(四川广安发电有限责任公司 四川广安 638000)
摘要:火电厂协调控制系统就是实现负荷控制时，必须很好地协调机、炉两侧的控制动作，合理地保持好内外两个能量供求平衡关系，以兼顾负荷响应性能和内部运行参数稳定两个方面。对外保证单元机组有较快的功率响应和有一定的调频能力；对内保证主蒸汽压力偏差在允许范围内。在保证主蒸汽压力偏差在允许范围内的前提下，使机组的输出电功率尽快适应电网负荷变化的需要。因此不同机组的运行参数理应根据相应的实际实时工况进行设置与调整，这就需要利用基于AGC模式的协调控制系统控制功能。本文以四川广安发电有限责任公司三期2×600MW机组控制系统艾默生公司OVATION控制系统为基础，阐述协调控制系统的原理、结构、功能、特点及常见问题分析处理。
关键词:600MW 协调控制系统 负荷
1、协调控制系统结构及原理
以锅炉跟随为基础的协调控制系统的基本特点是：汽机调节器和锅炉调节器同时承担负荷和主汽压力调节任务，正常运行时汽机控制器闭环调节负荷且主汽压力修正，锅炉控制器闭环调节主汽压力且负荷前馈，同时控制系统还包含主汽压力指令和机组实际负荷指令的形成回路。根据机组的负荷形式、故障情况、控制要求及机组操作方式来构成机组负荷合适的控制方式。机组控制方式大致有以下几种：锅炉跟随方式(Boiler Follow Mode简称BF MODE)；汽轮机跟随方式(Turbine Follow Mode简称TF MODE)；协调控制方式(CoordinatedControl System Mode简称CCS MODE)；手动方式(Manual Mode)；汽轮机手动，锅炉自动方式；汽轮机自动，锅炉手动方式；以及机组定压运行方式和协调控制下滑压运行方式。
协调方式下锅炉主控制器维持主汽压力稳定，同时还加入了负荷指令的前馈；汽机主控制器控制负荷，也带有压力偏差的修正。当负荷指令变化时，锅炉侧通过负荷指令的前馈作用快速改变燃烧率及时补偿锅炉侧蓄能，锅炉调节器通过压力偏差修正锅炉燃烧率，汽机侧改变汽机调门开度，使功率迅速与目标负荷一致，当主汽压力偏差超过一定值后，通过函数转换后作用于汽机侧输出，目的使主汽压力的动态变化减小，缓解变化趋势。因此，汽机主控制器不仅要保证功率与负荷指令一致，且协助锅炉较快地控制主汽压力的稳定，从这个作用可以看出，尽管这样可减缓主汽压力的急剧变化，但同时也减慢了输出电功率的响应速度，实质上是以降低功率响应性能为代价换取主汽压力控制质量的提高。所以，协调的结果是兼顾了电功率和主汽压力两方面的控制。
2、协调控制系统的主要特点
2.1 系统具有多种控制方式(如锅炉基本方式、汽轮机基本方式、机炉协调方式、手动方式等)，并能无扰地自动(或手动)进行控制方式切换，以适应机组不同工作状态(如机炉局部故障、定压运行、滑压运行等)的需要。
2.2 系统具有比较完善的连锁保护功能，当机组发生局部故障时(如主要辅机跳闸、执行机构卡涩等)，能使机组在限定的负荷范围内运行，而不至因局部故障造成整个机组停运的情况发生。
2.3 600MW机组的协调控制系统具有比较完善的监视功能，并能通过DCS进行图像和数据分析，能正确指导运行人员操作。
2.4 600MW机组选用的分散控制系统大都具有功能强大的组态软件，并给用户提供上百种可以选择的功能块，能方便灵活地实现对控制策略的组态和修改。
2.5 测量系统采用了冗余变送器进行参数测量，在工作变送器故障时可自动切换到备用变送器工作，使控制系统安全可靠。
3、协调状态下负荷控制
负荷控制的基本方案是一个以前馈一反馈控制为主的多变量协调控制方案。其中，反馈控制是负荷控制的基础，通过它来确保机组内、外两个能量供求平衡关系，以及实现各种负荷控制方式的选择切换。前馈控制主要是为了补偿机组的动态迟延，加快负荷响应，同时也为了保证有关运行参数的稳态值与指令一致。以及动态变化值始终在其稳态值附近。一般，负荷控制系统中还包含非线性的控制元件，其作用大多为保证充分利用蓄热能力，并使汽压不超出允许范围。
