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单元机组协调控制方法的研究

发表时间：2020/11/19 来源：《基层建设》2020年第22期作者：杨镇

[导读] 摘要：总结单元协调控制系统的研究结果，一般都涵盖了建立相应的模型和各种各样的控制方式，例如，PID。模糊，神经互联网，预见以及容错等等控制系统。

        大唐七台河发电有限责任公司黑龙江
        摘要：总结单元协调控制系统的研究结果，一般都涵盖了建立相应的模型和各种各样的控制方式，例如，PID。模糊，神经互联网，预见以及容错等等控制系统。在工程之中比较常见的就是直接的进行能量的平衡方式和协调系统相关的燃烧控制系统。运用辐射能源信号的控制等等。为了协调其控制系统进行深入研讨。本篇文章就是根据单元机组的控制方式进行分析。并且在这样的基础之上，提出相应的控制方式，希望为推进控制系统的发展和进步提供帮助和支持，
        关键词：单元机组；协调；控制方法；研究；策略
        引言：火电的单元机组本身就是一个比较复杂的系统，其内部有着无法确定且多变的控制对象。尽管锅炉以及汽轮机自身就具备协调控制系统，但是考虑其需要进行联合运转的特征。就要让他们可以坚持协调运行的方式。使得机组可以立即适应整个电网的负荷变换。与此同时，保障汽轮机之前的气压不可以超出一定的范围之内。电网整体自动化对于单元内机组控制系统的质量和品质有着更高的要求。实际上，很多电厂的单元机组控制系统并不能很好的进入自动化的稳定运行之中。本文对于其控制的方法做了一些总结。对于其控制的质量给予建议。
        1.单元机组协调控制的任务
        单元机组协调控制系统的任务主要有以下三个方面：（1）保证机组快速的负荷响应速度，以满足电网的要求；迅速协调锅炉、汽轮机之间的能量供求关系，使输入机组的热负荷尽快与机组输出的电负荷相适应；在任何运行工况下，确保机组安全稳定经济运行。
        2.单元机组协调控制系统的特点
        火电厂单元机组协调控制系统是在常规机炉控制系统基础上发展起来的一种新型控制系统，其主要特点包括以下几个方面：
        2.1系统结构先进
        采用了递阶控制结构，机炉协调控制器是一个多变量控制器，采用了前馈、反馈、补偿以及变结构控制等技术，充分利用了机炉动态特性的特点，克服系统内部耦合和非线性特性。
        2.2系统功能完善
        除了正常工况下的连续调节之外，系统根据需要设计了一整套逻辑控制系统。
        2.3系统可靠性高
        通过设置安全保护系统和采取一系列可靠性措施，可获得很高的系统可靠性。
        3.单元机组的运行方式
        单元机组的运行方式分为定压运行和滑压运行两种。很多单元机组由于设计上的原因，在实际运行时各种工况下采用不同的运行方式。定压运行是指无论机组负荷怎样变动，始终维持机前压力为额定值，通过改变汽轮机调节气门的开度，改变机组的负荷输出。滑压运行则是始终保持汽轮机调节汽门在一定开度，在维持主蒸汽温度恒定的同时，通过改变机前压力来改变机组的负荷输出。
        3.1 滑压运行
        以前很多单元机组正常运行时均采用滑压运行方式，同时在机组启停时也采用滑参数。单元机组在滑压运行方式下保持主汽门全开，调节汽门保持一定的开度或全开。当外界负荷发生变化时，通过调节锅炉的燃料量、风量、给水以及其它相应的输入量，改变锅炉的输入量，改变锅炉的蒸发量，进而改变汽轮机的进气压力，在维持气温为额定值的前提下，使进入汽轮机蒸汽能量改变，使机组的负荷输出适应外界的需求。这种方式因其影响机组运行经济型，对汽轮机金属温度也有一定影响，所以目前单元机组很少采用滑压运行方式。
        3.2 定压运行
        目前大多数单元机组均采用定压方式运行，其基本特征是机组负荷在任何稳定工况下，均保持主蒸汽压力和温度为额定值。定压运行机组的运行方式有手动、锅炉跟随、汽机跟随、协调控制方式四种。

