解劍波，胡伯勇，何郁晟，王印松

(1. 浙江省能源集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 311121；2. 浙江省火力發(fā)電高效節(jié)能與污染物控制技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州310000；3. 浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，浙江 杭州310000；4. 華北電力大學(xué)自動化系，河北 保定 071000)

1 引言

隨著我國清潔能源電力事業(yè)的迅速發(fā)展，可再生電力能源得到了不斷的利用[1]。為了確保電力系統(tǒng)能夠?qū)η鍧嵉碾娏δ茉醋龅秸Ｏ{，火電機(jī)組需要在40%額定負(fù)荷甚至更低負(fù)荷進(jìn)行調(diào)峰任務(wù)，維持電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

相比于高負(fù)荷段，低負(fù)荷段火電機(jī)組對象的特性有很大差別，機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定性更低，輔機(jī)運(yùn)行的狀況對機(jī)組的影響也更大。伴隨著火電機(jī)組在運(yùn)行時存在諸多的不確定因素，機(jī)組自動處理問題的能力不足，現(xiàn)場運(yùn)行人員的應(yīng)急操作不及時，導(dǎo)致重要輔機(jī)在機(jī)組投入AGC的情況下易發(fā)生跳閘突發(fā)事件。

除制粉系統(tǒng)外，在低負(fù)荷下一旦單側(cè)的輔機(jī)發(fā)生故障，另一側(cè)的輔機(jī)仍然能夠保證機(jī)組的正常出力。當(dāng)參與深度調(diào)峰的機(jī)組在低負(fù)荷下輔機(jī)跳閘，一般不會觸發(fā)RB控制，而是會將負(fù)荷響應(yīng)速率更快的“爐跟機(jī)”協(xié)調(diào)運(yùn)行方式切換為“機(jī)跟爐”的運(yùn)行方式，以維持各運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定。

目前，有關(guān)RB工況下“機(jī)跟爐”協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的機(jī)理分析與仿真研究還比較少。在RB工況下，如果機(jī)組在運(yùn)行期間處理問題不合理，對該工況下系統(tǒng)對象的特性理解不深刻，將為機(jī)組運(yùn)行甚至電力系統(tǒng)的負(fù)荷分配工作帶來不便。為了火電機(jī)組能夠安全運(yùn)行，維持電力系統(tǒng)調(diào)度的正常工作，本文進(jìn)行了RB工況下“機(jī)跟爐”負(fù)荷控制系統(tǒng)的分析與仿真工作。結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)內(nèi)容，建立了350 MW超臨界單元機(jī)組對象模型，該模型根據(jù)機(jī)組低負(fù)荷滑壓運(yùn)行的工作特點(diǎn)，利用蒸汽量方程實(shí)現(xiàn)了爐側(cè)與機(jī)側(cè)的分離，為系統(tǒng)的機(jī)理分析帶來了便利。同時，根據(jù)對象特性建立了 “機(jī)跟爐”仿真協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，通過仿真結(jié)果，對參與深度調(diào)峰的機(jī)組給出了系統(tǒng)調(diào)節(jié)措施建議。

2 系統(tǒng)模型的建立

有關(guān)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對象的研究有很多成果，其中文獻(xiàn)[2]以文獻(xiàn)[3]給出的單元機(jī)組鍋爐側(cè)汽壓被控對象機(jī)理模型為基礎(chǔ)，提出了一種單元機(jī)組增量式機(jī)理模型，對系統(tǒng)機(jī)理做到了詳細(xì)的描述且得到了驗(yàn)證。文獻(xiàn)[4]通過理論推導(dǎo)得到的“機(jī)跟爐”機(jī)側(cè)等效對象，能夠反應(yīng)系統(tǒng)機(jī)側(cè)輸入輸出的特性，便于對單元機(jī)組對象進(jìn)行爐、機(jī)側(cè)的分離。

本文考慮，機(jī)組在低負(fù)荷發(fā)生輔機(jī)跳閘事故后，以“機(jī)跟爐”的協(xié)調(diào)方式在RB工況下繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電任務(wù)，此時爐側(cè)是對機(jī)組負(fù)荷和主蒸汽壓力造成主要影響的一側(cè)(滑壓運(yùn)行)。要對“機(jī)跟爐”協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的爐側(cè)做到詳細(xì)的分析與研究，需要做到爐側(cè)和機(jī)側(cè)的有效分離。保證爐側(cè)對機(jī)組重要參數(shù)造成影響的機(jī)理模型不變，將機(jī)側(cè)的擾動特性進(jìn)行簡化。由此，本文以典型的汽包爐為例，得到了單元機(jī)組控制對象，如圖1所示。

