吳文強(qiáng)

（河北國華定州發(fā)電有限責(zé)任公司， 河北 定州 073000）

引言

隨著我國電力工業(yè)裝機(jī)容器的不斷增加，大型的火電機(jī)組很多時(shí)候都會(huì)存在負(fù)荷運(yùn)行的狀況，這種負(fù)荷運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的能耗特性和控制特性不斷變化。而在具體的設(shè)計(jì)運(yùn)行過程中，如果控制系統(tǒng)不能適合低負(fù)荷下的變工狀態(tài)的運(yùn)行，就不能滿足經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的需求。目前，大型電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行特性體系內(nèi)，火電機(jī)組自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)往往都是依據(jù)給定參數(shù)數(shù)值和跟蹤負(fù)荷指令完成對(duì)應(yīng)工作，這就使得機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)運(yùn)行狀態(tài)并不一定是最優(yōu)化，在變工況范圍內(nèi)，要對(duì)能耗特性和節(jié)能優(yōu)化控制方法予以深度管理，維護(hù)在線性能分析系統(tǒng)和節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的實(shí)際水平。

1 大型電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行特性

1.1 蒸汽初始?jí)毫?/h3>

在對(duì)大型電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行特性進(jìn)行分析的過程中，蒸汽初始?jí)毫Φ呐卸ǚ浅ｊP(guān)鍵，在相同的負(fù)荷條件下，應(yīng)用較低的初始?jí)毫\(yùn)行方式就能對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生相應(yīng)的影響[1]。一方面，利用較低的初始?jí)毫?，能借助理論循環(huán)熱效率對(duì)其進(jìn)行合理性調(diào)控，熱耗率會(huì)隨之增大。并且，調(diào)節(jié)級(jí)壓比的實(shí)際變化率也較小，這就使得相應(yīng)的調(diào)節(jié)級(jí)能維持在較高的內(nèi)效率范圍內(nèi)，一定程度上就能提升整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性價(jià)值。另一方面，利用較低的初始?jí)毫?，能保證高壓缸中排汽溫度也能維持在一定的范圍內(nèi)，合理性避免欠溫問題，確保低壓缸的效率能滿足實(shí)際要求，也能有效提升汽輪機(jī)尾部應(yīng)用效率。

1.2 機(jī)組耗差分析模型

為了有效判定大型電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行特性，就要建立有效的機(jī)組耗差分析模型，相較于傳統(tǒng)機(jī)組節(jié)能在線監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)測量不準(zhǔn)確以及整體系統(tǒng)靜態(tài)化較明顯的問題，機(jī)組耗差分析模型能有效提升對(duì)特性參數(shù)的判定水平。

1）在電廠建立熱經(jīng)濟(jì)性狀態(tài)方程，主要包括電廠熱力系統(tǒng)汽水分布標(biāo)準(zhǔn)方程、鍋爐吸熱方程以及系統(tǒng)內(nèi)部功率輸出方程等，有效結(jié)合三個(gè)方程的計(jì)算結(jié)果判定最終的能耗指標(biāo)，一定程度上合理性分析熱力學(xué)參數(shù)體系和輔助系統(tǒng)的小汽水流量份額，從而結(jié)合系統(tǒng)參數(shù)建立節(jié)能分析框架結(jié)構(gòu)。

2）順序擾動(dòng)解除機(jī)制下的耗差分析，結(jié)合大型電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，就能將系統(tǒng)進(jìn)行工況設(shè)計(jì)，并且充分考量擾動(dòng)對(duì)于實(shí)際情況產(chǎn)生的影響，每次解除一個(gè)擾動(dòng)都能實(shí)現(xiàn)變工況計(jì)算目標(biāo)，并且擾動(dòng)解除后就能對(duì)能耗率進(jìn)行集中判定。這種方法能最直觀地對(duì)擾動(dòng)原因進(jìn)行查找，并且也能提升單項(xiàng)能耗能損偏差分析的準(zhǔn)確性，維護(hù)節(jié)能實(shí)際效果。

