胡紹宇，張 強(qiáng)，褚云山，張連旭

(遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110179)

1 存在問(wèn)題

我國(guó)東北地區(qū)橫跨中溫帶與寒溫帶，冬季寒冷漫長(zhǎng)，供暖期一般從10月份開始，直到第二年5月份結(jié)束。長(zhǎng)達(dá)半年以上的冬季供暖期，對(duì)供熱機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行提出了較高要求，一方面要滿足供熱任務(wù)，確保民生發(fā)展[1]；另一方面要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度要求滿足供電任務(wù)。目前大部分燃煤供熱機(jī)組在冬季供暖期主要存在的問(wèn)題如下：①綜合閥位長(zhǎng)期位于90%開度以上，導(dǎo)致一次調(diào)頻動(dòng)作效果不明顯；②主蒸汽壓力波動(dòng)較大，容易造成重要輔機(jī)設(shè)備跳閘，甚至引發(fā)停機(jī)事故[2]。

2 原因分析

機(jī)組處于非供熱工況時(shí)，DCS系統(tǒng)接收電網(wǎng)調(diào)度AGC負(fù)荷指令，該負(fù)荷指令通過(guò)負(fù)荷上限限幅、負(fù)荷下限限幅、負(fù)荷速率限制，得到機(jī)組負(fù)荷指令LDCOUT[3]。LDCOUT負(fù)荷指令通過(guò)函數(shù)轉(zhuǎn)換，對(duì)鍋爐主控、汽輪機(jī)主控以及協(xié)調(diào)控制子系統(tǒng)進(jìn)行賦值，最終分別形成給煤量指令、閥門開度指令、主蒸汽壓力設(shè)定指令。LDCOUT負(fù)荷指令是機(jī)組要達(dá)到的負(fù)荷目標(biāo)，根據(jù)該負(fù)荷目標(biāo)，機(jī)組判斷需要提供的煤量及配置的風(fēng)量，根據(jù)風(fēng)煤比決定最終發(fā)電量。機(jī)組處于非供熱工況時(shí)根據(jù)“電負(fù)荷”指令來(lái)提供能量，該能量?jī)H滿足“電負(fù)荷”需求[4]。

機(jī)組處于供熱工況時(shí)，最終輸出的能量分為兩部分，一部分用于供熱，一部分用于常規(guī)發(fā)電。一般運(yùn)行人員通過(guò)調(diào)整供熱蝶閥開度來(lái)保證供熱負(fù)荷，此時(shí)AGC負(fù)荷指令仍是非供熱工況的負(fù)荷指令。當(dāng)機(jī)組仍以AGC負(fù)荷指令作為負(fù)荷目標(biāo)，提供的能量一部分用于供熱后，剩余能量不足以滿足供電需求。由于供熱蝶閥開度變化頻率不大，機(jī)組常規(guī)供熱能量的波動(dòng)頻率遠(yuǎn)小于AGC負(fù)荷波動(dòng)頻率，所以當(dāng)提供的能量不夠分配即汽輪機(jī)進(jìn)汽量不夠時(shí)，需要通過(guò)汽輪機(jī)主控增大綜合閥位開度來(lái)增加進(jìn)汽量[5]。因此綜合閥位開度常常處于90%以上，造成閥門流量特性較差，一次調(diào)頻動(dòng)作效果不明顯。同時(shí)主蒸汽壓力設(shè)定也受到“電負(fù)荷”影響，當(dāng)實(shí)際主蒸汽壓力值與設(shè)定值存在偏差時(shí)，鍋爐主控通過(guò)調(diào)整給煤量來(lái)減小偏差，造成給煤量及主蒸汽壓力的波動(dòng)。