圖1 單元機(jī)組控制對象

圖中相關(guān)參數(shù)說明：M-燃料量；KM-燃料量M變化引起爐膛熱負(fù)荷Qr變化的比例系數(shù)；τM-M變化到Qr變化的滯后時間；DQ-用蒸汽流量單位表示的鍋爐汽水容積吸熱量，是代表熱負(fù)荷Qr的信號，又稱為熱量信號；Cb-蓄熱系數(shù)，代表鍋爐的蓄熱能力(即鍋爐蒸汽壓力每改變1MPa時鍋爐所釋放出的蒸汽量)；Pb-汽包壓力；Rgr-過熱器的動態(tài)阻力；D-鍋爐蒸汽量；DT-汽機(jī)通汽量；CM-蒸汽管路的容量系數(shù)；PT-主蒸汽壓力；PTμ-汽機(jī)擾動后的主蒸汽壓力；RTr-汽機(jī)動態(tài)流通阻力系數(shù)；KT-汽機(jī)調(diào)節(jié)閥靜態(tài)放大系數(shù)；DTM-汽機(jī)通汽分量，接通2路時有效；μT-汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥閥門開度；W1(s) -為變對象；W2(s) -為等效一階“負(fù)”對象；W3(s) -為等效二階對象。

圖1中，1通路是以鍋爐蒸汽量作為擾動變量的通路，2通路是以汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門開度作為擾動變量的通路。當(dāng)接通1路時W1(s)為整體汽輪機(jī)通汽量至機(jī)組功率間的傳遞函數(shù)，當(dāng)接通2路時該對象為爐側(cè)汽輪機(jī)通汽分量至機(jī)組功率間的傳遞函數(shù)。W2(s)在接通2路時有效，與文獻(xiàn)[4]中G12(s)環(huán)節(jié)相似(汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度至主蒸汽壓力的擾動特性，“負(fù)”指主蒸汽壓力隨閥門開度呈反向變化，可等效通汽量至蒸汽壓力的環(huán)節(jié))。W3(s)在接通2路時有效。與文獻(xiàn)[4]中G22(s)環(huán)節(jié)相似(汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥閥門開度至機(jī)組功率的擾動特性，可等效通汽量至機(jī)組功率的環(huán)節(jié))。

“機(jī)跟爐”運(yùn)行方式下的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)門開度不發(fā)生變化的情況下(滑壓運(yùn)行)，系統(tǒng)各重要參數(shù)會取決于爐側(cè)。由于汽機(jī)流通蒸汽量DT是主蒸汽壓力PT、汽機(jī)背壓及汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度μT的函數(shù)，是系統(tǒng)爐側(cè)和機(jī)側(cè)重要的結(jié)合點(diǎn)。因此本控制對象主要依據(jù)汽機(jī)流通蒸汽量DT進(jìn)行系統(tǒng)爐側(cè)和機(jī)側(cè)的拆分。通常汽機(jī)背壓變化很小，可假定汽機(jī)調(diào)節(jié)閥為線性，該環(huán)節(jié)的動態(tài)特性一般近似為

(1)

定義來源于爐側(cè)的汽機(jī)通汽分量DTM，該環(huán)節(jié)的動態(tài)特性為

(2)

如圖1所示，在滑壓運(yùn)行下，汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥門開度不變，將汽機(jī)流通蒸汽量進(jìn)行分離后，控制對象能夠?qū)t側(cè)和機(jī)側(cè)進(jìn)行拆分。接通1路時，系統(tǒng)模型即類似于文獻(xiàn)[2]中給出的機(jī)理模型，該模型爐側(cè)與機(jī)側(cè)為整體，可根據(jù)機(jī)理對整體系統(tǒng)的特性進(jìn)行分析。接通2路時，由于機(jī)側(cè)利用了閥門擾動等效替代蒸汽量擾動，爐側(cè)機(jī)理模型不變，便于單獨(dú)對系統(tǒng)的爐側(cè)進(jìn)行機(jī)理分析。

