主蒸汽溫度優(yōu)化控制策略.pdfVIP

第 3 5卷 第 1 期 2 0 1 3年 1月 華 電技 術(shù) Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 3 5 No 1 J a n 2 0 1 3 主蒸汽溫度優(yōu)化控制策略 張淑娟， 董克昌 ( 山東電力工程咨詢(xún)?cè)河邢薰荆?山東 濟(jì)南2 5 0 0 1 3 ) 摘要： 主蒸汽溫度具有大慣性 、 大遲延、 非線(xiàn)性及不確定性強(qiáng)等特點(diǎn) ， 針對(duì)這種復(fù)雜控制對(duì)象， 采用了給水 燃料比優(yōu)化 控制方案對(duì)主蒸汽溫度進(jìn)行控制。通過(guò)分析機(jī)組運(yùn)行實(shí)時(shí)曲線(xiàn)， 驗(yàn)證了該方案的有效性。 關(guān)鍵詞： 主蒸汽溫度； 大慣性； 給水 燃料比； 優(yōu)化控制 中圖分類(lèi)號(hào) ： T K 2 2 3 7 文獻(xiàn)標(biāo) 志碼 ： B 文章編 號(hào) ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 4 9 0 3 0 引言 隨著技術(shù) 的發(fā)展和 自動(dòng)化程度 的提高， 火電廠(chǎng) 機(jī)組的容量越來(lái)越大 ， 機(jī)組參數(shù)越來(lái)越高 ， 對(duì)熱工 自 動(dòng)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。從鍋爐過(guò) 熱器出來(lái)的主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn) 行 ， 在整個(gè)汽水行程中， 主蒸汽的溫度最高。主蒸汽 的汽水品質(zhì)及溫度是否穩(wěn)定是決定機(jī)組 能否安全 、 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。 1 主蒸 汽溫度的特性 機(jī)組運(yùn)行過(guò)程 中， 影 響主蒸 汽溫度 ( 以下簡(jiǎn)稱(chēng) 主汽溫 ) 的因素非 常多 ， 在蒸汽側(cè)有主蒸 汽流量 、 給 水溫度 、 給水流量、 減溫水溫度 、 減溫水流量等 ； 在煙 氣側(cè)有煙氣量 ( 一次風(fēng)量 、 二次風(fēng)量 、 燃盡風(fēng)量、 燃 料量等 ) 、 一次風(fēng)壓 、 爐膛負(fù)壓 、 燃燒器投 運(yùn)方式 、 受 熱面的結(jié)渣 積灰 結(jié)垢情況等。因此 ， 在整個(gè)熱力 循環(huán)過(guò)程中主汽溫具有大慣性 、 大遲延等特點(diǎn) ， 甚至 有時(shí)會(huì)表現(xiàn) 出一定的非線(xiàn)性和時(shí)變性 。根據(jù)國(guó)家相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ， 亞臨界以下鍋爐主汽溫的暫時(shí)偏差不能超 過(guò) 1 0， 長(zhǎng)期偏差必須小于 5， 超臨界及以上 的鍋爐對(duì)主汽溫控制偏差的要求更為嚴(yán)格。因此 ， 必須選擇正確 、 有效的控制手段和控制策略 ， 克服主 汽溫大慣性 、 大遲延 、 非線(xiàn)性 和時(shí)變性的缺點(diǎn) ， 消除 擾動(dòng)干擾， 保證過(guò)熱汽溫穩(wěn)定在給定值附近， 使整個(gè) 發(fā) 電機(jī)組安全、 穩(wěn)定地運(yùn)行 。 在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行 中， 對(duì)主汽溫的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行 分析 ： 一方面， 在鍋爐負(fù)荷或煙氣熱量發(fā)生擾動(dòng)的工 況下 ， 主汽溫具有變化較快 的特性。在減溫水量發(fā) 生擾動(dòng) 的工況下 ， 主汽溫具有比較平穩(wěn)的特性 ； 另一 方面 ， 如果僅僅從過(guò)熱汽溫控制對(duì)象動(dòng)態(tài)特性 的角 度來(lái)考慮 ， 改變煙氣側(cè)參數(shù) 的控制手段是 比較理想 收稿日期： 2 0 1 2 0 7 3 0 的， 但負(fù)荷信號(hào)是由具體用戶(hù)決定的， 隨機(jī)性非常 大， 實(shí)現(xiàn)起來(lái) 比較 困難。