摘 要：隨著中國科技的迅猛發(fā)展，機組容量從300MW增加到1000MW。目前，在發(fā)電廠使用新能源還不完全成熟，因此火力發(fā)電仍然是我國發(fā)電廠的主要發(fā)電形式。在火力發(fā)電廠，DCS控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的成功應(yīng)用大大提高了火力發(fā)電廠控制領(lǐng)域的自動化水平。與此同時，加強了對鍋爐和汽輪機的協(xié)調(diào)控制，以響應(yīng)我國關(guān)于節(jié)約能源和減少能源消耗的呼吁。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要思想是協(xié)調(diào)控制電廠鍋爐機組負(fù)荷和壓力，實現(xiàn)電廠鍋爐水汽、煤協(xié)調(diào)運行的目標(biāo)?；诖?，本文主要針對大型燃煤機組，探討分析了電廠鍋爐和汽輪機組協(xié)調(diào)控制策略的研究。

　　前言

　　在當(dāng)前的經(jīng)濟發(fā)展形勢下，發(fā)電廠使用新能源還不夠成熟，火力發(fā)電的工作原理容易理解，不需要過多的操作過程，因此火力發(fā)電仍然是我國最重要的發(fā)電形式。在發(fā)電廠，汽輪機控制需要良好的深度控制系統(tǒng)，而在各種控制系統(tǒng)中，蒸汽輪機控制最好由協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進行。目前，發(fā)電廠鍋爐和汽輪機在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中運行良好，為電力工業(yè)的持續(xù)發(fā)展作出了有效貢獻(xiàn)。

　　一、協(xié)調(diào)控制原理

　　直接能量協(xié)調(diào)（DEB）的概念是基于發(fā)電廠通過統(tǒng)一運行輸入燃料、氣流、供水和鍋爐汽輪發(fā)電、將輸出與負(fù)荷相匹配以及發(fā)電機組的需求信號作為需求信號來完成核心任務(wù)的這是著名的直接能量協(xié)調(diào)（DEB）概念。DEB模式可以保持鍋爐與汽輪機的協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)，在緊急情況下和汽輪機運行狀態(tài)獨立變化時根據(jù)設(shè)計要求保持鍋爐與汽輪機的協(xié)調(diào)。傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)和控制策略對鍋爐和汽輪機使用相同的單位需求信號。當(dāng)此信號用于鍋爐控制時，主要目標(biāo)是動態(tài)差動調(diào)節(jié)過程。當(dāng)負(fù)荷增加時，按速率增強燃燒；當(dāng)負(fù)荷減少時，按速率減弱燃燒。在DEB模式下，出口控制與鍋爐需求之間沒有直接關(guān)系。鍋爐需求信號是根據(jù)汽輪機的能量需求計算的，稱為能量代謝協(xié)調(diào)信號，即取代傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中功率信號的P1/PT能量協(xié)調(diào)信號。它代表各工況下汽輪機的蒸汽需求。汽輪機閥門打開時能量協(xié)調(diào)信號發(fā)生變化。上述計算即使在汽輪機故障或手動調(diào)整的情況下也能產(chǎn)生正確的結(jié)果。P1是汽輪機一級后的蒸汽壓力，PT是汽輪機一級前的壓力。P1/PT比與汽輪機控制閥開口成比例。無論控制閥開口變化的原因為何，P1/PT都能對調(diào)節(jié)閥開口的微小變化作出敏感反應(yīng)。P1/PT因此反映了光圈的調(diào)節(jié)，即汽輪機輸入的能量，無論是動態(tài)的還是靜態(tài)的。

　　二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的技術(shù)功能

　　隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和體制動態(tài)的變化，過去僅承擔(dān)基本負(fù)擔(dān)的大中型發(fā)電廠的經(jīng)營模式也發(fā)生了變化。今天，根據(jù)電網(wǎng)頻率波動和中央計劃規(guī)定的負(fù)荷指令，它們面臨峰值、頻率甚至嚴(yán)重的局部干擾。對于涉及頻帶和電網(wǎng)峰值負(fù)荷的機組，運行模式應(yīng)確保負(fù)荷變化的實際范圍足夠大，穩(wěn)定運行過程中的最小負(fù)荷較低，整個負(fù)荷變化過程中的負(fù)荷調(diào)整良好，即負(fù)荷變化率較高。例如，載荷變化過程中的主蒸汽壓力相對穩(wěn)定，從而保證了整個載荷變化過程中顆粒的穩(wěn)定性和安全性。為滿足這些要求，機組主鍋爐、汽輪發(fā)電機和主要支柱的運行和控制取決于機組設(shè)備的設(shè)計和機組控制。在處理壓載要求和維護機組主要操作參數(shù)的穩(wěn)定性時，應(yīng)將爐膛視為一個整體。但是，汽輪機和鍋爐通常相對獨立，并受單獨的調(diào)節(jié)機制的制約。例如調(diào)節(jié)汽輪機閥門、鍋爐燃燒率、滿足電氣負(fù)荷要求、穩(wěn)定主參數(shù)有不同的功能，主要是鍋爐協(xié)調(diào)相對滯后。我們必須充分考慮到控制設(shè)計和措施的差異，采用由三部分組成的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：該系統(tǒng)由處理負(fù)荷命令的主電路和主加熱冷卻電路的三部分組成。負(fù)載指令處理電路包括發(fā)送到單元控制系統(tǒng)主端口的中間控制指令、鍋爐指令和頻率偏差指令。選擇計算后，應(yīng)根據(jù)機組運行情況發(fā)出實際負(fù)荷指令，改變調(diào)節(jié)閥的啟動和鍋爐燃燒速率。前端壓力調(diào)節(jié)回路，操作員選擇工作方式，根據(jù)幅度和變化率形成相應(yīng)裝置前的壓力調(diào)節(jié)，保證機組的經(jīng)濟穩(wěn)定運行。

