600MW超临界机组协调控制策略

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1、600MW超临界机组协调控制策略王巍张聪聪（神华国能山西河曲发电有限公司山西河曲036500）摘要：以国能山西河曲电厂二期600MW超临界直流炉机组为例，，设计了实用的控制策略，采用以机组负荷前馈为核心多种前馈并行加压力反馈修正的控制策略，有效的防止过热度和主蒸汽压力失调，后期对协调控制系统多次进行了整定和优化，协调控制策略优化后进行负荷变动实验，取得了良好的控制效果。关键词：超临界机组；协调控制；水煤比近年来我国新建机组中大容量超临界单元机组日益增多，600MW超临界机组已经成为电力系统的主力机组。超临界锅炉

2、是指过热器出口主蒸汽压力超过22.12MPa、主蒸汽温度超过374.15C的锅炉。理论上认为，在水的状态达到临界点时，水的汽化会在一瞬间完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，二者的各项参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等，在超临界压力下无法维持自然循环，因此超临界锅炉必须是直流锅炉。由于超临界机组没有汽包、蒸发区容积小导致蓄热能力差，因此较亚临界机组相比对于外界的扰动更为敏感；超临界机组工作时加热区、蒸发区、过热区之间的界限并非固定不变，较长的汽水管线造成了机组的迟延时间和

3、惯性较大；超临界机组主要输出量为主汽温度、主汽压力、机组负荷，主要输入量为给水量、给煤量、汽机阀位指令。超临界机组的肓流运行特性、多输入多输出、对参数扰动敏感、大惯性的控制特点对机组的协调控制提出了更高的要求。一、机组及系统山西河曲电厂采用的锅炉为哈尔滨锅炉厂牛产的超临界参数变压肓流炉、螺旋管水冷壁、一次中间再热、墙式切圆燃烧、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构&Pi；型锅炉。汽轮机为东方汽轮机厂牛产的600MW超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽直接空冷、凝汽式汽轮机。发电机为东方电机股份有

4、限公司制造。机组的监视与控制系统由南京西门子电站自动化有限公司提供的分散控制系统SPPA-T3000系统来实现。单元机组配备直吹式双进双出钢球磨煤机六台、通过调节磨煤机容量风门开度来达到调节进入炉膛的煤量；配置2台50%容量汽动给水泵，每台泵均配有同容量的前置泵。协调通过控制给水泵汽轮机转速来来达到控制给水量的目的。二、协调控制策略协调控制系统的设计原则是将汽轮机和锅炉作为整体来控制，通过前馈、反馈等控制机理的结合，调整机组的主要参数，保证机组具有快速负荷相应能力，维持机组的安全稳定运行。协调系统能根据电网的负

5、荷要求和机组运行状态决定送风量、给水量、给煤量等。机组负荷主控能接收AGC发出的指令，通过功率设定、速率设定生成机组的主指令送至锅炉主控、汽机主控、压力设定、风量设定。而锅炉主控和汽机主控都可以进行主汽压力和负荷的调节。当两者都在自动方式下为协调模式，其中锅炉主控在自动方式下调节主汽压力、汽机主控在手动方式下调节机组负荷为锅炉跟随模式；山西河曲电厂采用以锅炉跟随为基础的协调控制方式，锅炉主控在自动方式下调节压力、汽机主控在自动方式下调节负荷。在超临界机组控制策略中给水控制是难点，其中水煤比控制是整改控制的核心。

6、亚临界汽包炉把汽包水位作为给水控制的核心，有个明确的参考量，超临界机组的蒸发点不固定，但是分离器出口温度既可以迅速反映燃水比和煤质的变化,又能及时反映出汽温的变化，所以用分离器出口作为温度监视点，又称为中间点温度。保证该点温度有合适的过热度是超临界机组协调控制的重要任务。山西河曲电厂采用以负荷指令为核心的并行前馈控制策略。1＞主蒸汽压力设定冋路图1中产生定压运行和滑压运行两种方式下主汽压力的设定值，冋路中有压力设定偏置，可以小幅度手动增减压力设定值。河曲电厂二期超临界机组在30%~90%负荷范围内滑压，在较低和

7、较高的负荷下定压运行。在滑压运行方式，总的负荷指令的变化导致了压力设定的变化。由于蒸汽量的产生需要一个过程，因此实际压力的变化也需要一个过程，为了实现压力设定值的变化过程应该和实际蒸汽量产生的过程相匹配，逻辑中经负荷函数的输出加若干个惯性环节产生压力设定值，其中惯性吋间为蒸汽量产生吋间和从汽压产生到产生负荷的延迟时间。河曲电厂二期超临界机组在低负荷定压运行的最小压力是8.73MPa,高负荷定压运行吋的最高值为24.2MPao在中间负荷范围内，滑压函数的输岀与负荷呈比例关系。2、锅炉主控冋路锅炉主控的输出二机组负

8、荷静态前馈+机组负荷及压力的动态前馈+主汽压力PID调节器的修正，即机组负荷指令作为核心，当负荷发生变化吋，根据负荷函数使进入炉膛的物料迅速到达基准值，压力PID调节器是根据压力偏差判断出进入炉膛的物料的偏差从而得出的对于机组负荷指令的一个修正。压力调节器的积分吋间、比例系数均为可根据负荷的变化而变化。由机组负荷指令、压力偏差、压力设定值的微分组成一个综合的动态补偿信号叠加在锅炉主控前