发电厂锅炉和汽轮机组协调控制系统分析

发电厂锅炉和汽轮机组协调控制系统分析

朱艳通

华电宁夏灵武发电有限公司宁夏银川750410

摘要：在我国如今的经济发展形势下，发电厂对于新能源的使用还不够成熟，而火力发电的工作原理简单易懂，不需要过多的操作流程，所以，火力发电仍是我国最主要的发电形式。目前，发电厂火电机组中的锅炉和汽轮机组在协调控制系统中运行良好，有效提升了电力事业的稳固发展。本文就针对发电厂火电机组中锅炉和汽轮机组的协调控制展开相关性的分析，希望对当前的发电事业有所帮助。

关键词：火电机组；锅炉和汽轮机组；协调控制

引言

如今，生活生产用电量陡增，人们对电力质量也更加关注，使得发电厂面临的局势愈来愈紧张。单元机组容量不断扩大，600MW、1000MW的机组逐渐投入到实际应用中来。火力发电是一种重要的发电形式，作为系统中的重要组成部分，锅炉和汽轮机的作用不可代替。由于二者相互独立，运行中存在着一定的差异，为提高效率，充分利用资源，实现高质高效供电，有必要对锅炉和汽轮机加以协调，形成一个完整的系统进行统一控制。

1协调控制系统的技术功能

随着我国国民经济的不断发展和电力系统运营体制改革的逐步深入，中、大容量机组的运行方式也逐步发生变化，过去这些机组常常只基本负荷，而现在则需要根据电网的频率偏差和中央调度所对它的负荷需求指令参与电网的调峰、调频，甚至在机组的某些主要辅机和局部发生故障的情况下，仍要维持机组运行。对于在电网中参与调频、调峰的机组，其运行方式要求为：机组负荷变化的范围要大，能够稳定运行的最低负荷要低，在整个负荷变化的范围内有良好的负荷适应能力，即能承担较高的负荷变化率；其主要运行参数如主蒸汽压力，在负荷变化过程中相对稳定，以保证机组在整个负荷变化范围内有较高的稳定性和安全性，从而保证机组有较高的效率。要满足这些要求，即取决于单元机组的主机锅炉、汽轮机发电机组和主要辅机（送风机、引风机、给水泵、磨煤机）的运行和控制性能，还取决于单元机组控制系统的设计。单元机组在处理负荷要求并同时维持机组主要运行参数的稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来看待的。然而汽机、锅炉又是相对独立的，它们通过各自的调节手段，如汽轮机调节阀开度、锅炉燃烧率，满足电网负荷的要求及主参数的稳定，但它们的能力不尽相同，主要表现在锅炉调节的相对滞后，如果在设计控制系统时能充分考虑它们的差异，采取某些措施（如引入某些前馈信号、协调信号），让机炉同时按照电网负荷的要求变化，接收外部负荷的指令，根据主要参数的偏差，协调地进行控制，这样的控制系统称为协调控制系统。协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路、及主压力设定回路三部分组成。负荷指令处理回路接收中调指令、司炉指令和频率偏差指令，通过选择和计算，再根据机组主辅机运行情况，发出机组实际负荷指令，送给机炉主控制回路，改变调节阀的开度和锅炉燃烧率。机前压力设定回路，由运行人员选择定压/滑压运行方式，经幅值和变化率处理后形成合适的机前压力设定点，保证机组处于稳定、经济的运行工况。

2锅炉和汽轮机组协调控制系统的组成

2.1锅炉运行主界面

锅炉在进行工作时，协调控制系统利用运行的主界面，可以调出锅炉所有的操作界面，方便了控制器对工作进程的全程监控，避免因故障而造成不必要的经济损失。

2.2机组指令操作画面

机组指令操作画面大致分为三种：第一，指令控制器，其能够实时检测发电机组的工作状态，若在发电的运行过程中出现某些问题，便能按照指令做出准确的部署；第二，操作按钮，主要运用于机组的各项功能；第三，状态指示灯，其用来向工作人员提醒机组的运行状况，以便相关人员作出及时的反应。

