MW直单元机组协调控制策略研究.doc

200MW直流单元机组协调控制系统设计与应用 二部热工车间 赵一平 摘要 电力工业的发展对协调控制的调节质量提出了更高的要求。本文通过对协调控制对象的特性分析，结合某200MW直流单元机组，设计了充分利用汽机侧调节快速性，具有解耦、前馈、参数自适应和时序保护功能的协调控制方案。针对直流炉给水系统的特殊性，设计了焓值参数调节方式。经过调试，已将机组投入电网AGC运行。 关键词：机炉协调控制 解耦 前馈 直流锅炉 焓值调节 0 概述 电力工业的发展不但对协调控制的品质提出了更高的要求，对直流炉而言，还有深度调峰的要求。为适应这种发展需求，本文结合某200MW直流、直吹式单元机组，对其机炉协调控制对象特性进行了分析：直流炉给水系统的特殊性；机炉控制回路间调节速度的差异性；机炉控制回路间的强耦合性；燃料调节回路的滞后性。为解决以上问题，在直流炉的给水子系统对燃料前馈作了修正处理，并设计了焓值参数调节方案，以保证给水子系统能够独立设计；在汽机调节器入口加入了负荷-压力函数，以充分利用汽机侧调节的快速性；采用单向解耦补偿函数，克服锅炉侧扰动对汽机侧的影响；采用负荷预加煤、负荷定值动态前馈调节方式，克服燃料调节回路的滞后性；适应变负荷的需要，对燃料调节器设计了参数自适应功能。此外，还采用时序保护功能，防止信号故障造成调节器误动作。经过调试，投入了电网AGC控制，并给出了协调控制运行曲线。 1 给水子系统 图1.给水调节原理框图 图2.压力调节器入口的修正函数 直流炉的给水系统对协调控制的影响较大，给水系统对主汽温度、主汽压力以及负荷均有较大影响。一般直流炉协调控制系统设计将给水量-中间点温度也作为一对输入-输出量，即采用三入三出的协调控制设计方案。但这样会增加在工程应用中的设计和调试难度。因此，本文采用以下措施对给水系统进行调节，以将给水系统独立设计。 1.1燃料-给水的配比 为将直流炉的给水子系统独立调节，首先需要保持好燃料-给水的配比，才能保证中间点温度的稳定，进而保证机炉协调控制的质量。本文在给水主调节器上加入经过修正的燃料前馈，从而较好地保证了燃料-给水的配比。其原理图如图1所示。其中，为燃料定值，为磨组合修正系数。 燃料-给水的配比系数k可以通过对煤的发热量和水变成过热蒸汽所需的热量进行计算，再经过现场的实际调试后确定。因为调速级压力的变化代表了实际负荷的变化，为对不同负荷工况下燃料前馈进行修正，因此前馈乘以调速级压力。然后再经过滞后滤波器f(t)和纯迟延环节delay的调节，以保证给水量和燃料量在时间顺序上能够匹配好。 1.2给水焓值调节 一般的直流炉给水均采用中间点温度作为被调参数。当中间点进入饱和区后，中间点温度将不能正确反映给水量的变化，但是采用给水的焓值作为被调量则不存在此问题。 使用给水焓值调节的原理如图1所示。给水压力P和给水温度T这两个参数经过一个查表函数关系f(x)1共同决定给水的焓值H。焓值的定值与实际负荷N有一定的函数对应关系f(x)，同时，此函数对应关系要受到磨组合关系的修正，因为不同的磨组合关系下，燃烧工况不相同，从而造成中间点的微过热温度也就不相同，因而对应焓值的定值也就不相同。给水主调节器PID的输出作为给水调节的省前流量指令。 采用焓值调节给水的另外一个优点是其分辨率比采用中间点温度高，因此其调节作用也相对灵敏。 2 利用机侧调节的快速性 从能量平衡的本质来说，是燃料量和负荷之间的平衡，因此，本文主要使用燃料量调节负荷，而使用主汽调门保证机组的稳定。由机炉两侧调节速度的差异性所决定，对锅炉来说，无论其调节对象是负荷还是压力，都存在一个时间的滞后问题。在稳态时，本文在汽机调节器入口加入图2(b)所示的函数，压力定值允许波动0.1Mpa，这其实是对锅炉扰动的单向解耦，详见第四部分。在变负荷过程中，在汽机调节器入口加入如图2(a)所示的函数，以压力定值允许波动0.4Mpa来保证变负荷初始过程负荷的跟踪效果。 此负荷-压力函数的求取，主要采用现场扰动实验的方法求得。在保持机组稳定和其它调节器暂时不动作的情况下，做燃料-负荷的扰动响应和燃料-压力的负荷响应，从而对比得出功率-压力的对应关系。 3 单向解耦 机炉协调控制对象是一个强耦合对象，但考虑到扰动主要来自锅炉侧，因此设计了锅炉侧到汽机侧的单向解耦，使炉侧扰动主要由锅炉调节器消除。其解耦通道原理如图3所示。功率偏差经过一个带有死区的函数f(x)，再经过超前-滞后函数f(t)的校正，输出到汽机调节器的入口。函数f(x)如图2(b)所示，当功率偏差在正负1MW范围内时，解耦通道不起作用；当功率偏差超出1MW时，解耦通道发挥