　　三、鍋爐和汽輪機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)策略

　　1.鍋爐和汽輪機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的用途

　　協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在當(dāng)前發(fā)電領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。它不僅能使控制器在鍋爐負(fù)荷頻繁變化時提前采取適當(dāng)措施，而且還能確保流程的效率和順序，從而有助于提高質(zhì)量。對鍋爐運行的協(xié)調(diào)控制主要是將控制器中的負(fù)荷指令進行轉(zhuǎn)換。同時，汽輪機組主蒸汽流量信號可轉(zhuǎn)化為前進氣信號，在系統(tǒng)前發(fā)揮進氣信號的具體作用。測量鍋爐的空氣壓力時，主空氣壓力差可以保持在由前面的校正所限制的范圍內(nèi)，從而穩(wěn)定鍋爐的空氣壓力。此外，鍋爐側(cè)前電源控制可分為負(fù)荷指令前電源控制和直接能量平衡信號兩種方法。對于帶有負(fù)載指令的前置電源控制，處理負(fù)載指令，可以對前置電源控制系統(tǒng)進行良好的控制，以獲得鍋爐最佳工作狀態(tài)，從而減少了一些安全風(fēng)險。

　　2.協(xié)調(diào)控制方式

　　實際中，鍋爐和汽輪機是獨立運行的，鍋爐在調(diào)節(jié)機組壓力、負(fù)荷時通常是依靠控制燃料燃燒率實現(xiàn)的，這與引風(fēng)機、噴油器和汽輪機等輔助裝置的性能密切相關(guān)，主要依靠控制閥的開口控制。相比之下，鍋爐調(diào)節(jié)速度較慢，不符合發(fā)電廠目前的生產(chǎn)方式。因此，必須充分考慮到兩者之間的差異，采用協(xié)調(diào)信號來調(diào)節(jié)鍋爐和汽輪機，形成一個完整的系統(tǒng)，并采取合理的控制戰(zhàn)略，確保機組對電網(wǎng)負(fù)荷作出迅速反應(yīng)。有兩種常見的協(xié)調(diào)控制方法：基于鍋爐和汽輪機，即機組壓力由鍋爐控制，功率由蒸汽引擎控制。此方法的優(yōu)點是可以快速響應(yīng)負(fù)載。這種方法與1980年代的直接能量平衡監(jiān)測系統(tǒng)密切相關(guān)。直接能量平衡控制系統(tǒng)為改進蒸汽鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)作出了有效貢獻(xiàn)，并對其穩(wěn)定性和快速反應(yīng)發(fā)揮了積極作用。但是，鍋爐的緩慢燃燒特性會降低對負(fù)荷的響應(yīng)速度。因此，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，通常會將機組指令信號以前饋和反饋的形式作用于鍋爐控制，以提高鍋爐對負(fù)載的響應(yīng)能力。

　　四、發(fā)電廠鍋爐與汽輪機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

　　1.提高操作質(zhì)量。目前，鍋爐和汽輪機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在發(fā)電方面發(fā)揮著極其重要的作用，有效地保證了各個機組的有序運行，同時使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能夠?qū)﹀仩t負(fù)荷頻率的重大變化作出有效反應(yīng)

　　2.避免系統(tǒng)延遲。發(fā)電廠鍋爐運行滯后，在一定程度上影響到整個協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的安全和運行反應(yīng)。因此，在鍋爐旁邊實施協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有助于避免鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)出現(xiàn)任何延誤。

　　3.保證氣壓穩(wěn)定。鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的工作方式主要是改變控制器中的負(fù)荷指令，同時改變汽輪機組中的主蒸汽流量信號，使該信號作為前饋信號運行，使氣壓偏差對穩(wěn)定。

　　結(jié)束語

　　簡而言之，發(fā)電廠鍋爐和汽輪機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要職能是按照相關(guān)指示操作鍋爐和汽輪機，以確保整個操作系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，同時提高發(fā)電廠的運行水平。因此，在科學(xué)和技術(shù)迅速發(fā)展的時代，必須強調(diào)有效實施協(xié)調(diào)一致的管制制度，以確保電力生產(chǎn)持續(xù)、有效、安全和穩(wěn)定地運作。

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