火電機(jī)組給水智能控制研究范文
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1項(xiàng)目研究的創(chuàng)新點(diǎn)
1.1給水控制自適應(yīng)燃料主控方式的切換在基于雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)系統(tǒng)的全程給水智能控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，為了達(dá)到節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行的目的，電廠傾向于在機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，采用一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉(或一次風(fēng)變頻器指令)調(diào)節(jié)為主控的方式，調(diào)整進(jìn)入爐膛的動(dòng)態(tài)總?cè)剂狭浚瑫r(shí)將各雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)的容量風(fēng)門維持在一個(gè)較大的開度，減少容量風(fēng)門的節(jié)流損失，從而降低一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行的平均電流;在機(jī)組燃燒不穩(wěn)定或局部工況惡化的情況下，因容量風(fēng)門的燃料調(diào)節(jié)具有響應(yīng)快、精度較高的優(yōu)點(diǎn)，又需要將鍋爐燃料調(diào)節(jié)由一次風(fēng)方式快速切換為容量風(fēng)門主控方式。由此出現(xiàn)一個(gè)新的研究方向，即如何實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)燃料主控與容量風(fēng)燃料主控的平穩(wěn)無(wú)擾切換，從而達(dá)到全程給水智能自適應(yīng)調(diào)節(jié)的目的。由于雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)系統(tǒng)具有適應(yīng)煤種變化大、一次風(fēng)風(fēng)量(小風(fēng)量)測(cè)量線性度差等特性，這直接導(dǎo)致進(jìn)入爐膛的動(dòng)態(tài)燃料量無(wú)法精確測(cè)量計(jì)算得出，進(jìn)一步會(huì)影響到鍋爐主參數(shù)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)2種燃料主控方式的在線無(wú)擾切換，要求將容量門的調(diào)節(jié)參數(shù)(容量風(fēng)量或風(fēng)門開度)與一次風(fēng)調(diào)節(jié)參數(shù)(一次風(fēng)母管壓力或磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓)耦合成燃料主控的一個(gè)綜合被調(diào)對(duì)象，在實(shí)現(xiàn)燃料方式的切換過(guò)程中，給水前饋指令(燃水比前饋)智能跟蹤燃料主控的綜合被調(diào)量，再通過(guò)合理整定自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)等，最終實(shí)現(xiàn)給水智能自適應(yīng)調(diào)節(jié)。
1.2給水控制智能匹配磨煤機(jī)啟/停操作雙進(jìn)雙出直吹式磨煤機(jī)系統(tǒng)的啟、停操作，對(duì)超(超)臨界機(jī)組的燃燒、給水調(diào)節(jié)擾動(dòng)非常大，其根本原因還是與動(dòng)態(tài)燃料量的不可精確測(cè)量性質(zhì)有關(guān)，給煤機(jī)給煤量只能用于在線調(diào)節(jié)磨煤機(jī)料位控制，但不能真實(shí)反映入爐煤量;加上一次風(fēng)負(fù)荷風(fēng)量的測(cè)量不準(zhǔn)確性，一般用容量風(fēng)門模糊調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)燃料量。而在磨煤機(jī)系統(tǒng)的啟、停操作過(guò)程中，從磨煤機(jī)送至爐膛的燃料量就極難把握，這直接影響到給水過(guò)熱度修正和主汽溫度的調(diào)節(jié)品質(zhì)。通過(guò)總結(jié)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，采用磨煤機(jī)料位的函數(shù)關(guān)系以及啟、停磨煤的判定程序來(lái)對(duì)參數(shù)燃料量限速處理后，再送至給水前饋系統(tǒng)進(jìn)行平穩(wěn)處理;另外，采用過(guò)熱度偏差去燃料控制系統(tǒng)拉回環(huán)節(jié)，進(jìn)行一級(jí)智能控制，過(guò)熱度偏差至燃料拉回函數(shù)曲線如圖2所示;采用過(guò)熱度變化速率及偏差過(guò)大去給水控制回路快速動(dòng)作給水流量環(huán)節(jié)，進(jìn)行二級(jí)智能控制，從而達(dá)到穩(wěn)定過(guò)熱度、避免主汽溫超溫的目的，運(yùn)行效果良好。