在RB工況下，該單元機(jī)組控制對象又主要呈現(xiàn)出以下幾個特點(diǎn)：

1)一般而言，主蒸汽母管容積容量系數(shù)Cm遠(yuǎn)小于汽包爐汽水系統(tǒng)蓄熱系數(shù)Cb[5]。

2)輔機(jī)減少，鍋爐蓄熱系數(shù)會發(fā)生變化。燃燒不穩(wěn)定，爐膛溫度低。要避免燃料量出現(xiàn)過大波動，防止?fàn)t膛滅火。

3)避免汽機(jī)進(jìn)汽閥門開度出現(xiàn)過大波動，防止汽輪機(jī)振動、脹差、軸向位移增加。

4)負(fù)荷較低，避免進(jìn)汽閥門開度激減，防止蒸汽壓損，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行滑壓。

5)在低負(fù)荷段，機(jī)組各參數(shù)的穩(wěn)定性下降，對外界擾動更加敏感。

6)AGC未投退，負(fù)荷需要跟隨調(diào)度指令。

根據(jù)以上特點(diǎn)，本文依據(jù)“機(jī)跟爐”協(xié)調(diào)控制的一般方式(爐側(cè)調(diào)節(jié)功率，機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)蒸汽壓力)，針對圖1的控制對象建立了“機(jī)跟爐”負(fù)荷控制系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 “機(jī)跟爐”控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)在低負(fù)荷段發(fā)生跳閘時，除制粉系統(tǒng)外，不存在輔機(jī)出力不足的問題，其控制的重心應(yīng)放在保證各項(xiàng)主要參數(shù)的穩(wěn)定上。圖2建立的控制系統(tǒng)，爐側(cè)根據(jù)功率偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，通過燃料量進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。機(jī)側(cè)汽輪機(jī)閥門開度不變，適當(dāng)滑壓，避免閥門開度出現(xiàn)大波動，防止蒸汽沖轉(zhuǎn)前由于節(jié)流帶來的能源損耗。由于該系統(tǒng)爐側(cè)對象為增量式對象，其內(nèi)部主要反映了系統(tǒng)重要參數(shù)的波動特性。若給予主蒸汽壓力初值需要等待系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，因此在仿真過程中蒸汽壓力主要以觀察波動范圍為主。

3 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

對于圖1中的控制對象，主要有以下幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成：

1)燃料量對鍋爐的影響

(3)

燃燒和傳熱過程是一個復(fù)雜的化學(xué)過程，燃料量改變，首先將釋放的熱量傳給受熱面的鍋爐金屬管壁，再傳給鍋爐的汽水容積。式(3)為較為實(shí)用的一個關(guān)系式。

2)鍋爐受熱面

若利用蒸汽流量單位代表鍋爐汽水容積吸熱量，則流入熱量與流出熱量的動態(tài)熱平衡方程如下

(4)

對于鍋爐受熱面，流入熱量是燃燒后傳給受熱面的熱量，并有一部分儲存在鍋爐中；輸出量為蒸汽中的熱量。根據(jù)動態(tài)平衡方程可得

(5)

3)汽機(jī)動態(tài)流通阻力

(6)

該方程僅考慮了過熱器的流通特性，汽包壓力Pb為進(jìn)口壓力，主蒸汽壓力PT為出口壓力。鍋爐蒸汽量與過熱器流通阻力及進(jìn)、出口壓力差有關(guān)，其動態(tài)關(guān)系可近似為比例特性。

4)蒸汽管路的容量

(7)

蒸汽管道及汽機(jī)調(diào)節(jié)閥門組成的環(huán)節(jié)，其流入量是鍋爐的蒸汽量D，流出量是進(jìn)入汽機(jī)的蒸汽量DT。主汽壓力PT可反映流入、流出蒸汽量的物質(zhì)平衡關(guān)系。

5)汽輪機(jī)動態(tài)流通阻力

該環(huán)節(jié)關(guān)系式已給出，見式(1)、式(2)。

(8)

6)汽輪機(jī)做功環(huán)節(jié)：

①當(dāng)接通1路時，根據(jù)文獻(xiàn)[2]、文獻(xiàn)[3]給出的機(jī)理模型可知，W1(s)為二階對象，假設(shè)

(9)

②當(dāng)接通2路時，燃料量對蒸汽壓力和機(jī)組負(fù)荷的擾動特性極為相似，故W1(s)可近似為一比例環(huán)節(jié)，假設(shè)

W1(s)=K2

(10)

