滑压运行机组AGC关键技术研究

马元坤

（神华国能宁夏煤电有限公司，宁夏宁东750041）

滑压运行机组AGC关键技术研究

马元坤

（神华国能宁夏煤电有限公司，宁夏宁东750041）

传统滑压曲线在基于机组效率前提下完成了寻优，忽略了机组在自动发电控制（AGC）工况下负荷指令的变化对滑压曲线的生成造成扰动的问题。通过优化控制策略解决了压力设定值随AGC指令低幅高频变化对滑压设定值生成的扰动问题，同时控制策略保留了大幅度负荷变动工况下调门的动态调节特点，控制策略具有较强的适应性，并通过试验证实了方案的可行性。

单元机组；效率；滑压曲线；优化；控制策略

0 引言

滑压运行机组通过改变进汽压力来调节机组功率，改变了定压方式下通过阀门的节流作用进行功率调节的方式，单元机组采用滑压运行方式比采用定压方式具有明显的优越性。考虑到低负荷下给水泵最低转速及泵出口压力限制等因素以及高负荷下保留机组负荷调节裕量的原因，滑压运行机组通常采用顺序阀“定压—滑压—定压”的方法来实现。

1 传统滑压曲线的寻优过程

传统单元机组的滑压曲线都是在汽轮机厂所提供的设计滑压曲线基础上进行相关优化试验后得到的。文献［1］选择典型的机组负荷点，在每个负荷点上设置不同的主汽压力以及高压调门开度对应关系，进行机组热效率试验，以机组热耗率最小的滑压曲线作为最优曲线。文献［2］给出了滑压优化的实质是寻找各负荷工况下主蒸汽压力与调门的最佳匹配关系的结论，并通过试验方法得到了兼顾机组运行经济型和实际可控性的滑压曲线。文献［3］联合了运行负荷与阀位基准的概念，在调峰负荷范围内寻找最优主蒸汽压力，得到机组的最佳滑压运行曲线。

2 传统滑压寻优方式存在的主要问题

2.1 机炉滑压曲线的差别

汽机侧从经济性考虑所得到的滑压曲线无法与锅炉厂提供的（负荷压力设定）曲线相一致。

文献［3］指出制约机组采用滑压运行方式的主要因素是机组响应负荷变化的速率太慢，无法满足机组变负荷运行的要求。机炉两侧的压力曲线不一致将导致机组运行效率的降低，同时也降低了AGC的调节品质。按照负荷变动试验的经验值，机组容量为670 MW的超临界机组负荷处于430～530 MW之间，AGC工况下理想滑压曲线所要求的主汽压力的变化速率需要达到1／3 MPa／min，这对具有迟滞特性的锅炉而言是无法实现此类压力变化需求和蓄热量变化的需求的，由此造成的后果是降低了机组的AGC调节指标，按照目前的考核标准，AGC调节品质的降低将影响到上网电量的考核，由此将直接影响到电厂的经济性。

2.2 负荷指令变化对滑压设定值的扰动

传统滑压曲线的生成过程主要基于对机组效率的考虑，未考虑到机组处于AGC控制方式下的滑压变负荷阶段时AGC指令的频繁变动给机组滑压设定值带来的扰动问题。最优的滑压曲线虽然通过试验方式获得，但是在全程滑压投入的工况下，滑压设定值的生成是与机组负荷指令直接相关的。当机组负荷指令发生变化时主汽压力设定值必然会随之发生变化，尤其是当机组处于AGC工况时。滑压设定值的改变对于锅炉控制系统而言将会造成控制系统频繁调节。

2.3 负荷指令频繁波动对机组被控量的扰动

滑压运行的机组在AGC指令单向较大幅度变动时协调控制系统可以达到满足机组的经济性的要求，但AGC指令小幅震荡工况下，机组协调控制系统中设置的为了提高AGC响应速率所包含的压力和负荷设定值的微分环节也将出现小幅震荡从而引起煤量、风量、水量的连锁振荡反应。机组压力的频繁振荡将引起机组蓄热能力变化，从而导致分离器出口温度不稳定，最终也将影响到AGC的调节品质。