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        （1）手动方式。锅炉和汽机均设置在手动方式下运行。由锅炉主控制器保证主汽压，汽机主控制器保证机组功率。
        （2）锅炉跟随方式。汽机控制手动，汽机调节器接受功率给定值与实发功率反馈信号，根据它们之间的偏差，调节汽门开度，从而改变进汽量，使发电机输出负荷迅速满足负荷要求。锅炉主控制器投入自动运行方式，锅炉调节器接受机前压力定值的机前压力反馈信号，根据偏差，调整燃料量，从而保证机前压力稳定。
        （3）汽机跟随方式汽机跟随方式即机跟炉方式。当机组负荷发生变化时，通过锅炉调节器控制燃料量。机前压力改变后，按机前压力与给定值的偏差，通过汽机调节器改变汽轮机调节阀开度，从而改变机组负荷。这种方式只适用于负荷的粗调，无法满足外界对负荷的需求，但其有利于机组的安全运行。
        （4）协调控制方式
        协调控制方式是目前单元机组应用最为广泛的控制方式，它要求锅炉和汽机同时接受负荷指令，并按一定的控制策略去协调锅炉和汽机之间的控制关系。锅炉主控制器自动，保证主汽压，同时接受负荷指令的前馈信号；汽机主控制器自动，保证机组负荷要求。负荷指令作为单元机组负荷设定值。对于单元机组协调控制系统而言，如何保证其控制的良好品质，主要根据以下两方面进行：其一是能否尽快地响应电网对机组的负荷要求；其二是在内、外扰作用下，机炉控制回路是否能够协调工作和使得机前压力偏差和负荷偏差尽可能达到最小。在单元机组实际应用中，为了满足各种工况需求，几种不同的运行方式间必须可以灵活的进行切换；当锅炉出力受限制时，切至汽机跟随方式；当汽机出力受限制时，切至锅炉跟随方式；当各种条件均满意时，可以切至机炉协调方式运行。机组任何一种运行方式的选择均要求所需要的子系统被选择在自动方式；任何必须的子系统自动方式的切除，都将导致协调控制系统转到与之相适应的自动级。这也是协调控制投入的必要条件。
        4.协调控制系统的作用
        对于目前火电厂单元机组而言，机组协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两大部分组成
        4.1负荷指令处理回路接受的外部指令
        是电网调度所需的负荷分配指令、机组运行人员改变负荷的指令、电网频率自动调整的指令。根据机组运行状态和电网对机组运行要求，选择其中一种指令或两种指令。例如，当机组正常运行时，电网要求机组参加一次调频，这时机组应同时接受三种指令，工作在协调控制方式。如果锅炉有故障，则机组的处理将受到锅炉的限制，则外部的负荷指令一率不接受，机组只能保证可能达到的实际出力，这样机组应工作在汽机跟随方式。依据单元机组其变化负荷功能的考虑以及对于外界环境影响因素的考虑。其限制全部的负荷控制的变化概率以及开始和结束变化的幅度，要严格规定对于单元机组要求负荷指令，其在变化上要在一定的速度范围之内。还尤其开始和结束的变化要控制在一定的幅度之内。
        4.2限制单元机组的最低负荷以及最高负荷。
        甩负荷的保护。在整个机炉中有一部分的辅助机器出现故障的时候，不论对于单元机组的负荷需求是什么样的，为了保障整个机组的文星运行，一定要将机组的负荷调试到最合适的水平上，在其甩电的负荷之中，不一样的故障运用的甩电在负荷上是不一样的。机炉的主要控制回路的主要作用可以接受到经过一些处理的指令，其指令事故负荷的。对于锅炉的调节类型系统发送出指令信号。锅炉的指令以及汽机的指令。依据整个机组运送出的功率以及负荷需求之间的不同和偏差，可以对其运行的方式进行不一样的决定。
        5.结束语：根据上面所论述，总体而言，单元机组控制系统是一个非常复杂而且处于变化之中的控制系统，虽然很多的单元控制系统调节白控制参数间的稳定性以及适宜性，但是其基本的矛盾仍旧存在于系统之中，想要使得整个机组在调峰的能力上得到快速的提升，就要针对其现实的运行状况进行分析，找到其控制的特征以及在控制之中，存在的问题，在这样的基础之上，制定科学合理的解决方案，以此来推进其控制系统可以稳定的运行。
        参考文献：
        [1].周念成，付鹏武，王强钢，等. 基于模型预测控制的两区域互联电网 AGC 系统研究[J]. 电力系统保护与控制，2010，40（22）：46-51.