【文章內(nèi)容簡介】 跳閘后，迅速聯(lián)啟，維持機組的原運行狀態(tài)，避免了機組降出力，減少了對電網(wǎng)的負荷擾動。 參考文獻： 《火電廠過程控制》 張欒英 孫萬云編著 中國電力出版社， 2020 年 7 月 《火電廠開關量控制技術及應用》 李江 邊立秀 何同祥編著 中國電力出版社， 2020 年 7 月 《熱工自動控制設備》 孔元發(fā)編著 水利電力出版社， 1993 《火力發(fā)電設備技術手冊》 中國 動力工程學會 機械工業(yè)出版社， 2020 發(fā)電廠自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)常見問題及解決方法 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 馬曉虎 （新疆華電葦湖梁發(fā)電有限責任公司） 摘 要： 目前電廠機組正在向大容量、超臨界和超超臨界發(fā)展，機組參數(shù)和監(jiān)視點越來越多，機組的自動化水平要求日益提高，本文對發(fā)電廠自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中全程給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水位準確測量、減溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中純滯后及磨煤機溫度自動調(diào)節(jié)的解耦等共性問題的解決方法進行探討。 關鍵字： SMITH 預估器 水位測量補償 解耦 大容量、高參數(shù)、高效率的大機組是現(xiàn)代化電廠的發(fā)展方向，而大機組目前普遍采用 DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)代大型發(fā)電機組分散控制系統(tǒng)已經(jīng)是一種標準模式，在 DCS 系統(tǒng)的熱工控制中全程給水自動調(diào)節(jié)、主汽溫度自動調(diào)節(jié)，磨煤機溫度自動調(diào)節(jié)等調(diào)節(jié)系統(tǒng)在 DCS 系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成中占有相當?shù)谋戎?，這些自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入對機組安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行非常重要，但是目前的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中存在一些共性問題，影響到自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入，下面提出一些共性問題及供參考的解決方案： 1 給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題及解決方案： 鍋爐汽包水位的測量在電廠中非常重要，鍋爐汽包水位太高，將使蒸汽帶水量增加，蒸汽品質(zhì)變壞，導致過熱器結(jié)垢，使管壁超溫爆管，以及汽 輪機通流部分結(jié)垢，熱效率下降，嚴重的滿水將導致汽輪機遭受水擊，使汽輪機嚴重損壞，而汽包水位太低將引起鍋爐爐管爆炸。因此在鍋爐運行過程中，鍋爐水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)對系統(tǒng)的高效經(jīng)濟運行至關重要。 125MW 機組的水位控制系統(tǒng)一般設計為全程控制系統(tǒng)，鍋爐負荷從 0100℅均能實現(xiàn)汽包水位的自動控制，為適應機組的運行方式 ,汽包水位控制系統(tǒng)設計為高可靠的多回路變結(jié)構(gòu)的自動控制。但是在全程給水自動調(diào)節(jié)中存在著汽包水位測量不準確，自動調(diào)節(jié)品質(zhì)不良等問題。 一般給水控制系統(tǒng)要求如下： 1）在給水控制系統(tǒng)中不僅要求滿足 給水調(diào)節(jié)的要求，同時還要保證給水泵工作在安全區(qū)內(nèi)。 2）由于機組在不同的負荷下呈現(xiàn)不同的對象特性，要求控制系統(tǒng)能夠適應這樣的特性，隨著負荷的增長和降低系統(tǒng)要能從單沖量過度到三沖量或從三沖量過度到單沖量，對于由此產(chǎn)生的切換問題并且必須保證兩套系統(tǒng)相互切換的控制線路。 3）由于給水系統(tǒng)的控制范圍比較寬，對各個信號的測量提出了更高的要求。 4）在多調(diào)節(jié)給水自動的機構(gòu)的復雜切換中給水控制系統(tǒng)必須保證無擾切換。 5）給水調(diào)節(jié)還必須適應機組的定壓運行和滑壓運行方式。 因此在全程給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中水位真實值的測量非常重要 ；綜合以往的經(jīng)驗，在目前 DCS系統(tǒng)中軟件豐富，功能組態(tài)完善的情況下，采用單室測量筒取差壓信號，同時測取汽包壓力信號和單室測量筒的溫度信號對汽包水位進行補償取得了很好的效果，原理見圖 1： 圖 1 測量原理圖 由上圖可知： △ P=P+ P = LR3G [(L H)R1G + HR2G] 式中△ P 為正、負壓取樣管的差壓， G 為重力加速度，為常數(shù)， L 為正負壓取樣管的高度差， R1為飽和蒸汽密度， R2飽和水密度， R3凝結(jié)水密度 ,H為汽包水位。 