2.3协调主控操作系统

该系统是负责协调控制方式，主要的组成部分有：DEH控制器、压力控制器、滑压控制器等。每种控制器都有其独特的功能，若是协调控制系统能够有效进行，对发电中的锅炉和汽轮机组有着巨大的帮助。

3锅炉和汽轮机组协调控制用途及策略分

3.1锅炉和汽轮机组协调控制系统的用途

协调控制系统在目前的发电事业领域来看，其占有着重要的比重，不仅能够在锅炉负荷频繁变化的情况下让控制器提前做出相应的举措，更能高效率地保障各项流程的有序进行，从而促进质量的提升。而对于汽轮机组，其快速的响应特点是工作人员依赖的渠道，锅炉存在较大的迟延及滞后，这对协调控制系统的响应以及安全都会带来一定的影响。因此，在控制方面最好是应用于锅炉侧，这样变能科学避免系统的延迟等不良问题。而对于锅炉运行状态下的协调控制方式，其主要将控制器中的负荷指令进行转换；同时，汽轮机组中的主蒸汽流量信号在通过转变之后，便可作为前馈信号，进而发挥出系统前馈信号的具体作用。在锅炉的气压测量过程中，主气压偏差能够通过前馈修正使偏差值处于限定的幅度内，从而使得锅炉中的气压处于稳定状态。除上述所讲，锅炉侧的前馈控制方式在信号来源的掌握上可分别两种：负荷指令经行的前馈控制和直接能量的平衡信号。对于采用负荷指令经行前馈控制而言，负荷指令在处理之后，便能良好地控制前馈控制系统，进而实现锅炉最佳的运行状态。而直接能量的平衡信号，其主要用途是解决锅炉内部的压力差，并且在准确的修正后，实现前馈控制。由此看来，通过这两种信号来源的应用，有效地促进了协调控制系统在锅炉和汽轮机组中的实施，降低了一些安全隐患的发生。

3.2锅炉和汽轮机组协调控制系统的策略

外界负荷的变化能够直接影响锅炉和汽轮机组的正常运转，而锅炉跟随控制以及汽机跟随控制是在非协调控制背景下能够有效实现的控制方式。对于锅炉跟随控制，在实际运行状态下，锅炉可结合主蒸汽压力对燃烧率进行适当的调节，这样一来，外界负荷的变化便不会显得那么严重，汽轮机组的调节也能进行更深层次的整改，从而对使电机输出功率和外界负荷要求的快速反应得到提升。另外，汽轮机组的调节器要根据机前的压力值进行改变，这不仅可以把控锅炉中煤料的燃烧率，也能实现负荷需求的最高响应比，最终完成系统的协调的控制。而汽机跟随控制，当预先设计的指令信号传输给锅炉控制器时，其功率信号便会在负荷值不稳定的状况下，使得煤料的燃烧率和主蒸汽压力也能进行相应的调整，并以此维持之前锅炉的压力。如此一来，进气量也就产生一定的变化，最终的输出功率以及外界的负荷也能实现相对稳定。因此，在控制对象、方式等因素发生动态变化时，协调控制系统所预定的解决方案便可发挥其实际性价值，虽然在处理方案上各有千秋，但无论使用何种方案，锅炉与汽轮机组的都能按照能量平衡原理实现压力和负荷的有效把控。

结语

综上所述，汽机跟锅炉为基础的协调控制系统采用的是汽机控压力，锅炉控负荷的运行方式，这种控制方式由于充分利用了汽机调门动作对压力响应快的特点，因此能很好的控制机组压力，但由于锅炉的燃烧特性比较慢，因此机组对负荷的响应比较慢，在系统的设计上为提高锅炉的响应性，将机组指令信号以前馈和反馈的形式作用到锅炉控制，以加大前馈量的方式提高锅炉对负荷的响应性。

参考文献

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