超临界机组主蒸汽温度自动控制优化

2012-06-12杜志强李迪永姜化斌

综合智慧能源 2012年1期

杜志强，李迪永，姜化斌

(华电新乡发电有限公司，河南新乡 453635)

1 超临界机组自动控制现状

目前，600 MW超临界机组已经得到广泛应用，但在自动化技术和运行技术方面还存在一些问题，造成机组运行不稳定，非计划停运次数较多。因此，应从自动控制方面着手:一是保证热控设备的稳定性以及联锁、保护动作的正确性，以提高机组运行的安全性;二是提高自动化水平，使机组运行在最佳经济运行区间，从而提高全厂的经济效益。

鉴于机组本身的复杂性，对锅炉实施控制时存在以下几个难点。

1.1 系统存在严重耦合性

超临界直流机组属多变量被控对象，其主要输入量是给水量、燃料量和送风量，主要输出量是主蒸汽温度、主蒸汽压力和发电机功率。任何输入量变化都会引起输出量的变化，所以，超临界直流机组不能像汽包炉那样，将燃料、给水、汽温简单地分为3个控制系统，而是将燃料量和给水量的控制与主蒸汽温度控制紧密地联系在一起，这是超临界直流机组控制最突出的特点。

1.2 系统存在较强非线性

随着负荷的变化，超临界机组的动态特性参数亦随之大幅度变化，而且锅炉控制存在不确定时滞;此外，超临界机组普遍采用变压方式运行，当工质温度处于对应压力下的大比热容区域时，随着工质吸热量的增加，工质温度变化不大，而工质比热容急剧增大，温导系数急剧减小，容易引起水动力不稳定或流量分配不均。

2 主蒸汽温度控制工作原理

双回路热平衡减温控制系统原理图如图1所示，双回路热平衡控制SAMA图如2所示。这是一个具有导前信号的双回路汽温调节系统，与典型的具有导前微分双回路汽温控制有以下不同之处。

图1 双回路热平衡减温控制系统原理图

2.1 双回路热平衡减温控制原理

双回路热平衡减温控制内回路采用了［(1－PTn)×导前信号］为反馈信号。PTn为过热器特性模拟器，它随着负荷的变化而发生改变，可通过负荷与多容环节时间常数的关系曲线，实现不同负荷下过热器特性的调节。［(1－PTn)×导前信号］相当于一个实际微分环节，动态时使PTn模块的输出与主汽温近似相等，从而改善主汽温度调节对象的动态特性;稳态时［(1－PTn)×导前信号］近似为零，使过热器出口汽温等于给定值。

图2 双回路热平衡控制SAMA图

2.2 双回路热平衡减温控制的计算方法

双回路热平衡减温控制全部采用焓值计算，过热器出口汽温的改变量是通过过热器入口汽温(喷水减温器出口汽温)的改变来实现的。由表1、表2、图3、图4可以看出，在不同压力或负荷下，过热器出口汽温的改变量间同样也存在定量关系，可通过过热器进口和出口蒸汽的比热容确定，而比热容随着压力升高而增大。例如，在某负荷下，过热器入口蒸汽参数为25.5MPa/396℃，其比热容为24.6kJ/(kg·℃);过热器出口蒸汽参数为24.2 MPa/566℃，其比热容为3.1 kJ/(kg·℃)。因此，入口蒸汽比焓增加24.6 kJ/kg，将提高进口温度1℃，出口汽温提高1℃，则需出口蒸汽比焓增加3.1 kJ/kg，在出口蒸汽比焓同样增加24.6kJ/kg的情况下，出口蒸汽温度将增加24.6/3.1=7.93(℃)。出口与入口蒸汽比热容的比值为出口汽温对应入口汽温要求的调整系数。但如果采用比焓计算，就不用此修正系数。

由表1可以看出，分离器出口温度(过热度为10℃)每变化1℃，对主蒸汽温度的影响为24.6/3.1=7.93(℃);当分离器出口温度(过热度为2℃)每变化1℃，对主蒸汽温度的影响为36.8/3.1=11.87(℃)。