加强电厂集控运行与机组协调控制探析

2021-08-27刘泽涛

设备管理与维修 2021年11期

刘泽涛

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010206）

0 引言

电厂集控运行包括集中管理与分散控制，主要负责电厂机组的运行、调节、控制和技术管理，确保电厂机组高效运行。机组协调控制是控制机组内外能量合理配合，使其保持平衡，并调节压力和功率之间的冲突矛盾，确保机组对外功率和调频能力，有效控制蒸汽压力误差。强化电厂集控运行与机组协调控制，可以有效确保机组稳定运行，提升电厂生产管理水平。

1 电厂集控运行

1.1 电厂集控运行系统概述

集控运行系统是现代电厂的核心系统之一，实践应用中效果良好，对电厂的安全稳定运行具有积极作用。通过集控运行系统可以实现对电厂机组运行实时控制，收集机组运行状态和生产状况等信息，及时进行调节控制，使机组保持最佳的运行状态，降低机组故障率，提升运行效率，使电厂保持良好的生产状态。

1.2 电厂集控运行方面存在的问题

目前，电厂集控运行的问题主要有以下2 方面：①电厂主汽压力系统虽然采用间接能量平衡系统进一步优化了功能，但是由于该系统在实际应用过程中存在缺陷，其协调退位功能与电厂现实情况不符，存在一定的安全隐患，会影响电厂运行效益[1]；②电厂再热气温系统在功能上存在缺陷，在实际运行过程中，系统稳定性不高，进行温度调节时的控制效果不佳，对集控运行造成一定影响。

1.3 优化措施

针对上述问题，具体可以采取以下2 方面措施：①技术人员合理控制主汽压力系统的参数，发挥负荷调节器的作用，弥补间接能量平衡系统的功能缺陷，使之适应电厂现实生产情况[2]；②电厂再热气温系统运行过程中，需要优化给水量的调节方式，合理使用节水温度的调节控制功能，进而优化系统功能，使电厂集控运行系统稳定运行

2 电厂机组协调控制

2.1 机组协调控制的基本功能

机组协调主要是协调机组内部与外部能量，使其保持平衡状态，并调节压力与功率间的冲突矛盾，使控制过程更加理想。对外则充分保障机组对外功率响应和调频功能，对内则将蒸汽压力误差控制在允许范围。

机组协调控制的基本功能可以总结为3 点：①电厂机组协调控制系统需要分别建立汽轮机主控系统与电网调度中心的联系、锅炉控制系统与电网调度中心的联系，进而有效控制机组负荷，调节电网频率；②在机组运行过程中发生异常情况时，机组协调控制系统需要具备调节控制锅炉、机组负荷和汽轮机需求指令的功能；③机组协同控制系统需要具备回应外界负荷波动干扰的功能，并实时监测和规避可能影响系统运行的干扰因素，强化机组适应能力，降低外界负荷变化对机组运行状态的影响[3]；④机组协调控制系统需要具备使机组保持高效运行的功能；⑤电厂机组协调控制系统要具备，在确保机组稳定安全运行的基础上，降低工作人员工作强度的功能。

2.2 电厂机组协调控制系统优化

目前，电厂机组协调控制系统采用的是CCS-BF（炉跟机）的方式，其控制原理如图1 所示。在实际运行过程中，部分和主汽压有关的参数波动偏大，同时水、风、燃料等供给量按照主控系统参数变化进行调整，会使主汽压力发生变化，表现为锅炉与汽轮机在能量方面不平衡，需要系统按照压力差对风、水和燃料供给进行调整控制。系统优化可以从以下8 个方面着手。

图1 CCS-BF 协调控制方式基本原理

（1）负荷设定回路。根据RUNBACK（辅机故障减负荷）计算机与系统上限和下限的限制，技术人员必须要设置系统负荷指令，包括系统负荷的上限与下限、负荷速率和增减闭锁，都需要设置定额。系统运行时，会自动将运行负荷与系统定额对比，经过计算后发出相应的指令，控制系统接到指令后执行相应的电网调频命令。