由于控制系統(tǒng)保持汽機(jī)調(diào)門開度不變，機(jī)組滑壓運(yùn)行，負(fù)荷和主蒸汽壓力完全取決于爐側(cè)擾動，此時系統(tǒng)可視作SIMO控制系統(tǒng)。綜上，根據(jù)圖1可利用Mason公式[7]，得到燃料量M至機(jī)組負(fù)荷Ne的閉環(huán)傳遞函數(shù)

前向通道：

P=G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)G5(s)W1(s)

三個回路

l1=-G2(s)G3(s)

l2=-G3(s)G4(s)

l3=-G4(s)G5(s)

其中，l1與l3不相交。

則特征式

Δ=1+G2(s)G3(s)+G3(s)G4(s)+G4(s)G5(s)+

G2(s)G3(s)G4(s)G5(s)

若按照1通路的模型進(jìn)行系統(tǒng)分析，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為

其中

M(s)=T1T2CbRgrCMRTrs4+

(T1T2(CMRTr+CbRgr)+(T1+T2)CbRgrCMRTr)s3+

(T1+T2)(CMRTr+CbRgr)s2+T1T2s2+CbRgrCMRTrs2+

(CMRTr+CbRgr)s+(T1+T2)s+1

若按照2通路的模型進(jìn)行系統(tǒng)分析，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為

(11)

經(jīng)過相關(guān)運(yùn)算，通過結(jié)果可知，在分析系統(tǒng)時，若采用1通路進(jìn)行系統(tǒng)分析，得到的系統(tǒng)傳遞函數(shù)較為復(fù)雜，爐側(cè)和機(jī)側(cè)作為整體，為“機(jī)跟爐”協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)理分析帶來了較大困難。將系統(tǒng)機(jī)側(cè)利用等效環(huán)節(jié)替代后，爐側(cè)和機(jī)側(cè)能夠合理的分離，燃料量至機(jī)組功率的關(guān)系可得到極大的簡化。

結(jié)合工程實(shí)際，燃料量對機(jī)組負(fù)荷的擾動特性應(yīng)當(dāng)是自穩(wěn)的。但是當(dāng)系統(tǒng)是以1通路為機(jī)理模型的系統(tǒng)，得到的傳遞函數(shù)較為復(fù)雜，若使用相關(guān)系統(tǒng)理論進(jìn)行分析時，如Routh[7]判據(jù)，則要利用復(fù)雜的Routh陣列，且當(dāng)機(jī)組發(fā)生跳閘后，系統(tǒng)多個參數(shù)均會發(fā)生變化，機(jī)理分析十分困難。以2通路為模型的系統(tǒng)，由于系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)均大于零，利用Routh判據(jù)可知系統(tǒng)始終穩(wěn)定，結(jié)論與實(shí)際相吻合。

4 仿真研究

利用MatLab/Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真，機(jī)組參數(shù)參考了文獻(xiàn)[6]中給出的相應(yīng)參數(shù)。

4.1 兩個通路的模型比對

試驗(yàn)?zāi)康模悍謩e搭建1、2通路模型，采用相同的控制器參數(shù)，觀察曲線結(jié)果是否接近以驗(yàn)證等效模型的有效性。

本仿真過程：超臨界350 MW機(jī)組，機(jī)組投入AGC，功率跟隨調(diào)度指令。起始指令130 MW，50 s時目標(biāo)負(fù)荷135 MW，400 s時目標(biāo)負(fù)荷130 MW。仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 兩個通路模型的功率仿真結(jié)果對比圖

圖3中，A曲線為1通路模型，B曲線為2通路模型，Sp為擬調(diào)度功率指令。根據(jù)圖3仿真結(jié)果，可以計(jì)算系統(tǒng)相應(yīng)的品質(zhì)指標(biāo)，結(jié)果列為表1。

表1 系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)

由表1的結(jié)果可知，通路1和通路2的功率調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)數(shù)值接近，在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度不變時(即機(jī)組滑壓運(yùn)行)，通路2和原通路1的系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性極為相似。由于2通路中，功率擾動將汽機(jī)側(cè)的通汽分量簡化，造成功率的超調(diào)更小。1、2通路的系統(tǒng)峰值相差的數(shù)值很小(0.03 MW)，各項(xiàng)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)接近，均在可接受范圍內(nèi)。同時，2通路系統(tǒng)對象傳遞函數(shù)更為簡便，需要進(jìn)行分析的系統(tǒng)參數(shù)更少，該模型可有效替代通路1模型。