經(jīng)運算得出： H=[ L(R3GR1G) △ p] /（ R2GR1G） 根據(jù)公式只要知道飽和蒸汽密度 R1，飽和水密度 R2，凝結(jié)水密度 R3，就可以計算真實的汽包水位高度 H 。 根據(jù)飽和水和干飽和蒸汽密度表把飽和水和干飽和蒸汽密度曲線壓力進行分段線形化處理。壓力分段取值如下（單位為 KG/CM2）： 壓力分段分別為 0． 2— 、 —、 —、 — 、 — 、 — 、 — 、 —、 .—、 —、 — 、 — 、 — 、 10—111—12 、 12—13 、 13—1 14—15 、 15—1 16— 1 17—1 18—1 19—20 共取 24 段。 通過以上對飽和水和飽和蒸汽的密度進行分段線形化，計算出不同壓力下飽和水和飽和蒸汽的的實時密度，同理根據(jù)不同溫度下凝結(jié)水的密度不同，對凝結(jié)水的密度進行分段線形化，可以得出凝結(jié)水 的實時密度。水位測量流程圖見圖 2： 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 圖 2 水位測量流程圖 經(jīng)過以上計算將得出 H 的值，作為給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的水位測量值。將 H的值經(jīng)過處理，可以得到 4—2MA 的模擬量值供輸出使用。 在實際應用中一般同時測量 4 個水位值，經(jīng)過邏輯運算，剔除偏差較大的一個，然后進行三取中或取平均值，作為 進入調(diào)節(jié)系統(tǒng)的水位測量信號。 L 的取值主要取決于鍋爐的型號， 220 噸鍋爐一般取值為 700 715mm。正負壓取樣管直接伸入到汽包內(nèi)部。溫度測點裝于凝結(jié)水罐上。 2 主汽溫度調(diào)節(jié)中存在的問題急解決方案 目前，大型鍋爐中過熱管路長，結(jié)構(gòu)復雜，整個過熱器分成若干段，每段設置一個減溫器，分別調(diào)節(jié)各段汽溫以維持各段的定值。對于整個過熱器是對流式的系統(tǒng)，則一般采用分段調(diào)節(jié)，即維持各段減溫器出口汽溫為一定值，每段設置獨立的系統(tǒng)。如果過熱器既有對流式又有輻射式的，則必須采用溫差調(diào)節(jié)，即用前級噴水維持后級減穩(wěn)器前后溫差為 一定值。但無論采用那種方式調(diào)節(jié)，汽溫調(diào)節(jié)對象都是有延遲和慣性的，對于一般的中高壓鍋爐采用噴水減溫器，而噴水量擾動時，延遲時間一般在 30—60 秒。因此主汽溫度調(diào)節(jié)中存在的問題主要是由于溫度的測量值滯后，調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)中存在純遲延，調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)容易發(fā)生振蕩，調(diào)節(jié)品質(zhì)不良。圖 3 為一般主汽溫串級自動調(diào)節(jié)示意圖。 圖 3 主汽溫串級自動調(diào)節(jié)示意圖 它的串級自動調(diào)節(jié)框圖如圖 4（不帶虛線部分）所示θ *為主汽溫給定值，θ 1 為減溫器后過熱器前的溫度，θ 2 為主汽溫度（分段調(diào)節(jié)為減溫器后溫度） ， G1（ S）為減溫器的傳遞函數(shù)， G2（ S） e –τ S 為過熱器的傳遞函數(shù) 。它帶有明顯的延遲效應， 過熱器的 這種純滯后性質(zhì)會導致控制作用不及時，調(diào)節(jié)過程中易產(chǎn)生超調(diào)和振蕩，對于此種調(diào)節(jié)可以利用 SMITH 預估器來進行滯后補償，在實踐中取得了比較好的效果，原理如下： 利用 SMITH預估器來進行滯后補償時，在主控制器并接一個補償環(huán)節(jié)，這個補償環(huán)節(jié)稱為 SMITH預估器，它的傳遞函數(shù)為 [1 G2（ S） e τ s]，補償后的系統(tǒng)框圖見圖 4 全圖所示： 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 圖 4 補償后的系統(tǒng)框圖 傳遞函數(shù) G1（ S）和 G2（ S） e –τ S分別通過實驗取得，其中對主對 象的傳遞函數(shù) G2（ S） e –τ S應力求準確，使得到的 SMITH 補償器模型準確，調(diào)節(jié)品質(zhì)才會得到加強。 3 磨煤機風量和溫度控制系統(tǒng) 磨煤機風量控制系統(tǒng)主要有兩種控制方案： 1）為每臺磨煤機配有冷風調(diào)節(jié)門熱風調(diào)節(jié)門和總風調(diào)節(jié)門。 