1.3用于給水前饋的燃料仿真模型基于雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)燃料特性，設(shè)計(jì)采用容量風(fēng)門開度反饋和磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓力耦合計(jì)算出動(dòng)態(tài)仿真燃料量，用于線性實(shí)現(xiàn)在變?nèi)剂?變負(fù)荷)工況下給水主控自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)節(jié)，以及AGC方式下的給水對(duì)功率跟隨與非協(xié)調(diào)方式下的給水對(duì)燃料跟隨的智能無(wú)擾切換。其中，容量風(fēng)門開度反饋去仿真燃料計(jì)算模型函數(shù)曲線如圖3所示。基于動(dòng)態(tài)總?cè)剂戏抡嬗?jì)算模型的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，成功解決了鍋爐主控總?cè)剂狭咳ソo水主控前饋的線性調(diào)節(jié)問(wèn)題，顯著緩解了由啟/停磨煤機(jī)、AGC頻繁變負(fù)荷引起的過(guò)熱度大幅擾動(dòng)問(wèn)題，使給水主控智能適應(yīng)動(dòng)態(tài)燃料的變化。
1.4用于給水加速的熱負(fù)荷突變預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)通過(guò)用AGC指令變化幅度和變負(fù)荷速率積算算法，線性表征機(jī)組變負(fù)荷所需沖擊燃料量，用于在機(jī)組變負(fù)荷初期實(shí)現(xiàn)主汽壓力和給水控制的迅速適應(yīng)熱負(fù)荷能量需求;另外，在機(jī)組變負(fù)荷的末端，將沖擊燃料量進(jìn)行減速率回調(diào)，實(shí)現(xiàn)過(guò)熱度修正環(huán)節(jié)的平穩(wěn)過(guò)渡。該熱負(fù)荷突變預(yù)測(cè)算法的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，成功解決了以前協(xié)調(diào)變負(fù)荷初期的燃料加速模塊帶來(lái)的給水主控回路的大幅度沖擊問(wèn)題。另外，作為給水主控過(guò)熱度修正回路的一種后備保護(hù)手段，設(shè)計(jì)了過(guò)熱度偏差噴水回路計(jì)算模型，過(guò)熱度偏差至噴水計(jì)算系數(shù)的關(guān)系曲線如圖4所示。熱負(fù)荷突變預(yù)測(cè)智能控制的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)，解決了超(超)臨界機(jī)組入爐動(dòng)態(tài)燃料劇變引起的中間點(diǎn)溫度陡變問(wèn)題。在磨煤機(jī)啟/停過(guò)程中，有效管控了因運(yùn)行人員隨機(jī)操作帶來(lái)的鍋爐主汽溫度超高溫(或低溫)風(fēng)險(xiǎn)，但在實(shí)際運(yùn)用該預(yù)測(cè)模型算中，須注意噴水回調(diào)過(guò)程中的速率限制，以避免給水主控回路的振蕩。
1.5燃料主控回調(diào)死區(qū)在線消除技術(shù)基于預(yù)估調(diào)節(jié)的AGC方式下，雙進(jìn)雙出制粉系統(tǒng)(動(dòng)態(tài)校正后)燃料加速控制策略以及給水隨動(dòng)控制技術(shù)研究，對(duì)燃料主控大慣性方式下回調(diào)死區(qū)在線消除技術(shù)攻關(guān)。重點(diǎn)解決穩(wěn)態(tài)方式下(燃料突變回路未動(dòng)作)一次風(fēng)燃料主控回調(diào)死區(qū)問(wèn)題，主要指的是一次風(fēng)機(jī)主調(diào)燃料過(guò)程中，因動(dòng)葉調(diào)節(jié)死區(qū)導(dǎo)致的燃料回調(diào)耽誤的空行程時(shí)間。鍋爐燃料主控回調(diào)死區(qū)智能在線消除技術(shù)的應(yīng)用，有效減少了因燃料調(diào)節(jié)引起給水主控慣性時(shí)間，提高了過(guò)熱度及主汽壓力的調(diào)節(jié)品質(zhì)。但在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)謹(jǐn)慎整定調(diào)節(jié)參數(shù)，特別是對(duì)慣性時(shí)間常數(shù)的整定，否則容易引起燃料主控環(huán)節(jié)發(fā)散，甚至因燃料調(diào)節(jié)振蕩帶來(lái)鍋爐滅火風(fēng)險(xiǎn)。
2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況
