燃煤电厂集控运行与机组协调控制周涛

燃煤电厂集控运行与机组协调控制周涛

周涛

（四川广安发电有限责任公司四川广安638500）

摘要：随着我国推进电网自动化以及经济转型，电力生产领域的自动化建设离不开集散控制技术与机组协调控制系统。就集散控制系统来说，实现了电力生产的集中管理和分散过程控制，而机组协调控制则对机组整体运行的安全、可靠提供了助力。

关键词：燃煤电厂；集控运行；协调控制

电力企业的发电能力近年来不断提高，在这个进程之中燃煤电厂充分的发挥了科技的力量，通过大量资金的投入引进了现代、高效的发电设备。但在提高了生产力的同时,传统的管理办法已经不在适用于先进的发电设备，这就需要发电厂能够与时俱进的使用集控运行技术，来对发电设备进行统一管控，并且还需要辅助以机组协调控制技术，以求在保证生产效率提高的同时保证电力企业的安全运行。

一、燃煤电厂集控运行原理

燃煤电厂集控运行的核心是电厂网络控制监管中心的建立，通过建立监控管理中心和遍布电厂的子系统之间的联系，就能够时时掌握电厂各个设备的运行情况，以便对于各区域的信息进行收集、储存。通过现代化集控运行系统的建立能够有效的管理系统，能够将燃煤电厂生产中的各个发电设备的运行状态转化为直观的数据，使管理者能够一目了然的掌握燃煤电厂的状态，使管理工作更加的科学严谨、有迹可循。并且，管理者还可以定期回顾集控运行系统所储存的数据，通过比对能够及时的发现问题，将危险隐患扼杀在摇篮里。最后，在使用集控运行系统进行日常管理的时候，要保证有专人进行时时监督，做到能在第一时间发现问题、解决问题、排除隐患。

二、电厂协调控制系统应用优化方向

1.调节器变参数控制。当系统负荷发生变化时，会在一定程度上削弱负荷调节器调节作用，其中起作用的主要为负荷前馈信号。待系统维持到稳定状态后，目标负荷与实际负荷差异较低时，结束前馈信号动态过程。基于此特点，想要缩短达到目标负荷的要求，可以采取改变调节器参数的方式，来增强调节器调节能力。另外，利用目标负荷与实际负荷存在的偏差，可以通过调整校正调节器积分与比例系数参数来缩小，可以有效解决快速动态响应与稳态平稳矛盾。

2.给水自动调节优化。（1）中间点温度。为确保中间点温度设定的合理性，可以利用分离器出饱和蒸汽压力对应的温度，以及根据实际运行状态，由操作人员通过手动偏置与减温水比例的方式进行处理。其中，利用减温水流量所占总给水流量比值法进行校正，可以弥补手动偏置处理存在的偏差，使得温度调整合理性更高。（2）给水流量。生产活动中如果采取手动给水操作，主调节器输出量会随着水量变化而变化，并且给定值也会跟随中间点温度发生变化。而如果选择用自动给水方式操作时，给水流量设定值由中问温度PID来控制实现。PID计算时增加了机组负荷指令、水冷壁出口集箱温度与锅炉主控前馈作用，其中负荷指令目的是确保给水可以与燃料量变化同步，来确保煤水比维持在一定稳定状态囡。一般情况下，正常机组运行水与各磨组燃料量经验比值稳定，一旦燃料量发生变化，煤水比发生变化，就会造成给水流量增加。

三、集控运行与机组协调

1.集控运行。燃煤电厂集控运行的核心在于集散控制系统，该系统的关键在于集中管理和分散控制。从系统构成来看，主要分为3个层级，上位综合管理层、中间集中操作监控层和下位现场分布式控制层。Dcs系统的应用使得燃煤电厂的生产管理出现了新的模式，进一步推动了我国电力生产领域的自动化进程。