协调控制方式实现“双向”的协调，即任一被调量都是通过两个调节量的协调操作加以控制的。当负荷指令Po改变时，机、炉主控制器同时对汽轮机侧和锅炉侧发出负荷控制指令，改变燃烧率(及相应的给水流量)和汽轮机调门开度。一方面利用蓄热能力暂时应付负荷变化的需要，加快负荷响应；另一方面改变输入锅炉的能量，以保持同输出能量的平衡。当汽压产生偏差时，机、炉主控制器对锅炉侧和汽轮机侧同时进行操作。一方面适当限制汽轮轮机调门开度；另一方面加强锅炉燃烧率的控制作用，以抵偿蓄热量的变化。控制过程结束后，机炉主控制器共同保证输出电功率PE与负荷指令Po一致；汽压pT恢复为给定值Po 。协调控制方式通过“双向”的机炉协调操作，能较好地保持机组内。外两个能量供求的平衡关系，具有较好的负荷适应性能和汽压控制性能，是一种较为合理和完善的协调控制方式。
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4．机组的负荷形式与机组的控制方法问题
由燃料流量B到电功率(Mw)的能量转换与传输过程可知，控制机组输出电功率的大小，通常有两种控制手段：
①控制进入汽轮机的蒸汽流量DT(即汽轮机调速汽门μT的开度)；
②控制燃烧率MB 。
4.1单元机组承担的负荷可能是不变的(称为基本负荷形式或固定负荷形式)，亦可能随需求而变化(称为变动负荷形式)。不同的负荷形式原则上应采用不同的负荷控制方式。对于固定负荷形式，一般采用控制锅炉燃烧率来控制机组负荷。或者采用由锅炉燃烧率和汽轮机进汽量联合控制的方法来控制机组负荷。
4.2机组故障情况下，由于故障点的不同，使得单元机组的允许最大负荷能力可能完全由锅炉过程决定，也可能完全由汽轮发电机过程决定。当单元机组的允许最大负荷能力完全由锅炉过程决定时，机组负荷控制应采用由锅炉燃烧率来控制机组负荷。当单元机组的允许最大负荷能力完全由汽轮发电机过程决定时，机组负荷应采用控制汽轮机进汽量的大小来控制机组负荷。只有在机组无故障的情况下，机组负荷控制系统才允许采用由锅炉燃烧率和汽轮机进汽量联合控制的方法来控制机组负荷。煤、水和温度等因素之间往往存在着较强的耦合性。从系统被控参数问题对协调控制系统的影响来看，各种被控参数之问的耦合关联性问题，是系统被控参数影响协调控制系统的主要表现。在系统的加负荷过程中，这一问题往往表现得较为明显。
5、协调控制系统的优化方式
5.1制粉系统的改进，在对上述问题进行处理的过程中，对锅炉动态响应特性的优化，是对协调控制系统进行优化的一种表现。制粉系统燃烧自动调节技术的应用，就是一种可行的处理措施。在对制粉系统进行优化的过程中，本磨煤机煤量函数模型的应用，对这一系统的优化，有着一定的促进作用。
5.2稳态压力偏差校正回路， 针对机组锅炉在实际应用过程中所表现出来的侧反应问题，这一校正回路的应用，是从煤水压力的延迟事件人手，对系统优化的措施，对动态压力偏差过大这一问题的抑制，是系统的主要作用机理。
6、结束语
AGC模式下协调控制系统负荷响应速率一定要满足电网两个细则的考核，这就要求我们热控人员对控制系统不断优化，在实际生产过程掌握磨煤机制粉系统风门开度特性、高压阀门开度、负荷波动等问题。通过不断的优化协调及各自系统的控制策略和调节参数,有效提高负荷响应速度，从而提高电厂机组运行的经济稳定性。
参考文献:
[1] 张瑞亚. 超低负荷下火电机组协调控制系统优化[D].华北电力大学,2018.
[2] 刘禾， 火电厂热工自动控制技术及应用[M].北京：，中国电力出版社，2009。