本項(xiàng)目在某廠2×660MW機(jī)組DCS上組態(tài)及應(yīng)用實(shí)施，根據(jù)2臺(tái)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況，有針對(duì)性的對(duì)部分燃燒預(yù)判參數(shù)和策略進(jìn)行了深入研究和分析。在本項(xiàng)目應(yīng)用的1號(hào)機(jī)組DCS上，采用基于溫控策略的給水智能控制系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)際AGC負(fù)荷擾動(dòng)和磨煤機(jī)啟/停操作試驗(yàn)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)分析，檢驗(yàn)全程給水智能控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。該廠1號(hào)機(jī)組給水智能控制系統(tǒng)改造完成后，于2014年10月23日16:50開始，進(jìn)行AGC多次變負(fù)荷及啟(停)磨煤機(jī)考核試驗(yàn)，AGC隨動(dòng)過(guò)程曲線如圖5所示。由圖5分析，16:50:48，機(jī)組進(jìn)行第1次變負(fù)荷試驗(yàn)，AGC指令由494.3MW增負(fù)荷至518.5MW，變負(fù)荷幅度24.8MW，16:54:28，實(shí)際負(fù)荷達(dá)到目標(biāo)值，試驗(yàn)中關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)記錄表1所示。17:08:45，該機(jī)組進(jìn)行第2次變負(fù)荷試驗(yàn)，AGC指令由518.5MW增負(fù)荷至546.5MW，變負(fù)荷幅度28.0MW，17:13:20，實(shí)際負(fù)荷達(dá)到目標(biāo)值。之后，在17:15:28制粉系統(tǒng)完成了1臺(tái)磨煤機(jī)的啟動(dòng)操作，各主要調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)如表1所示。在整個(gè)AGC負(fù)荷跟隨考核試驗(yàn)過(guò)程中，機(jī)組處于全程滑壓方式，且經(jīng)過(guò)了連續(xù)多次AGC變負(fù)荷及啟磨機(jī)等操作。由上述AGC考核試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，機(jī)組主汽壓力、主汽溫度、功率等主調(diào)參數(shù)調(diào)節(jié)效果均達(dá)到優(yōu)良指標(biāo)。經(jīng)優(yōu)化整定后的給水主控智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能很好地適應(yīng)磨煤機(jī)啟動(dòng)以及AGC變負(fù)荷擾動(dòng)。
3結(jié)束語(yǔ)
本項(xiàng)目利用實(shí)驗(yàn)室的機(jī)組智能啟停仿真平臺(tái)，成功實(shí)現(xiàn)超(超)臨界火電機(jī)組全程給水智能控制系統(tǒng)的仿真應(yīng)用;依托協(xié)助單位，在電廠2×660MW機(jī)組上成功進(jìn)行基于雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的全程給水智能控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。科研成果的成功應(yīng)用解決了長(zhǎng)期困擾協(xié)助電廠的鍋爐頻繁超溫、超壓的安全隱患，顯著降低了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，驗(yàn)證了本項(xiàng)目各相關(guān)技術(shù)的可靠性、實(shí)用性。本課題研究成果將與其它成果一起，實(shí)現(xiàn)整臺(tái)機(jī)組的智能化控制，最終達(dá)到提高整臺(tái)機(jī)組啟停和運(yùn)行過(guò)程安全性、縮短機(jī)組啟停和變負(fù)荷時(shí)間的目的，使機(jī)組采用最優(yōu)、最經(jīng)濟(jì)的啟停參數(shù)運(yùn)行，對(duì)從整體上提高火電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性能、自動(dòng)控制水平和管理水平、擴(kuò)大機(jī)組調(diào)峰的安全范圍、減少污染物排放、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、創(chuàng)建本質(zhì)安全型和本質(zhì)經(jīng)濟(jì)型發(fā)電企業(yè)、促進(jìn)“低碳經(jīng)濟(jì)”和“兩型社會(huì)”建設(shè)有著重要的意義。
作者：劉文豐 王伯春 尋新 單位：國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院