3 解決方案

機(jī)組處于非供熱工況時(shí)，鍋爐負(fù)荷目標(biāo)采用LDCOUT負(fù)荷指令；機(jī)組處于供熱工況時(shí)，鍋爐負(fù)荷目標(biāo)采用“電+熱”負(fù)荷指令，運(yùn)行人員手動(dòng)切換。為保證機(jī)組安全，防止運(yùn)行人員誤操作，設(shè)置條件為機(jī)組處于基本方式運(yùn)行[6]，如圖1所示。

圖1 供熱工況切換邏輯

機(jī)組處于供熱工況時(shí)，采用弗留格爾公式全修正的主蒸汽流量替代機(jī)組負(fù)荷指令，可以避免供熱蝶閥調(diào)整引起的調(diào)節(jié)級(jí)壓力波動(dòng)問(wèn)題。主蒸汽流量能夠表征“電+熱”能量需求，可以作為鍋爐負(fù)荷目標(biāo)指令。

主蒸汽流量作用到鍋爐側(cè)子系統(tǒng)時(shí)，容易出現(xiàn)正反饋的問(wèn)題。將原有負(fù)荷煤量曲線輸入由LDCOUT負(fù)荷指令改為主蒸汽流量折算的鍋爐實(shí)際負(fù)荷指令后，當(dāng)主蒸汽流量增大時(shí)，給煤量增大，給煤量增大又導(dǎo)致主蒸汽流量增大，形成正反饋，最終造成控制參數(shù)發(fā)散，失去控制效果。主蒸汽流量增大導(dǎo)致主蒸汽壓力設(shè)定值增大，最終造成鍋爐超壓，引發(fā)安全事故[7]。正反饋流程如圖2所示。

圖2 正反饋流程

解決正反饋問(wèn)題需要根據(jù)不同的子系統(tǒng)提供不同的解決方案。用于調(diào)整給煤量的負(fù)荷煤量前饋指令采用“電+熱”負(fù)荷的方式，電負(fù)荷為L(zhǎng)DCOUT負(fù)荷指令，熱負(fù)荷由供熱蝶閥開度和熱網(wǎng)加熱器抽汽調(diào)節(jié)門開度通過(guò)函數(shù)擬合生成。該方法保留了LDCOUT負(fù)荷指令，不僅對(duì)AGC指令直接作出響應(yīng)，同時(shí)使供熱蝶閥調(diào)整頻率遠(yuǎn)低于AGC指令波動(dòng)。該方法不要求供熱能量需求擬合非常精確，能達(dá)到一定的煤量補(bǔ)償即可，使AGC指令調(diào)節(jié)具備較寬的調(diào)節(jié)裕量[8]。一次風(fēng)指令由鍋爐主控輸出控制，與負(fù)荷煤量前饋指令一致[9-10]。

主蒸汽壓力設(shè)定輸出經(jīng)一階慣性環(huán)節(jié)，慣性時(shí)間設(shè)置40 s以上，可緩解正反饋問(wèn)題。由于負(fù)荷指令變化要求煤量快速作出響應(yīng)，但主蒸汽壓力要求精確控制(并不十分強(qiáng)調(diào)滑壓速率要求)，因此可用調(diào)節(jié)級(jí)壓力進(jìn)行優(yōu)化。采用保持按鈕對(duì)主蒸汽壓力設(shè)定值進(jìn)行保持[11]，該邏輯需要注意如下：①對(duì)各種工況均能保持??；②采用鍋爐側(cè)負(fù)荷“保持信號(hào)”，而不能用“負(fù)荷信號(hào)取非”。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于燃煤供熱機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)，通過(guò)分析供熱工況時(shí)的負(fù)荷指令生成以及能量實(shí)際分配原則，設(shè)計(jì)了適應(yīng)供熱工況的鍋爐實(shí)際負(fù)荷指令[12]。該指令作用到鍋爐側(cè)各子系統(tǒng)，提高了鍋爐響應(yīng)速度，消除了影響機(jī)組安全運(yùn)行的隱患。新的控制策略理念成熟，功能可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能減排效果明顯。