对于前馈、增益和参数的变更，从而保证机组的正常运行。同时，在机组实际运行过程中应当保证其能够在最短时间内形成响应的同时，还应当将主汽压力控制在适当的范围之内。 关键词:600MW超临界直流机组；协调控制系统；主蒸汽压力；优化方案 在某一发电企业中所使用的锅炉是超临界参数变压运行直流锅炉，该锅炉采取π型布置结构，炉膛结构为单炉结构，轴向旋转流燃烧器的前后墙采取对冲燃烧的方式进行，再加热则是采取中间一次加热，实际通风过程应当较为平衡，锅炉进行露天布置，所产生的排渣则采取固态形式排出。锅炉支撑结构为全钢架结构。该锅炉达到最大工作功率时，其连续蒸发量为1955t/h，在额定工作功率下所产生的蒸发量为1862t/h，额定功率下所形成的蒸汽压力和温度的比值为25.4MPa/543℃。本机组在实际工作过程中配备了六台中速磨。 1 课题展开的社会背景 在当前的大容量机组运行过程中，都是将锅炉和汽机融合为一个整体，并通过各种协调保证机组和锅炉的正常运行。当机组负荷出现变化时，必须充分考虑到稳态偏差和动态偏差所产生的变化。然而，汽机和锅炉对于机组负荷以及压力的控制都产生了极大地影响，其中汽机对于负荷以及压力变化的响应是通过掉门的开度完成的，该种响应也较为灵敏。而对于锅炉来说，由于其是通过燃料将水变为蒸汽，然后完成负荷和压力的控制，最终的控制过程则直接受到粉尘和风烟系统的影响，从而使得最终所形成的压力、温度变化以及负荷等都较为缓慢。 另外，由于该种锅炉系统采取的是汽水一次性循环，蒸汽和水分并没有较为固定的分界点，其会受到燃料、给水量以及汽机调门的变化出现变化。而汽水分界点的变化对于汽水流程中的加热段、蒸发段以及过热段等多种长度产生极大地影响，汽水温度也会受到影响出现变化，最终使得机组的蒸汽压力和负荷都产生较大变化。 基于上述分析，可以发现锅炉和汽机的组合体是一套复杂的三输入三输出的被控制对象，而机组的负荷、主汽温度以及压力都会受到燃料量、给水量以及汽机调门的实际开度等多种因素的影响，而给水量还会受到燃料以及汽机调门变化的影响，而对于整个系统的正常运行产生影响的便是主汽压力的变化情况。基于此，在直流炉机组的协调控制过程中必须以主汽压力控制为主。 2 解决问题的初始方案以及当前存在的问题 2.1 主要控制方案 在锅炉控制过程中应当根据主汽压力和相应设定值的偏差，借助PID调节器形成初始指令，之后以机组负荷指令以及主汽压力目标的微分形成前馈，进而形成锅炉实际运行的主指令。对于燃料的控制则应当参考锅炉主控指令，而调量则应当以给水温度和实际燃料量之间的差值为准。在给水控制中应当以燃料和水 的比例为基础，其中总燃料量为前馈，过热度则应当作为反馈信号进行实际调节。在汽机主控的修正过程中应当以及实际值和设定值的偏差和一次调频频差以及实际产生功率的修正完成汽机调门开度的控制，最终实现机组负荷的改变。 在协调控制过程中，锅炉主控汽压能够有效消除存在的动态偏差，而PID调节器的动态反应较为缓慢，其主要应用于静态偏差 的消除。其实际作用原理如图1所示，该方案中涉及到的LLAG延时时间长短将会直接影响微分前馈的作用效果，而PID调节器则可以根据机组的实际运行负荷，改变比例带和积分时间的相关参数。 图1 前馈方案 2.2 该系统中存在的诸多问题以及问题产生的根本原因 在系统的实际运行过程中，主汽压力的变化主要受到工况和燃料质量变化的影响，其中最主要的影响性因素为燃料的基本质量，其不但会对系统动态的实际调节产生影响，更会对静态的稳定性产生极大影响。当AGC指令较为稳定时，主汽压力将主要受到燃料质量影响，此时产生的偏差只能借助PID调节器逐渐消除，另外受到锅炉燃烧惯性和PID作用较为滞后的影响，因此主汽压调节控制的难度将会进一步上升。而PID参数太强则会使得主汽压力出现周期性震荡，而太弱又会使得压力偏差长时间内不能得到修正。根据我厂的负荷速率分析，经过多次修正之后的PID参数的最优结果为：当实际压力围绕设定值进行周期性震荡时，其峰值偏差常常会超过1MPa，并且会引起主汽温的大幅度波动，受此影响使得减温器调节的负担进一步增加。基于上述分析，仅仅借助PID参数的调节已经不能满足机组正常运行的基本需求。 在AGC指令产生变化时，负荷指令和主汽压目标都会产生变化，微分前馈的变化首先会对锅炉主控指令产生变化，而PID调节器则会使得动态响应变的更加滞后。因为前馈参数是设定值，并不需要考虑实际压力