而對(duì)于噴水減溫來(lái)說(shuō) ， 雖然 減溫水?dāng)_動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性不是非常理想 ， 但 實(shí)際調(diào)節(jié) 時(shí)卻非常方便 ， 可通過(guò)一系列優(yōu)化算法對(duì)其動(dòng)態(tài)特 性進(jìn)行改善 ， 因此 ， 這種方法是實(shí) 際工程 中應(yīng)用最 多的 。 2 給水 燃料比的優(yōu)化控制方案 與國(guó)內(nèi)大多數(shù)直流鍋爐 的控制方案不同， 該控 制方案以給水量為主動(dòng)調(diào)節(jié)量 ， 調(diào)節(jié)負(fù)荷或汽壓 ， 以 燃料量為從動(dòng)調(diào)節(jié)量 ， 調(diào)節(jié)噴水減溫器前 、 后溫差 ， 保證給水 燃料 比( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)水燃 比) 。不論是包墻 過(guò)熱器還是屏式過(guò)熱器 ， 其本級(jí)過(guò)熱器 出口汽溫 的 改變量都是通過(guò)本級(jí)過(guò)熱器入 口汽溫 ( 該噴水減溫 器的出 口汽溫) 的改變量來(lái)控制 的。由于工況不 同 ( 比如負(fù)荷或壓力不同時(shí) ) ， 即使 出口汽溫改變量相 同 ， 也會(huì)需要不 同的進(jìn) 口汽溫改變量 。這 2處汽溫 改變量之間存在著某種定量關(guān)系， 可通過(guò)兩者過(guò)熱 器的蒸汽 比熱來(lái)確定 ， 也就是加入了導(dǎo)前微分信號(hào) ， 這是改進(jìn)后 的噴水減溫器 的優(yōu)點(diǎn) 。圖 1為噴水減 溫控制示意圖。 該控制系統(tǒng)的內(nèi)回路通過(guò)控制減溫水流量來(lái)保 證二級(jí)減溫器出口溫度達(dá)到要求值。外回路還考慮 了以下因素的影響， 以保證更加有效地控制主汽溫。 ( 1 ) 鍋爐 負(fù)荷 變化 的影 響。在鍋 爐主控 程序 中， 給負(fù)荷加入了一個(gè)微分脈沖的前饋信號(hào)， 因此， 當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時(shí)， 會(huì)使進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量增多。 由于蒸汽量增多可能會(huì)導(dǎo)致需要的減溫水流量也增 加， 這時(shí)可以在減溫水控制的內(nèi)環(huán)中將溫度設(shè)定值 降低， 同時(shí)在減溫水控制的外環(huán)中減小前饋信號(hào)。 ( 2 ) 飽和溫度限制。在主汽溫控制中， 為保證 具有合理的過(guò)熱度 ， 減溫水 比例積分微分 P I D( P r o p o i o n a l I n t e g r a l D e r i v a t i v e ) 控制外環(huán)的設(shè)定值采用 3 個(gè)信號(hào)的疊加值， 即機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷、 總?cè)剂狭颗c 5 0 華 電技 術(shù) 第3 5卷 主汽溫偏差設(shè)定 一 3 2 5 國(guó) 內(nèi)壁 5 8 6 6 外壁I ! 】 匭uC l= 【 ( A L t h M) M1 A 3T o 0 廣 告 索 引 華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司 ( 封面) 北京韋伯瑞華測(cè)控技術(shù)有限公司 ( 封二) 華電技術(shù) ( 封三) 燃煤 電廠(chǎng) ( 封底 ) 南京南瑞繼保電氣有限公司 ( 前插 1 ) 華電分布式能源工程技術(shù)有限公司( 跨版) ( 前插 2 ， 3 ) 華電重工股份有限公司( 跨版) ( 前插 4 ， 5 ) 華電環(huán)保系統(tǒng)工程有限公司( 跨版) ( 前插6 ， 7 ) 華電水務(wù)工程有限公司( 跨版) ( 前插 8 ，