1.3 汽輪機(jī)和熱力系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行模型

為了有效對(duì)大型電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行特性進(jìn)行分析，要建立對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，從而保證相應(yīng)參數(shù)分析的合理性。在任意符合參數(shù)體系下本身就存在蒸汽氣壓和調(diào)解氣門開度同時(shí)滿足負(fù)荷的參數(shù)關(guān)系系統(tǒng)，可以表示為N=f（P0-Fk）。

一方面，若是整個(gè)機(jī)組能達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求，則整體設(shè)計(jì)工況結(jié)構(gòu)為Nd=f（P0d-Fkd）；另一方面，若是整個(gè)機(jī)組不能達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求，或者是在運(yùn)行過程中相應(yīng)參數(shù)偏離了最初的設(shè)計(jì)數(shù)值，則整體設(shè)計(jì)工況結(jié)構(gòu)為Nd=f（P0d-Fkd）。

另外，如果整個(gè)體系中，負(fù)荷參數(shù)從額定出力數(shù)值逐漸降低，要想保證蒸汽初始?jí)毫?shù)相同，對(duì)應(yīng)就要減小氣門開度，也就是說在純定壓條件下運(yùn)行。而要想保證調(diào)節(jié)門開度參數(shù)維持不變，就要形成純滑壓運(yùn)行。為了滿足大型電站機(jī)組運(yùn)行要求，在對(duì)應(yīng)差異化負(fù)荷參數(shù)的過程中，選擇蒸汽初始?jí)毫r(shí)，保證P0小于P0d即可。

1.4 鍋爐部分經(jīng)濟(jì)性分析

在對(duì)大型電站機(jī)組特性進(jìn)行分析的過程中，傳統(tǒng)的分析方式是反平衡處理機(jī)制，主要是從運(yùn)行的結(jié)果數(shù)值出發(fā)，測定的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和損失計(jì)算過程都要對(duì)鍋爐熱效率進(jìn)行系統(tǒng)化分析，但是這種處理方式和計(jì)量機(jī)制最大的弊端就是不能有效對(duì)損失原因進(jìn)行分析，這就會(huì)造成在線耗差參數(shù)和分析機(jī)制并不能滿足實(shí)際要求，必然會(huì)導(dǎo)致特性分析和運(yùn)行工況處理過程受到限制的現(xiàn)象，也會(huì)影響大型電站機(jī)組節(jié)能管理工作水平。

一方面，鍋爐若是出現(xiàn)不完全燃燒，就要對(duì)解析評(píng)估模型和排煙溫度解析評(píng)估模型進(jìn)行對(duì)比處理[2]。另一方面，就要利用規(guī)劃數(shù)學(xué)原理對(duì)最佳爐膛出口過量空氣系數(shù)予以判定。

結(jié)合正平衡計(jì)算機(jī)制和反平衡計(jì)算原理借助推導(dǎo)驗(yàn)證的過程就能分析鍋爐的實(shí)際效率，只有保證其應(yīng)用效率和應(yīng)用水平滿足節(jié)能管理的需求，才能真正提高數(shù)據(jù)在線計(jì)算項(xiàng)目的基本水平，維護(hù)管理控制結(jié)構(gòu)的綜合價(jià)值。

2 大型電站機(jī)組節(jié)能優(yōu)化措施

為了進(jìn)一步對(duì)大型電站機(jī)組進(jìn)行節(jié)能評(píng)估和管理，就要結(jié)合實(shí)際情況建立完整的管控機(jī)制，從實(shí)際管理要求出發(fā)，確保能建構(gòu)合理性較好的機(jī)組監(jiān)督管控模式，維護(hù)管理結(jié)構(gòu)的完整性和約束效果。本文建立的是依托工程項(xiàng)目單位300 MW機(jī)組的管理模式建立的集散控制系統(tǒng)，多數(shù)參數(shù)都能滿足DCS的應(yīng)用要求，其中主要輔設(shè)備功率信號(hào)的收集和處理對(duì)電能變送器采集工作具有一定的價(jià)值，能實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化的目標(biāo)[3]。

