莊子豐

（大唐長(zhǎng)山熱電廠，吉林 松原131109）

0 引言

電力供應(yīng)不足在某段時(shí)間內(nèi)大大制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，隨著電力行業(yè)的迅速發(fā)展，這一現(xiàn)象得到了緩解。然而，在電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，大中型火力發(fā)電機(jī)組逐漸改變了運(yùn)作方式，在用電高峰期，日益增長(zhǎng)的電力需求使得傳統(tǒng)的自控系統(tǒng)已無(wú)法保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，所以研究一種新的適用于大中型火力發(fā)電機(jī)組的控制方案——火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，既能提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，又可為火力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)電控制提供保障，而且在成本控制和服務(wù)社會(huì)等方面也能起到很好的促進(jìn)作用。

1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

火力發(fā)電機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要由機(jī)組主控系統(tǒng)、下轄自控系統(tǒng)和被控對(duì)象構(gòu)成。其中，主控系統(tǒng)是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的核心部分，它又可分成負(fù)荷冷處理器和機(jī)組主控制器兩大部分。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)具有復(fù)雜性、全過(guò)程性、結(jié)構(gòu)性、非對(duì)稱性和模糊判斷等特點(diǎn)。

1.1 復(fù)雜性

系統(tǒng)的復(fù)雜性體現(xiàn)在和火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中被控對(duì)象相關(guān)聯(lián)的某些變量間有耦合關(guān)系，并且隨著時(shí)間變化控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特征也跟著變化。更為復(fù)雜的是，在控制系統(tǒng)中還有很多因素是不確定的、隨機(jī)變化的，比如說(shuō)磨的啟動(dòng)和停止不確定、給水的水質(zhì)不確定、吹灰控制不固定等。因此，在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的理論中還有許多諸如解耦、抗干擾、魯棒性等實(shí)際問(wèn)題有待解決，這不免使得火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性進(jìn)一步增加。

1.2 全過(guò)程性

電力生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)該是連續(xù)性的，這就要求協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中是一直運(yùn)轉(zhuǎn)的，即具備全過(guò)程特性。全過(guò)程特性是客觀的事實(shí)，也是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)。但目前的技術(shù)水平還不能保證協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的全程不間斷運(yùn)行，因?yàn)檩o機(jī)在低負(fù)荷時(shí)自啟自停的自動(dòng)化方案還未得到很好的實(shí)現(xiàn)。

1.3 結(jié)構(gòu)性

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是結(jié)合前饋和反饋并運(yùn)用各種數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系這種結(jié)構(gòu)式的控制理念進(jìn)行工作的，這使得協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以從容面對(duì)火電廠各種復(fù)雜的工作環(huán)境。

1.4 非對(duì)稱性

在火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，絕大部分的延遲、外部干擾和不確定性都發(fā)生在鍋爐側(cè)，這就導(dǎo)致了鍋爐控制器在控制機(jī)前壓力和響應(yīng)負(fù)荷指令上出現(xiàn)不對(duì)稱性。這種不對(duì)稱的響應(yīng)速度差異是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的又一特點(diǎn)，相對(duì)于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中其他變量來(lái)說(shuō)，不對(duì)稱性表現(xiàn)出很多不同的特征。

1.5 具備模糊判斷的能力

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)要保障火力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，具有平衡能力。這不僅體現(xiàn)在平常運(yùn)行中保證按需配置電量，也體現(xiàn)在按可能需要配置電量。根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備條件，能大致判斷出實(shí)際工作過(guò)程中的需要與可能需要，正是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)模糊判斷能力的體現(xiàn)。

2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能

火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是在充分考慮機(jī)、爐調(diào)節(jié)各自的特點(diǎn)和差異后，通過(guò)采取特定的措施，讓它們隨著電網(wǎng)負(fù)荷的要求而變化，在接受外部負(fù)荷指令后，結(jié)合主要運(yùn)行參數(shù)的偏差進(jìn)行協(xié)調(diào)的控制，在保證主要參數(shù)穩(wěn)定的前提下，滿足電網(wǎng)負(fù)荷的要求。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要的功能有：

2.1 方便在人工調(diào)節(jié)和智能控制之間切換

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的這一功能使其能同時(shí)接收工作人員人工輸入的改變負(fù)荷的指令和電網(wǎng)中的調(diào)峰調(diào)頻指令，以確?；鹆Πl(fā)電機(jī)組輸出的功率和電能質(zhì)量能快速響應(yīng)電網(wǎng)的需求。不斷提高的電力工業(yè)自動(dòng)化水平對(duì)火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)提出了更高的要求，如穩(wěn)定性要強(qiáng)、能適應(yīng)負(fù)荷的大范圍變動(dòng)、能隨時(shí)跟蹤負(fù)荷靜態(tài)和動(dòng)態(tài)變化等。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)若不能滿足這些苛刻的要求，就必須人為地進(jìn)行干預(yù)。

