协调控制方式下炉主控延时逻辑对煤水变化关系的影响及应用分析

刘杰

摘 要：为理清煤水逻辑变化关系对直流锅炉在不同负荷工况的参数影响，本文通过对比分析某厂两台660MW超临界直流锅炉在协调控制方式下煤水逻辑关系的不同，分析得出因此而产生的不同参数变化效果及产生问题，发现给水指令延时长短与直流锅炉在运行各项主要参数能否保持稳定二者之间存在密切联系，最后本文有针对性提出应对及调整方案。

关键词：协调控制；煤水逻辑；延时；汽水扰动

0引言

为适应现代工农业生产对供电品质要求的日益提高以及电力系统对大型单元发电机组调峰能力需求不断加强的新形势，目前大型单元机组多采用具有较高调节品质的协调控制系统。

随着机组容量的不断增大，要求监视的参数越来越多，因此自动控制系统已成为锅炉、汽轮发电机组不可缺少的部分[1]，对于直流炉而言保证其煤水自动控制逻辑可靠完善十分重要。同时，为更好地执行西北电网"两个细则"实施管理规定，适应不断提高负荷响应速度的发电环境，进一步提高机组协调控制的品质，本文将重点对某厂#1、2在机组协调控制方式下的煤水逻辑关系及其对机组运行调整带来的影响进行比较分析，并给出调整建议。

1协调控制方式下给水流量控制方案

本文列举案例机组其锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的超临界参数变压运行螺旋管圈加垂直管直流炉，型号为HG-2210/25.4-YM16。在自动方式下，该厂两台机组给水流量逻辑自动设定值均为锅炉主控输出的函数，即水流量的设定值主要与炉主控输出呈关联变化趋势，炉主控输出与给水流量设定值之间的关系如表1-1 某厂#1机组炉主控输出对应给水流量、表1-2 某厂#2机组炉主控输出对应给水流量所示。

以上给水流量设定值经过热度及分离器出口焓值矫正后与实际给水流量做差值比较，而后将该差值送入一个带偏差的PID调节器，并由此生成汽动给水泵的开度指令，给水泵依据该指令输送给水流量，即为进入锅炉的总给水流量，从而实现给水控制。如图1-1给水逻辑控制流程简图所示。

2 两台机组给水控制区别

2.1炉主控输出对应设定给水量不同

从表1-1、表1-2中不难看出，#1机组炉主控输出较#2机组偏大，且随着炉主控输出值的增大，偏差有增大趋势，但炉主控的实际输出值不可能达到380 t/h，因此，两台机组在相同炉主控输出值下给水流量偏差最大不超过100 t/h。

2.2给水逻辑控制流程中炉主控函数后顺联延时逻辑块数量不同

如图2-1（a）#1机组给水逻辑组态截图、2-1（b）#2机组给水逻辑组态截图所示，#1机组炉主控输出函数F（x）后顺联延时逻辑块为4个，而#2机组仅设置2个，即#1机组炉主控输出函数转换为给水泵指令的时间较#2机组明显增长。

3 两台机组在不同负荷工况下存在问题

3.1变负荷工况

通过在各变负荷工况下观察统计，发现当机组负荷指令发生变化时两台机组燃料量的变化均超前于给水流量的变化，但又有所不同，主要表现为#1机组给水流量变化的滞后时间明显长于#2机组，两台机组给水流量变化滞后时间的不同正是因为#1机组给水逻辑控制流程中炉主控函数后顺联延时逻辑块数量多于#2机组的缘故引起，如图3-1（a）、（b）所示。

上图中，F（P）--机组负荷指令 F（f）--燃料量 F（w）--给水量

从实际运行中也可发现，因给水流量变化滞后时间不同，#1、2机组在负荷发生变化后，主再热蒸汽温度，过热度的变化幅度及调整难度明显不同，#1机组因给水滞后时间较长，当机组负荷增加时由于燃料大幅增加之后的很长时间段内给水流量不会自动增加，导致主再热蒸汽温度及过热度的增速较#2机组明显偏快。同样，当机组负荷降低时，#1机组主再热蒸汽温度及过热度下降速度较#2机组明显偏快。

3.2稳定负荷工况下

在负荷变化完毕，机组各项参数向新的稳定工况过渡时，#1机组达到新稳定工况的时间明显短于#2机组，而#2机组甚至经常出现稳定负荷工况时，燃料量同给水流量反向扰动的问题，如如图3-2（a）、（b）所示。

存在上述问题的原因为，#2机组炉主控输出函数F（x）后仅顺联2个延时逻辑块，当由于其他内外部因素诸如汽机调门摆动等扰动出现，机前压力发生变化时，炉主控输出跟随变化并将这一变化很快传达至给水泵，导致给水流量变化，形成并最终形成燃料量和给水流量的长时间发散变化，给各项参数调整带来困难。

3.3结论

1）变负荷工况下，#1机组汽水参数较为敏感而不易控制。

2）稳定负荷工况下，#2机组汽水参数抗干扰能力差，燃料量和给水量容易发生关联反向扰动的问题。

4 控制方案

1）升降负荷时，要尤其加强对#1机组汽水参数的超前调节，提前控制主再热汽温及过热度，防止汽温超限。

2）负荷发生变化，必要时，提前通过给水偏置设增加水流量使其同燃料同向变化，尽量在变负荷工况下消除给水滞后带来的影响。

3）当发生#2机组在稳定负荷工况下给水流量和燃料量反向发散扰动时，需及时手动干预给水偏置，在燃料量增加的同时手动增加给水偏置，反之减少给水流量，多次调整后可见明显效果。

4）条件允许时，可考虑将给水控制逻辑设置为双套控制方案，在变负荷工况下适当减少延时逻辑块，以增强给水随负荷相应速度；在稳定工况下尽量适当增加逻辑延时块，以提高给水调节抗干扰能力。

参 考 文 献

[1] 赵爽，李西军.大型火电机组协调控制系统闭环逻辑实用解析[M].北京：中国电力出版社，2013.8

[2] 王永健，史西银，许红彬，张同卫.火电厂热工保护原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2009.