芦建忠
同煤大唐塔山第二发电有限责任公司 山西省 大同市 037003
摘要：中国的电力工业历经多年的高速发展，电网容量呈几何级增长，电网对各发电机组承担电网的调峰和调频任务主要是通过电网的自动发电控制一次调频控制来实现。以电厂所采用的660Mw超临界机组为例，分析了660MW机组协调优化。
关键词：660Mw超临界机组；协调控制系统
随着社会的不断发展，风能、太阳能等可持续能源在电力系统中得到充分运用，让传统火电机组在电网系统的运营过程中发挥出了调峰主体的作用。针企事业单位用电量和居民用电量不断提升的问题，火电厂自身的经济效益和安全性问题已经开始受到了人们的重视。
一、协调控制系统概念
协调控制系统是指将锅炉、汽轮机作为一个整体进行控制，使其同时按照电网负荷需求指令或手动设定指令以及内部主要运行参数的偏差需求协调运行。协调控制系统产生负荷指令，通过控制回路给锅炉、汽机相关自动控制系统发送指令来控制锅炉与汽机的动作，统一协调锅炉、汽机以及相关子系统的运行，快速、准确、稳定地适应负荷变化的需要，尽最大可能发挥机组调频调峰能力，同时对内又保证维持主蒸汽压力偏差在允许范围内。
1.协调控制系统功能与任务。(1)适应电网负荷变化。作为电网调度和机组锅炉、汽轮机控制系统之间的纽带，协调控制系统接受负荷调度指令或运行操作人员手动设置的负荷指令，并接受电网频率偏差信号，通过调节锅炉、汽轮机及时响应负荷的请求，从而使机组可以参与电网调频、调峰，适应电网负荷变化，保证整个电网电能质量优良以及电网的稳定。(2)协调机、炉控制协调控制。系统兼顾锅炉、汽机的运行特性，既考虑到锅炉侧负荷响应的滞后性，也顾及到汽机侧对负荷响应的快速性。从而确保机组在负荷变动时的稳定运行，既使运行参数不超出允许范围，又能在一定的负荷范围内根据来自电网调度的负荷指令或机组人员手动设定的负荷指令进行负荷控制，参与电网调频。(3)协调机组子系统的控制。协调机组内部各子系统，如汽机数字电液控制(DEH)系统以及送风、引风、给水、燃料等系统的控制。在根据机、炉主控指令进行相应调节的同时，兼顾各内部子系统的运行情况。并在适当时候采取限制措施，使负荷变化过程中机组主要运行参数在接近最大工况时限制运行，始终控制其在最大许可范围内，提高系统响应速度，保证机组能有较高的运行效率和安全性。(4)提高机组运行效率，减少运行人员劳动强度协调控制系统可改善机组对外界负荷变化的响应能力，消除外部和内部扰动带来的影响，提高适应性，使机组有较高的效率。根据有关统计表明，单元机组采用协调控制系统后可使单元机组的效率提高0．5％左右。同时由于对某些过程变量采用全程自动控制，在机组稳定运行且自动投入的情况下时，响应外部负荷变化、汽机调门动作、锅炉侧燃料量、风量、给水的调整均能实现自动调节和动作，运行人员只需对参数进行监视而不必手动操作，使运行人员的劳动强度减小。(5)异常情况保护机组安全。在机组设备异常、故障或发生事故的情况下，协调控制系统一方面发出报警，另一方面通过连锁、保护等逻辑控制回路进行相关的闭锁和动作，使相关设备的情况不会向更坏的情况发展。相关动作包括负荷增减闭锁、负荷迫升迫降、辅机故障快速甩负荷等等。可确保机组安全运行或保护设备，不至于造成损害。(6)确保重要参数和回路。可靠对于重要参数的测量采用双变送器或三变送器。双变送器一般一个设为主变送器而另一个作为备用变送器，两者之间可无扰切换。三变送器一般设为取平均值或取中值，并带有坏点判断和切除功能。重要的回路的执行机构有监控保护系统，根据情况采取相应的措施。
2.协调控制系统特点。(1)可靠性由于协调控制。系统采用一系列安全保护系统和措施，如闭锁，负荷迫升／迫降，辅机故障快速减负荷等，关键参数采用多变送器，重要回路带有监视功能，发生异常情况可通过报警引起运行操作人员的注意，使系统获得很高的可靠性。
(2)结构性由于在局部控制。回路中引入机、炉协调控制器，即把锅炉、汽机作为一个整体进行控制。机、炉协调控制器主要采用了前馈、反馈以及变结构、变参数等控制技术，并充分考虑和利用了机、炉动态特性方面的特点，克服系统内部耦合、非线性以及变参数等特性，以获得优良的控制品质。同时，控制器便于操作、维护，既保留了其结构简单的特点，也易于工程实现和参数整定。(3)功能性协调控制。系统包含一整套逻辑控制系统，包括调节回路逻辑，功率、汽压设定逻辑，故障处理逻辑、运行方式切换逻辑，以及报警，监控等，并记录机组运行数据曲线以供工作人员分析，适应于各种情况下的机组运行。(4)不对称性协调控制。系统的不对称性既体现在不同设备结构复杂性的差异上，也体现在响应速度的差异上。比如锅炉侧具有的大惯性大迟延特性，各方面响应较慢，而汽机侧则动作快速。
二、协调控制系统中存在的问题
1.锅炉特性问题。在超临界机组的应用过程中，锅炉自身的特性问题，可能会给系统的运转带来一定的阻碍。从一些电厂中所应用的锅炉的自身特性来看，在单纯加煤的情况下，锅炉可能会出现近20分钟的压力反应延迟。在对煤和水之间的比例进行充分保障等基础上，同时进行加煤加水的作业，锅炉的压力反应延迟会被控制在3分钟以内，但是锅炉在运转过程中也会出现20分钟的惯性时间。这种惯性时间可能会对机组的工作速率造成一定的影响。这就说明锅炉的自身因素可能会给协调控制系统的运转带来不利的影响。
2.系统被控参数问题。对于超临界机组而言，煤、水和温度等因素之间往往存在着较强的耦合性。为了让系统所需的变负荷速率得到较为充分的满足，水的快速响应问题在超临界机组运转中的作用问题，成为了相关工作人员需要重视的一个问题。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。在系统的升负荷运转过程中，这一问题往往表现得较为明显。
三、协调控制系统的优化策略
1.制粉系统的优化。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。针对启磨、停磨问题对机组的影响，与这两个问题有关的校正回路的应用，是减轻这一影响的有效方式。
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。
3.煤水比函数的动静分离。针对系统中被控参数的耦合性问题所带来的影响，在对机组协调控制系统进行优化的过程中，对煤水比的调整，也是一种具有可行性的措施。针对煤水之问对温度的不同影响，对煤水比函数模型的优化，是帮助系统提升运转效率的重要方式。在对煤水比函数问题进行调整的过程中，相关技术人员可以在与之有关的函数模型中添加一些较为稳定的阶惯性环节，来对相关参数的解耦问题进行处理，为了让系统得到有效的优化，新增阶惯性环节的数量应该控制在2—4个之间。
综上所述，对系统全局的统筹，是临界机组协调控制系统在优化过程中所遵循的原则，控制逻辑与相关参数的优化，是对系统进行优化的重要措施。
参考文献：
[1]李钱.600Mw超临界机组控制系统特点与协调控制策略[J]热电技术，2018(2)53—56
[2]刘建.机炉协调控制技术的研究[D]哈尔滨工业大学，2018