同时，滑压运行的机组在AGC指令小幅振荡时，滑压所产生的经济性不能弥补煤量震荡所增加的煤耗；并且由于锅炉侧的滞后特性，也无法保证机组压力与压力设定值的完全一致。

3 滑压优化控制策略

优化控制策略解决了AGC指令的变化对机组压力设定值的频繁扰动问题，控制策略如下。

根据需要进行负荷设定后，对负荷设定值进行滤波，以减小负荷设定值在传递过程中所产生的毛刺，并对AGC指令随电网周波产生的小幅波动起到抑制作用。

根据节流和循环效率的最佳效率点设置理想滑压曲线。

利用PID的纯积分模块进行滑压设定的自动寻优，即让PID运算输出后的压力设定值不断向理想滑压曲线逼近：将理想滑压曲线的输出作为PID的设定值，将PID的输出作为PID的控制变量；加入滑压设定值的速率限制，以满足AGC负荷变化速率的要求，并对压力设定进行平滑处理，以免压力设定值微分环节造成波动；增加滑压设定PID运算旁路，由切换模块实现；当理想滑压设定和PID运算后的压力设定偏差的绝对值大于定值时，启动运算旁路；当理想滑压设定和PID运算后的压力设定偏差的绝对值小于定值时，关闭运算旁路，压力设定由PID运算给出。

在压力设定速率限制后增加高低限模块，以防止压力设定值超出机组安全运行所允许的范围。

AGC未投入时，负荷设定由运行人员手动设定，负荷不会产生小幅震荡，相应的压力设定也不会产生小幅震荡，逻辑中将压力设定切至运算旁路。

优化控制策略避免了AGC负荷指令的低幅高频对机组压力设定值的扰动；保留了机组在大范围负荷摆动时提高调门动作的特点；速率限制功能模块的使用使得调节范围更加宽泛。

滑压寻优控制逻辑见图1。

图1 滑压寻优控制逻辑

4 优化控制试验

为了验证优化方案的有效性，在某超临界机组上进行了滑压曲线寻优的试验。

4.1 试验条件

相关的阀门、执行机构动作良好可靠，并具有足够的调节余量。

各模拟量控制系统投入运行，调节品质达到《火电工程调整试运质量检验及评定标准》的要求。

机组负荷处于60%～100%MCR正常工况下进行。

4.2 负荷变动试验

负荷变化率9MW／min，目标负荷从480MW升至500MW，再下降至430MW。当负荷指令以9MW／min的速率上升和下降时，滑压设定曲线是相对平滑的曲线，实际压力与压力设定值之间的偏差最大0.5 MPa，满足相关控制系统的要求。

同时，压力偏差的降低减少了锅炉主控动态前馈中压力偏差的微分前馈生成量，减小了锅炉主控输出的摆动，即直接减小了煤量、水量、风量等被控对象的扰动。炉膛负压的波动范围为±100 Pa；过热度的最大输出变化为10℃。

5 结语

寻优控制方法避免了滑压设定值在负荷变动过程中的低幅高频摆动，稳定了机组的运行。

寻优控制方法对负荷指令发生高频低幅性质的变动过程时有很好的适应性，它减少了协调控制系统中的动态微分前馈输出的变动范围，对优化协调控制系统中核心控制对象如煤量、水量、风量的控制效果明显，减小了机组主要运行参数的波动。

滑压寻优控制方法的实施优化了滑压设定值在负荷指令高频低幅波动下对机组滑压设定值产生造成的扰动，同时保持了原滑压曲线在高负荷阶段提高锅炉AGC响应性的特点，适应新形势下的AGC协调控制现状。

［1］林旻栩，周金顺.600 MW机组滑压运行的优化及效益分析［J］.电力与电工，2010（2）：46-51.

［2］包劲松，孙永平.1 000 MW汽轮机滑压优化试验研究及应用［J］.中国电力，2012（12）：12-47.

［3］郎澄宇，任振伟.300 MW机组自动滑压控制的研究与应用［J］.山东电力技术，2001（3）：3-5.

The Key Technology of Sliding Pressure Operation Units in AGC Mode

The optimization process of traditional sliding pressure curve has finished on the base of the unit efficiency，but in AGC mode，the change of ULD（unit load demand）disturbed the sliding pressure curve has been neglected.In this paper，the disturbance question has been solved through optimized control strategy，and the dynamic adjustment characteristics in the load change have been retained.The control strategy has a strong adaptability，and the feasibility has been verified by the test.

power generating unit；efficiency；sliding pressure curve；optimization；control strategy

TK323

：B

：1007－9904（2014）05－0066－03

2014-08-03

马元坤（1965—），男，高级工程师，从事发电厂管理工作。