能量信号BD=(P1/PT)*PT0+(P1/PT)*PT0*K1*d((P1/PT)*PT0)/dt+K2* dPTo/dt
能量指令由三部分组成:
l (P1/PT)*PT0——BD的主体。在稳态时,PT=PT0,(P1/PT)*PT0等于P1,它代表汽机的即时功率。在过渡过程中,PT≠PT0,(P1/PT)*PT0等于未来达到稳定时的P1值,代表汽机的预期功率。
l (P1/PT)*PT0*K1*d((P1/PT)*PT0)/dt——代表由于汽机功率的变化在单位时间内锅炉所需补充的蓄热。
l K2* dPTo/dt——代表由于压力定值变化在单位时间内锅炉所需补充的蓄热。
DEB 中的热量信号最快地反映锅炉燃烧率及蒸发量的变化, 能迅速消除锅炉内扰;DEB 能量平衡信号能正确快速地反映汽机对锅炉的能量需求,两者的偏差信号作为锅炉主控制器的入口偏差, 动态时响应速度快, 静态时可消除主汽压力偏差。但的实际运用中,如何确定锅炉的蓄热系数,如何确定两者动态偏差的幅值是一个较为困难的问题。经过对宁夏境内的火电机组的试验发现,在保持两部分的主体P1和(P1/PT)*PT0正常工作的情况下,多数原设计的动态变化率部分产生的作用都很小,它所产生的影响几乎可以不计。进一步对汽包微分的变化率进行研究,即使是在负荷变化率达到100MW/min的情况下,汽包微分的变化率也十分有限。为了能更有效的利用快速变化的DEB动态部分,将中宁及马莲台电厂的DEB动态变化率部分进行放大,使其在正常的负荷变化率下(1.5%-3%MCR)下能够有效的反映动态变化情况,但对其所产生的变化量也做了不超过相当于产生0.2MPa偏差输入的限制。实践证明,在这样的改变提高了锅炉对能量变化的响应速度,提高了对负荷变化带来压力变化的适应性,也提高了对煤质变化的响应速度。
另外,火电机组一般在70%-100%负荷下采用定压方式运行,而机组的负荷同一级压力P1有着线性的关系,一定P1可以基本上代表着一定的功率。由于这种原因,机组在100%负荷到70%负荷由实际压力和设定压力所产生的锅炉侧PID入口偏差会减小。例如:设100%负荷下P1=11MPa,70%负荷P1=8MPa,PT/PT0=1.1,则100%负荷偏差=1.1*11-11=1.1,70%负荷下偏差=1.1*8-8=0.8。可以看出,在低负荷但为定压运行时锅炉的调节速度会有所下降。
3.2 锅炉主控的微分控制
由于锅炉是一个大惯性大迟延的对象,如何克服锅炉的惯性将是协调及AGC控制好坏的关键因素。在实际应运中,在锅炉调节中加入微分环节,不但可以有效的克服锅炉的惯性,同时对煤质等引起的热量变化也有着很好的效果。实践证明,锅炉主控微分同直接能量平衡信号相互配合可以非常有效的克服20t/h的煤质变化。
3.3 锅炉主控前馈
前馈控制做为一种对控制对象影响量的估算,在AGC控制中有着重要的作用。图4中,在控制系统中设计有两种方式的前馈:
第一种为机组实际指令的前馈,其定义为,机组的给定指令*系数,它所达到的作用是将机组产生的负荷指令在经过限幅、限速后再乘以系数转化为锅炉所需要加入的煤量,这一部分所叠加的负荷前馈是主要因素,它将随着实际负荷指令的变化而不断变化。
第二部分为AGC指令同实际负荷的偏差对应产生的前馈量或者是纠偏量,在机组AGC不变的情况下,当AGC指令同实际负荷偏差大于某一定值时,将对给煤量进行一定量的纠正;当实际AGC指令变化时,将产生快速的给煤量前馈,这时的前馈量是次要性的,它的主要目的不在于跟随负荷的变化而改变给煤量,而在于产生一定量的动态变化以尽可能消除锅炉侧的大惯性和大迟延。
如图4:设AGC指令的变化为20MW,最终的给煤量变化在10t/h ,图中向上的虚线表示第一种前馈量下给煤量的变化,向下的虚线为第二种前馈给煤量的变化,弯曲的实线是实际给煤量的变化。当指令增加时,汽机快速开大调门,锅炉蓄热释放,负荷快速跟进,如果没有第二种前馈,主汽压力由于锅炉蓄热的消耗将可能会下降。由于前期给煤量的快速增加,补充了锅炉蓄热,从而减小的主汽压力的变化。当AGC指令减小时,两种前馈量的变化会快速减小锅炉蓄热,防止主汽压力上升过多。实际运用中,这种控制方式可以有效的消除锅炉的惯性。
AGC控制是火电机组的一项重要工作,它对电网的安全运行有着重要的作用,但它的运行对电厂的寿命和效率有着很大的影响,如何融合这两方面的矛盾,要求电厂热控不断提高控制水平,一方面保障机组AGC正常投入,另一方面保障机组主要参数的稳定,维护机组安全运行。
作者简介:
1993年7月毕业于华北电力大学,8月进入宁夏电力试验研究所(2004年4月更名为宁夏电力科技教育工程院)热工室工作。十多年来主要从事火力发电厂的热工控制研究和现场服务,以及计算机应用等工作。现任宁夏电力科技教育工程院热工室主任。电话:0951-4911860 1370957329,地址:宁夏银川黄河东路716号,宁夏电力科技教育工程院 热工室,邮编:750002,电子邮件:yujianyc@163.com