1）要對(duì)高精度機(jī)組耗差結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和監(jiān)管，確保能從基本上提升對(duì)能量管理工作的重視程度，維護(hù)管理模式和管理效率，積極建立健全統(tǒng)籌性較好的監(jiān)督維護(hù)體系，優(yōu)化分析模式的合理性，并且要保證能真正意義上提升火電廠熱力系統(tǒng)監(jiān)管機(jī)制。高精度的基礎(chǔ)耗能通過模型分析的建立，可以有效的對(duì)于熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測，解決監(jiān)測中存在的難題，保證經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的準(zhǔn)確性和能耗偏差的準(zhǔn)確率。確保在線監(jiān)測項(xiàng)目的完整性和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在線計(jì)算的準(zhǔn)確性，也能全面提升機(jī)組耗能偏差的找出率，這必然會(huì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理的目標(biāo)，在一定程度上提高管控模式和管理體系的應(yīng)用價(jià)值。

2）在對(duì)大型電站機(jī)組相應(yīng)負(fù)荷特性予以研究后，就要對(duì)蒸汽初壓的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)影響因素進(jìn)行判定，從根本上建立健全熱力系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行模式和經(jīng)濟(jì)分析管理模式，確保能提升經(jīng)濟(jì)分析效果。在大型電站機(jī)組節(jié)能管理工作中，只有全面建立最優(yōu)經(jīng)濟(jì)學(xué)分析體系，才能按照機(jī)組優(yōu)化方案科學(xué)化開展運(yùn)營監(jiān)管流程，并且保證具體問題都能得到具體分析。

3）主要是利用串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)不確定模型的相應(yīng)數(shù)據(jù)予以分析，合理性完善整定工作后，就能提出魯律性指標(biāo)分析體系，要將魯棒性控制在3～5之間，才能取得較好的效果，為大型電站機(jī)組節(jié)能管理工作的順利開展奠定基礎(chǔ)，保證相應(yīng)問題和對(duì)應(yīng)處理機(jī)制之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，也能實(shí)現(xiàn)寬負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定性和快速性控制的目標(biāo)，維護(hù)管理模式的綜合價(jià)值，也為最終實(shí)現(xiàn)監(jiān)管要求奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4）要結(jié)合大型電站機(jī)組的運(yùn)行特性開展對(duì)應(yīng)的負(fù)荷特性分析以及控制管理，保證工程機(jī)組相應(yīng)運(yùn)行機(jī)制都能符合節(jié)能優(yōu)化控制的目標(biāo)。值得一提的是，要選取最適宜的參數(shù)判定機(jī)制，確保能有效提升管理模型的穩(wěn)定性，也能在分析監(jiān)管結(jié)構(gòu)和完整性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組耗差節(jié)能分析和優(yōu)化控制工作的融合，將提高電廠經(jīng)濟(jì)性能以及生產(chǎn)自動(dòng)化水平作為關(guān)鍵，確保能維護(hù)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)運(yùn)行的管理要求，為全面提高大型電站機(jī)組應(yīng)用管理模式的綜合價(jià)值奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

在對(duì)大型電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，就能結(jié)合相應(yīng)的基礎(chǔ)信息建立對(duì)應(yīng)的優(yōu)化管控機(jī)制，確保能提升穩(wěn)定性和研究水平，真正意義上建立完整的管控流程，確保能突出采集的實(shí)時(shí)性要求，也為參數(shù)管理工作的全面落實(shí)創(chuàng)設(shè)良好的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制和節(jié)能管理的并行目標(biāo)。