通過系統(tǒng)分析和仿真的結(jié)果，均驗(yàn)證了本文給出的機(jī)組等效機(jī)理模型的有效性。

4.2 RB工況仿真

試驗(yàn)?zāi)康模籂t主控制器參數(shù)不變，根據(jù)輔機(jī)跳閘情況改變系統(tǒng)參數(shù)。觀察系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)變化，以提供RB工況下系統(tǒng)調(diào)節(jié)措施。

對于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可以針對不同的輔機(jī)跳閘情況給予相應(yīng)的處理方法，一般的跳閘情況有三種：制粉系統(tǒng)跳閘、送引風(fēng)機(jī)跳閘以及一次風(fēng)機(jī)跳閘。

制粉系統(tǒng)跳閘，當(dāng)某臺制粉系統(tǒng)停運(yùn)后，燃料量迅速降低，但由于給煤機(jī)的出力會迅速上升，使得總煤量得到回升。當(dāng)某側(cè)引風(fēng)機(jī)跳閘時，同側(cè)送風(fēng)機(jī)會聯(lián)鎖跳閘。因?yàn)閱蝹?cè)輔機(jī)能夠帶載機(jī)組半額定負(fù)荷左右的能力，當(dāng)單側(cè)風(fēng)機(jī)跳閘后，另一側(cè)側(cè)送、引風(fēng)機(jī)出力能夠迅速上升。當(dāng)單臺一次風(fēng)機(jī)跳閘后，相應(yīng)的磨煤機(jī)會聯(lián)鎖跳閘，另一臺一次風(fēng)機(jī)液耦開度會迅速提升。這三類輔機(jī)跳閘在低負(fù)荷下，機(jī)組依然能夠保持協(xié)調(diào)控制方式運(yùn)行。

三種跳閘情況，會對機(jī)組的燃料量、爐膛壓力、汽包水位、一次風(fēng)壓以及總風(fēng)量造成影響，這些參數(shù)使得工況發(fā)生了變化，會使機(jī)組爐側(cè)對象參數(shù)相應(yīng)改變。由此進(jìn)行系統(tǒng)仿真，改變機(jī)組爐側(cè)的相應(yīng)參數(shù)，控制器參數(shù)不發(fā)生變化，觀察控制過程是否會發(fā)生變化甚至出現(xiàn)失調(diào)情況。

仿真過程：超臨界350 MW機(jī)組，機(jī)組投入AGC，功率跟隨調(diào)度指令。處于低負(fù)荷130 MW，給煤量58 t/h，主蒸汽壓力為9.1 Mpa，滑壓運(yùn)行，汽包壓力10.1 Mpa。調(diào)度起始指令130 MW，200 s時目標(biāo)負(fù)荷135 MW，1500 s時目標(biāo)負(fù)荷127 MW，1800 s時目標(biāo)負(fù)荷137 MW。

仿真結(jié)果見圖4、圖5，仿真過程中機(jī)組相應(yīng)的參數(shù)見表2。

圖4 機(jī)組功率仿真結(jié)果圖

圖5 機(jī)組主蒸汽壓力仿真波動圖

觀察圖4和圖5的仿真結(jié)果，可知在機(jī)組滑壓運(yùn)行下，汽機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度不變，機(jī)組功率和主蒸汽壓力的變化趨勢相似，且三組曲線功率均能夠跟隨指令數(shù)值，主蒸汽壓力波動在可接受范圍內(nèi)。機(jī)組在“機(jī)跟爐”運(yùn)行方式下，負(fù)荷調(diào)節(jié)速率較慢。

由結(jié)果可知，當(dāng)機(jī)組發(fā)生輔機(jī)跳閘情況時，如若未采取跳閘應(yīng)對措施，系統(tǒng)各參數(shù)的變化會對調(diào)節(jié)過程產(chǎn)生影響。若控制器參數(shù)不發(fā)生變化，輔機(jī)跳閘后，隨著各機(jī)組各參數(shù)的改變，系統(tǒng)始終接受外部調(diào)度指令，機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)下降嚴(yán)重。

表2 單元機(jī)組仿真參數(shù)