（2）汽压设定回路。在系统运行过程中，会按照系统接收到的负荷指令进行计算，得出当前的主汽压，并经过增减速率的限制和惯性环节的计算，向主控系统传输计算结果，从而设定运行滑压值。

（3）锅炉主控。系统水、风、燃料装置主要是接收主控系统指令，通过燃烧控制装置和负荷指令回路之间的接口，接收机组负荷指令或者修正后的压力指令，以此调整风、水和燃料装置。

（4）汽轮机主控。机组负荷指令本质上是主控系统发出的指令，在系统运行过程中，主控系统发出指令时有一定时延[4]。因此，需要对主动系统的响应机制进行优化，降低时延，防止汽压波动过大，一般可以尝试增加压力拉回或惯性的方式修正系统响应机制的时延。

（5）辅机故障快速降负荷回路。当电厂机组处于高负荷运行状态时，如果辅机跳闸，则系统将进入RUNBACK 工况，并降低负荷、控制燃料输送、并转入TF（机跟炉）模式，整个机组将处于低负荷运行状态。电厂送风机、引风机、磨煤机、空气预热器等设备都需要有RUNBACK 功能：①RUNBACK 激活，按照装置的最大出力值与锅炉的指令反馈进行运算，结果减掉1%求最终值，限速后与设备最大出力值进行比较，若输出值仍大于设备最大出力值，则RUNBACK 激活；②RUNBACK 复位，复位的方式有手动复位和自动复位，手动复位的条件是当RUNBACK 激活后，系统实际压力值和汽压设定值间的偏差在1 MPa 以下可以手动进行复位，自动复位的条件是，炉膛内部无火且此时负荷与RUNBACK 激活时计算出的负荷最大值接近，此时RUNBACK会自动复位，不需要手动进行调节。

（6）电网调频回路。电厂汽轮机主要是通过DEH（数字电液控制系统）对调节阀的开度进行控制，响应电网的频率差，并发出相应的指令信号，经过MCS（调制与编码策略）接收系统信号，进而对风、燃料、水供给量和供给速率实现有效控制，此时可以将汽轮机调节阀变化时产生的误差控制在合理范围内。同时配合使用调频功能，以改善负荷动作反向的问题和一次调频问题。需要注意的是，只有当DEH 处于限压控制的状态时，方可投入一次调频。

（7）热值修正回路。热值修正回路的主要功能是控制给煤机，如果燃料出现变化，热值修正回路就会向给煤机发出指令，使其调整转速，进而控制燃料供给量，使机组运行效率保持相对恒定。

（8）优化效果分析。经过优化处理后，电厂机组运行过程中的稳定性显著提升，一旦锅炉或汽轮机运行状态异常，系统会自动进行调节，可以有效控制故障影响范围。此时技术人员可迅速探查机组运行状态异常的原因，并及时采取措施。此外，以负荷变化速率来控制机组负荷调节功能，可以有效避免因机组负荷变化过快导致热应力急剧增加，可以使机组运行状态保持良好，降低机组运行损耗。

3 电厂集控运行与机组协调控制系统的作用

电厂机组协调控制系统的应用具体表现为以下2 个方面。

（1）生产过程控制。通过集控运行与机组协调系统可以对电厂生产过程进行有效控制，显著改善电厂的运行状况，降低故障发生率。基于机组协调控制系统可以对提升信息采集效率以及利用效率，增强对机组各部分的控制，从而确保机组稳定高效运行[5]。

（2）生产设备的保护。通过集控运行与机组协调控制系统的配合，可以及时掌握机组各部分的运行状态，当发生设备故障时，系统会紧急停止运行或者转入低负荷运行状态，可以有效控制系统故障造成的影响，避免对其他设备造成影响和破坏。此外在机组运行过程中，通过集控运行与机组协调控制系统可以了解设备运行工况，便于采取针对性的保护措施。