2.机组协调控制。（1）机组协调控制系统。协调控制系统，普遍用于大型单元机组的控制方式，发展自常规锅炉、汽轮机局部控制系统，采用阶梯式系统框架结构，将锅炉和汽轮机看作一个生产整体进行控制，结合自动调节、连锁保护、逻辑控制等功能，满足不同工况、运行条件的一种多控制功能的系统。其核心就是外界电网负荷产生变化，需要快速调节功率时，汽轮机与锅炉的子系统同步参与协调控制汽轮机功率及锅炉汽压。通俗讲就是综合考虑汽轮机和锅炉的特点及差异，采用相应措施使机、炉按电网负荷的变化同步调整自身参数，修正参数偏差实现协调控制，从而满足电网负荷需求，同时保持机组安全稳定的运行。主要组成部分包括处理负荷指令的回路以及控制机、炉回路。（2）机组协调控制系统的重要性。机组协调控制系统对于机组的安全、稳定、经济运行有着重要的作用，其重要性主要表现在以下几点。其一，提高机组运行安全性。将锅炉和汽轮机看作一个生产整体，达到同步协调控制，可使操作准确，运行参数变化小，确保机组稳定运行。若汽轮机或锅炉局部发生异常掉线时，自动转入基础调节方式即TF或BF方式(汽轮机主控或锅炉主控)，防止故障扩大，十分便于工作人员检修排除故障。采用负荷变化率控制机组的负荷调节，避免出现过快的负荷变化而产生过高的热应力，确保机组使用寿命，监控保护功能相对较为完善。其二，机组对负荷的响应速度提高，机组状态正常且允许的情况下，采用协调控制，能够极大地改善机组负荷响应能力，降低负荷跟踪延迟，实现快速的负荷跟踪。其三，机组效率提高。协调控制系统使燃料、水、风等随着机组的变化在较高效率下运转，高质量地调节质量，使机组组成部分的运行参数保持平衡，可起到节能的作用。

四、燃煤电厂协调控制体系的设计规划

1.（1）软件结构.燃煤电厂的协调控制系统的组成主要由两方面构成，这两部分别是系统的服务端以及客户端，这种结构的最大优点就是系统能够充分的对两个组成部分进行分析，通过精确、科学的运算，将管理任务进行最为合理的分配，最终达到降低管理成本的目的。在这个管理系统中尤其要注意服务端的稳定运行，因为服务端就相当于整个系统的大脑，一旦服务端发生运行故障，就会导致整个系统的瘫痪，为了保证服务端能够长效、稳定的运行，一般情况下电厂会在服务端配备两台服务器，这两台服务器能够实现服务器之间数据的交互传输、实时共享，并且在这种结构下即使其中一台服务器发生了故障，也能够将全部的工作内容转移到正常服务器上，从而使整体系统的运行不收影响。在系统构成中客户端像是整个系统的耳目，客户端在结构中的主要作用是收集发电设备的运行信息并传输给服务端，这种体统结构模式能够有效的发挥客户端信息收集的能力。（2）功能模块。在对电厂协调控制系统进行设计时，可以将其与集控运行管理系统相结合，通过对各子系统运行状态信息的分析，将其作为协调控制的基础。基于此可以将整个系统的控制模块分为将主控系统、汽机主控、锅炉主控以及子系统等四部分，并且每个模块又分为多个子模块，来实现协调控制系统功能的正常运行。

2.（1）网络架构。主要包括现场控制层、系统服务层、检测控制层三部分。第一，现场控制层。将现场控制站DPU与数据采集DPU站集中安装在与主控室相邻电子设备室内，主要负责接收传感器、变送器传输的信号，并利用预先设定控制策略进行逻辑运算，将最终结果传输给现场执行器。第二，系统服务层。即系统服务器，利用冗余网实现与监控层计算机、控制器连接，实现收据信息的接收与发送。（2）功能模块。①主控系统。对电网自动调度系统传输的ACC负荷指令，以及运行人员手动调整负荷指令进行限速、限幅处理。如果机组主要辅机出现运行问题，保证机组能够自动进入相应控制系统，将负荷调整到相应目标值。②锅炉主控系统。在自动模式与手动模式下运行，与汽轮机主控系统在机组不同运行条件下来完成控制功能，指令间的锅炉输出与负载匹配关系。锅炉主控系统具有主蒸汽压力闭环控制能力，以及负荷质量前馈控制功能，来确保输入能量符合电厂锅炉节能要求。

参考文献

[1]张敏华，燃煤发电技术发展展望．2015.

[2]喻成.浅谈燃煤电厂集控运行与机组协调控制.2016.