5 RB工況下系統(tǒng)調(diào)節(jié)措施建議

在實(shí)際工程中，機(jī)組低負(fù)荷段運(yùn)行時，由于輔機(jī)跳閘不會對機(jī)組的出力產(chǎn)生限制，因此一般不觸發(fā)RB控制，而是在這種RB工況下繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電任務(wù)，機(jī)組協(xié)調(diào)控制的運(yùn)行方式切換為“機(jī)跟爐”方式，并在投入AGC的情況下繼續(xù)接受調(diào)度指令。根據(jù)仿真結(jié)果，可知輔機(jī)跳閘后低負(fù)荷段各參數(shù)的穩(wěn)定性較差，繼續(xù)接收外部指令進(jìn)行變負(fù)荷將對參數(shù)造成更大的擾動，不利于機(jī)組的運(yùn)行安全。因此，在低負(fù)荷段，如發(fā)生輔機(jī)跳閘時，也應(yīng)仿照高負(fù)荷段的RB控制策略，將鍋爐主控切為手動控制，并保持當(dāng)前的出力；同時，汽機(jī)進(jìn)入跟隨模式，穩(wěn)定主汽壓力。采用該運(yùn)行方式，鍋爐側(cè)輸出基本保持不變，有利于鍋爐參數(shù)的調(diào)整和穩(wěn)定，可避免輔機(jī)跳閘時外部指令和信號對機(jī)組出力產(chǎn)生擾動，保障機(jī)組運(yùn)行安全。

除制粉系統(tǒng)跳閘外，為應(yīng)對單側(cè)輔機(jī)跳閘后造成的出力不足情況，控制回路中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的超馳回路。使得機(jī)組在單側(cè)輔機(jī)跳閘后，控制邏輯會自動將跳閘前輔機(jī)指令疊加至運(yùn)行側(cè)輔機(jī)，以達(dá)到快速增加運(yùn)行輔機(jī)出力的目標(biāo)。在高負(fù)荷階段，由于單側(cè)輔機(jī)出力不足，發(fā)生輔機(jī)跳閘后采用該方法一般都將運(yùn)行側(cè)輔機(jī)的出力提升至最大，以滿足RB過程中的參數(shù)控制要求。但對于低負(fù)荷工況來說，單側(cè)輔機(jī)運(yùn)行時其出力依然有裕量，且單側(cè)輔機(jī)運(yùn)行的工作點(diǎn)、效率都發(fā)生了變化，采用簡單的指令翻倍方法很可能造成出力過大，反而影響機(jī)組的運(yùn)行安全。

在本次仿真中，使用相同的控制器參數(shù)，系統(tǒng)在低負(fù)荷段的調(diào)節(jié)性能對于機(jī)組參數(shù)的改變表現(xiàn)十分敏感。由于實(shí)際火電機(jī)組中，各調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)置均主要考慮高負(fù)荷段的工況，對于低負(fù)荷段的自動調(diào)節(jié)品質(zhì)，特別是在單側(cè)輔機(jī)運(yùn)行時的調(diào)節(jié)參數(shù)方法調(diào)整并不多。低負(fù)荷段，各調(diào)節(jié)對象的特性和輔機(jī)工作點(diǎn)的變化，其控制參數(shù)與高負(fù)荷段有較大差別。因此，建議對相關(guān)PID控制器采用變參數(shù)設(shè)計(jì)，在參數(shù)賦值時考慮輔機(jī)運(yùn)行工況、機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷等因素，根據(jù)不同的組合確定控制參數(shù)，以達(dá)到最佳的控制性能。

6 結(jié)論

本文針對工程實(shí)際中機(jī)組低負(fù)荷的RB工況，給出了一種RB工況下的“機(jī)跟爐”協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)模型。根據(jù)機(jī)組滑壓運(yùn)行的特點(diǎn)，通過蒸汽通汽量方程對系統(tǒng)進(jìn)行爐側(cè)和機(jī)側(cè)的分離，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的簡化。并通過理論計(jì)算以及系統(tǒng)仿真，驗(yàn)證了模型的有效性。同時，通過進(jìn)行機(jī)組跳閘仿真，為RB工況下系統(tǒng)調(diào)節(jié)提出了改進(jìn)措施建議，為工程實(shí)際中機(jī)組面臨的輔機(jī)跳閘問題提供建議性的解決方案。

限于篇幅，本文僅針對三種爐側(cè)機(jī)組參數(shù)進(jìn)行了仿真對比。在工程實(shí)際中若利用本模型進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析，需要得到較為精確的機(jī)理模型參數(shù)，這類參數(shù)辨識方法可參考有關(guān)文獻(xiàn)。本文意在對低負(fù)荷RB工況的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行介紹和分析，從而對控制對象以及控制系統(tǒng)做到深入理解，對電廠安全運(yùn)行、電力系統(tǒng)電力分配工作有重要的意義。