用總風調(diào)節(jié)門控制磨煤機的風量，用冷風調(diào)節(jié)門和熱風調(diào)節(jié)門（用差動方式）控制磨煤機出口溫度當磨煤機負荷發(fā)生變化時，需要調(diào)節(jié)風量時，開大或關小總風門以滿足磨煤機風量的需求熱風門和冷風門基本保持不變，當煤種或媒質(zhì)發(fā)生變化時，需要調(diào)節(jié)磨煤機出口溫度時，差動調(diào)節(jié)熱風調(diào)節(jié)風門和冷風調(diào)節(jié)風門。當需要 降低磨煤機出口溫度時則按比例開大冷風調(diào)節(jié)門，關小熱風調(diào)節(jié)門，反之亦然。由于冷熱風門是按比例差動調(diào)節(jié)的所以不存在解耦問題。 2）一種為每臺磨煤機只配有冷風調(diào)節(jié)門熱風調(diào)節(jié)門。 磨煤機風量 磨煤機出口溫度控制原理如下：此系統(tǒng)中磨煤機風量和磨煤機出口溫度控制系統(tǒng)是一個 2Χ 2 的多變量系統(tǒng)，其兩個輸入量分別為冷熱風擋板的開度，兩個輸出量分別為一次風量和磨煤機出口溫度，控制對象框圖如圖 5 所示： 圖 5 控制對象框圖 在圖中 DC、 DH 分別為冷、熱風門開度， F T分別為一次風流量和出口溫度， WFC（ S）、 WTC（ S）為冷風門開度變化引起的一次風流量和出口溫度變化的傳遞函數(shù)， WFH（ S）、 WTH（ S）為熱風門開度變化引起的一次風流量和出口溫度變化的傳遞函數(shù)。 WFC（ S）、 WFH（ S）為一時間常數(shù)較小的慣性環(huán)節(jié)， WTC（ S）、 WTH 為時間常數(shù)較大的多容環(huán)節(jié)。風量特性和出口溫度特性兩者相差較大。在負荷變動時， 風量變化較大，故該系統(tǒng)的磨煤機一次風流量和出口溫度的控制比較困難。在此種控制方式下可以采用解耦控制。由于 WFC（ S）與 WFH（ S）以及 WTC（ S）與 WTH（ S）的特性比較相似，故可以采用靜態(tài)解耦，即在溫度調(diào)節(jié)器的輸出去控制熱風門的同時通過一個負比例 環(huán)節(jié)去控制冷風門，使溫度調(diào)節(jié)器的輸出基本上不影響一次風量，同樣在風量調(diào)節(jié)器的輸出控制冷風門的同時，通過一個正比例環(huán)節(jié)去控制熱風門，使風量調(diào)節(jié)器動作基本上不影響溫度控制。 在實際應用中，磨煤機一次風量和出口溫度的測量宜采用三個測量變送器，被調(diào)量采用三取中。磨煤機一 次風量的測量值用磨煤機進口溫度和壓力進行補償，補償公式為： V1= K ( P*Δ P) / 式中： V1 為一次風流量，單位為 T/H； Δ P 為差（ PA）； P 風壓絕對壓力（ KP）； T 風溫（ K）； K：流量系數(shù) 4 結(jié)論： 以上對發(fā)電廠機組的全程給水自動控制系統(tǒng)減溫自動控制和磨煤機風量及溫度控制系統(tǒng)中影響調(diào)節(jié)品質(zhì)的幾個問題給出了初步的解決方案，經(jīng)過現(xiàn)場實際應用，取得了良好的調(diào)節(jié)效果。 參考文獻： 【 1】 唐必光主編 .125\135 火力發(fā)電機組技術叢書 .北京 :中國電力出版社 ,2020 【 2】 王家璇主編 .熱工基礎及熱力設備 .北京 :水利水電出版社 ,1995 【 3】 孫學信主編 .燃煤鍋爐燃燒試驗技術與方法 .北京 :中國電力出版社 ,2020 九江電廠 3 機組部分熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改進 熊文華（國電九江發(fā)電廠） 摘 要： 通過對 3 機組部分熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改進，鍋爐汽包水位和主汽壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在線投入的安全性得到了極大地提高，保證了 3 機組的安全、經(jīng)濟運行。 關鍵詞：自動調(diào)節(jié) 控制 聯(lián)鎖 后備手動 常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文 0 引言 自動調(diào)節(jié)是指在沒有人直接參與的情況下，用調(diào) 節(jié)設備（或儀表）使被控制的對象或生產(chǎn)過程自動地達到預期效果的操作。自動調(diào)節(jié)是火電廠生產(chǎn)過程自動化的重要組成部分，自動調(diào)節(jié)在電廠大型單元機組實現(xiàn)過程控制中的意義遠遠超出節(jié)省人力、提高勞動生產(chǎn)力、改善勞動條件的范圍，更重要的是為大型機組及全廠實現(xiàn)安全、經(jīng)濟運行提供了可靠的保證，并為實現(xiàn)最佳經(jīng)營管理提供了條件。 電廠熱工過程自動調(diào)節(jié)是熱工過程自動控制中最重要的功能，隨著單機容量的增大，對熱工過程自動調(diào)節(jié)的功能和可靠性的要求不斷提高。因此，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)除應具備自動調(diào)節(jié)功能外，還應具備報警、監(jiān)控和保護功能。 我廠 3 機組裝機容量為 200MW，于 1991年投產(chǎn)發(fā)電。