2.2 快速響應(yīng)并為機(jī)組安全運(yùn)行提供保障

當(dāng)火力發(fā)電機(jī)組設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)意外時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能快速響應(yīng)，自動(dòng)采取有效的應(yīng)對(duì)措施把故障的影響降到最低，使火力發(fā)電機(jī)組不至于全部停轉(zhuǎn)，同時(shí)還能保證機(jī)組設(shè)備的安全。當(dāng)負(fù)荷發(fā)生改變時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能在安全允許的范圍內(nèi)有效控制負(fù)荷波動(dòng)的大小和快慢。

2.3 使機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行

在保證火力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，最好還能使其穩(wěn)定運(yùn)行，這樣才能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益?；鹆Πl(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到各種內(nèi)因和外因的變化，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的存在恰恰能有效檢測(cè)出這些干擾因素并隨之做出調(diào)整，從而維持各種子控制回路之間的平衡。

2.4 能有效和其他控制系統(tǒng)進(jìn)行信息交流

火力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行并不是只由單一的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)決定的，還有很多諸如數(shù)據(jù)采集、程序控制、安全監(jiān)控等系統(tǒng)的存在，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在執(zhí)行閉環(huán)控制任務(wù)時(shí)，具備與其他系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行信息交換的功能。

3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式

我們所說(shuō)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一般是指通過(guò)汽機(jī)指令和鍋爐指令調(diào)節(jié)主蒸汽壓力和電負(fù)荷的聯(lián)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)，此協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制策略或者說(shuō)運(yùn)行方式一般有6種，具體如下：（1）手動(dòng)方式?；鹆Πl(fā)電機(jī)組的鍋爐主控和汽機(jī)主控都是手動(dòng)運(yùn)行的，在這種運(yùn)行方式下，由工作人員控制機(jī)組的正常運(yùn)行，主控系統(tǒng)的目標(biāo)負(fù)荷指令則隨著機(jī)組的實(shí)發(fā)功率而變化。這種方式主要適用于火力發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)以及負(fù)荷較低時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)，另外，在汽機(jī)和鍋爐輔機(jī)出故障時(shí)也選擇這種方式。（2）鍋爐跟蹤方式。在這種控制方式下，鍋爐和汽機(jī)是分開(kāi)控制的，它可以使鍋爐的蓄熱得到充分利用，并使機(jī)組快速響應(yīng)外界的負(fù)荷指令。然而該控制方式存在著不利于鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的因素，那就是鍋爐固有的慣性和延時(shí)性所導(dǎo)致的主蒸汽壓力的大幅度波動(dòng)。該方式主要適用于汽機(jī)部分設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異?；蛳拗茩C(jī)組負(fù)荷時(shí)，還適用于參與電網(wǎng)調(diào)頻的機(jī)組。（3）汽機(jī)跟蹤方式。在這種控制方式下不接收任何負(fù)荷指令，僅由鍋爐提供的輸出負(fù)荷來(lái)決定機(jī)組的輸出功率，而鍋爐的輸出功率又是手動(dòng)控制的，因而該方式適用于沒(méi)有投入自動(dòng)控制的鍋爐設(shè)備或者鍋爐設(shè)備的自動(dòng)投入輔助功能不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，還適用于低負(fù)荷運(yùn)行的情況。（4）以汽機(jī)跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式。在這種方式下，由鍋爐承擔(dān)火力發(fā)電機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)，但鍋爐主控和汽機(jī)主控都是自動(dòng)運(yùn)行的。主汽壓力由汽機(jī)來(lái)維持，在接收由工作人員手動(dòng)給定或電網(wǎng)調(diào)度分配的目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號(hào)的同時(shí)參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。該方式主要適用于帶基本負(fù)荷的機(jī)組。（5）以鍋爐跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式。這種方式下維持主汽壓力的是鍋爐，目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號(hào)也由鍋爐接收。汽機(jī)在這種控制方式中承擔(dān)機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)。該方式主要適用于參與電網(wǎng)調(diào)峰的機(jī)組。（6）機(jī)爐協(xié)調(diào)方式。這其實(shí)就是把爐跟機(jī)協(xié)調(diào)方式和機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式這2種控制方式結(jié)合起來(lái)并取長(zhǎng)補(bǔ)短。在這種控制方式下，鍋爐承擔(dān)著調(diào)壓的功能，汽機(jī)承擔(dān)著調(diào)功和調(diào)壓2種功能（調(diào)壓為主）。鍋爐承擔(dān)火力發(fā)電機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)，接收由工作人員手動(dòng)給定或電網(wǎng)調(diào)度分配的目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號(hào)。機(jī)爐協(xié)調(diào)方式更適用于帶基本負(fù)荷的機(jī)組。

4 結(jié)語(yǔ)

就目前的發(fā)展現(xiàn)狀而言，火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)所采用的控制方式并不是單一的，它是上述幾種方式的結(jié)合，只有這樣才能彌補(bǔ)各個(gè)協(xié)調(diào)方式中存在的缺陷，使火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行更加安全和穩(wěn)定。

［1］馮祥凱.600 MW亞臨界單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010（6）

［2］姜崇鵬.火電廠單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究［D］.蘭州理工大學(xué)，2009

［3］林文孚，胡燕.單元機(jī)組自動(dòng)控制技術(shù)［M］.第2版.中國(guó)電力出版社，2008