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火电厂600MW超临界机组控制系统存在的问题及控制策略


火电厂 600MW 超临界机组控制系统存在的问题及控制策略 【摘要】近年来,我国电力行业发展迅速,600mw 超临界机组得 到了广泛应用。但在实际运行中,依然存在一些问题亟待解决。本 文分析了目前火电厂 600mw 超临界机组控制系统存在的一些问题, 并提出了合理的建议。 【关键词】火电厂 600mw 超临界机组 控制系统 问题 控制策略 随着电力系统的发展,600mw 超临界机组已经成为我国电力行业 的主力机组。经过几十年的发展,超临界发电技术已经相当成熟, 其控制系统从总体上来说与常规亚临界发电机组相比并没有本质 的区别。但就超临界机组本身来说,其直流炉的运行方式、大范围 的变压控制,使超临界机组具有特殊的控制特点和难点。 一、超临界机组控制中存在的问题 机、炉之间耦合严重,常规的控制系统难以达到高的控制效果, 超临界机组难点之一在于非线性耦合。 由于直流锅炉在汽水流程上的一次性循环特性,没有汽包这类参 数集中的储能元件,在直流运行状态汽水之间没有一个明确的分界 点,给水从省煤器进口就被连续加热、蒸发与过热,根据水、湿蒸 汽与过热蒸汽物理性能的差异,可以划分为加热段、蒸发段与过热 段三大部分,在流程中每一段的长度都受到燃料、给水、汽机调门 开度的扰动而变化,从而导致了功率、压力、温度的变化。 二、超临界机组的控制策略 超临界机组是以汽水一次循环为特征的直流锅炉,是具有三输入/ 三输出的强耦合、非线性、多参数的被控对象。接下来讨论采用怎 样的控制策略实现对超临界机组的控制。对于具有内置式启动分离 器的超临界机组,具有干式和湿式两种运行方式。在启动过程锅炉 建立最小工作流量,蒸汽流量小于最小给水流量,锅炉运行在湿式 方式,此时机组控制给水流量,利用疏水控制启动分离器水位,启 动分离器出口温度处于饱和温度,此时直流锅炉的运行方式与汽包 锅炉基本相同。控制策略基本是燃烧系统定燃料控制、给水系统定 流量控制、启动分离器控制水位、温度采用喷水控制。 当锅炉蒸汽流量大于最小流量,启动分离器内饱和水全部转为饱 和蒸汽,直流锅炉运行在干式方式,即直流控制方式。此时锅炉以 煤水比控制温度、燃烧控制压力。我们讨论的超临界直流锅炉的控 制策略主要讨论锅炉处于直流方式的控制方案。 假如直流锅炉处在定压力控制方式,那末对于直流锅炉机组负荷、 压力、温度三个过程变量中就具有两个稳定点,一个是压力,另一 个是温度。因为压力一定分离器出口的微过热温度也就确定了。在 机组负荷变化过程中对压力和温度的控制应该是定值控制。 在锅炉变压力运行时,机组负荷、压力、温度是三个变化的控制 量,在负荷发生变化时,压力的控制根据负荷按照预定的滑压曲线 控制,分离器出口温度按照分离器出口压力的饱和温度加上微过热 度控制。 协调控制系统建立方案时应该以变负荷、变压力、变温度的控制 特征考虑控制策略。 在前面的分析中已经提出,压力控制是直流锅炉控制系统的关键 环节,压力的变化对机组的外特性来说将影响机组的负荷,对内特 性来说将影响锅炉的温度。因此无论协调控制系统采用机跟炉为基 础还是采用炉跟机为基础的协调方式,均应考虑汽机调门变化和锅 炉燃烧变化对压力的动态响应,协调锅炉与汽机的控制。 在直流锅炉中采用煤水比控制温度,在超临界机组中仍应采用煤 水比的控制方案,一般来说煤水比控制的温度的选择应以控制特性 快为主要考虑依据。目前对内置式启动分离器的超临界直流锅炉一 般取分离器出口温度。在超临界状态下由于汽水转换可以在瞬间完 成,蒸汽的热容量很大,此时的温度控制性能很好,温度控制稳定。 但在湿干态

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