限于當時的技術條件及機組的裝備水平，控制系統(tǒng)未采用分散控制系統(tǒng)，熱工控制系統(tǒng)由常規(guī)儀表和 KMM單回路調(diào)節(jié)器組成，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在線投入時可控性較差，在測量值與給定值偏差大、 PID 輸出與反饋偏差大或控制儀表發(fā)生故障時容易引起自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)跳“手動”，從而導致機組運行的主要參數(shù)波動大，對機組的安全、穩(wěn)定運行十分不利。 1 熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成 熱工過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由調(diào)節(jié)對象和調(diào)節(jié)設備組成的反饋（或前饋 —反饋）控制系統(tǒng)。自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡化方框圖如圖一所示： 圖一 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡化方框圖 調(diào)節(jié)對象是指被控制的生產(chǎn)過程或設備，調(diào)節(jié)設備是指參與自動調(diào)節(jié)的儀表或設備，熱工過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括信號測量裝置、調(diào)節(jié)機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)，信號測量裝置包括一次元件取樣管道和變送器，調(diào)節(jié)機構(gòu)包括操作器和調(diào)節(jié)器，執(zhí)行機構(gòu)包括伺服放大器和執(zhí)行器。 2 熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的 問題 正是由于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)包含的設備多，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)問題的概率就增大，而我廠 3 機組的熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)除高、低壓加熱器水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在高、低壓加熱器水位高Ⅱ值時會聯(lián)鎖全開疏水調(diào)整門外，其余自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本無報警、監(jiān)控和保護功能，對機組的安全穩(wěn)定運行就不能起到可靠的保證作用。 3 改進措施 為了確保我廠熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動投入運行的可靠性，保證機組的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，根據(jù)我廠熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，對重要的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)如鍋爐汽包水位和主汽壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須增加報警和監(jiān)控功能。具體辦法如下： 1）熱工自動 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各設備（或儀表）出現(xiàn)問題，都會使調(diào)節(jié)器輸出正向越限或負向越限，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩或波動大，導致調(diào)節(jié)對象（被調(diào)量）偏離正常值；其次，熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入的一個基本條件是機組應帶 70%的負荷 (特殊自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)除外 )，這時汽包水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的給水泵勺管開度應在 40%以上。鑒于以上兩種情況，對汽包水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)增加的報警和監(jiān)控功能是：汽包水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)器輸出低于 40%或高于 97%時，使運行中的電動給水泵偶合器勺管操作器由原來的“自動”狀態(tài)自動切為“手動”狀態(tài)，