agc在300mw發(fā)電機(jī)組上的投運(yùn)_secret

1、 PAGE AGC在300MW發(fā)電機(jī)組上的投運(yùn)摘要：隨著電網(wǎng)內(nèi)大容量機(jī)組的不斷增加和火電廠自動(dòng)化水平的日益提高，實(shí)現(xiàn)AGC已成為機(jī)組必不可少的一項(xiàng)功能，對(duì)AGC投運(yùn)質(zhì)量的要求也是網(wǎng)調(diào)考核發(fā)電機(jī)組投運(yùn)狀況的指標(biāo)之一。介紹了火電廠AGC控制和實(shí)現(xiàn)AGC的重要組成CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）的基本原理，闡述了多年來(lái)為成功投入AGC所作的一些技術(shù)改進(jìn)。關(guān)鍵詞：AGC；CCS；機(jī)爐主控制器；負(fù)荷；主汽壓力隨著電網(wǎng)內(nèi)大機(jī)組的增多，過(guò)去常常只帶基本負(fù)荷的大機(jī)組，需要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心的負(fù)荷指令和電網(wǎng)頻率偏差，不斷參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻。要實(shí)現(xiàn)這種功能，就要把發(fā)電機(jī)組的鍋爐和汽輪機(jī)作為一個(gè)整體進(jìn)行綜合控制，使其同時(shí)按照

2、負(fù)荷要求指令，自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)組內(nèi)部鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)偏差，這就是我們經(jīng)常說(shuō)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（coordinated control system,簡(jiǎn)稱ccs），而當(dāng)機(jī)組由調(diào)度直接控制機(jī)組負(fù)荷時(shí)，就是AGC（Auto Generator Control自動(dòng)發(fā)電控制）。+p0TB+鍋爐主控制器圖一 某電廠AGC控制及以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖 N0pTNE汽機(jī)汽機(jī)主控制器f (x)DEH鍋爐子系統(tǒng)鍋爐負(fù)荷管理中心電廠CCS1.p0:主氣壓力設(shè)定值，2.pT:主氣壓力測(cè)量值,3.N0:負(fù)荷指令,4.NE:實(shí)際功率5.B:爐側(cè)執(zhí)行器開(kāi)度,6.T:汽機(jī)調(diào)門開(kāi)度,7.f (x):非線性函數(shù),8.p

3、1:調(diào)速級(jí)壓力非線性函數(shù)電廠RTU調(diào)度AGC是熱工控制系統(tǒng)中級(jí)別最高的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，它的投運(yùn)能大大減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為發(fā)生誤操作的可能性。發(fā)電機(jī)組要成功投入AGC，要求機(jī)組具有良好的負(fù)荷相應(yīng)能力，有極高的自動(dòng)化控制水平作為支撐，而且自動(dòng)化裝置必須可靠，從傳統(tǒng)的模擬控制徹底向計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)變。投入AGC后，機(jī)組不斷接受電網(wǎng)負(fù)荷指令，相當(dāng)與給機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)施加一定的擾動(dòng)， 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的作用就是克服由于外部擾動(dòng)造成的機(jī)組參數(shù)波動(dòng)，使之保持在允許的范圍內(nèi)。AGC的正常投入有幾個(gè)因素： (1)調(diào)度端和電廠端的負(fù)荷指令傳輸信號(hào)要正常，（2）電廠端的機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的控制邏輯設(shè)

4、計(jì)合理，調(diào)節(jié)器參數(shù)整定準(zhǔn)確，各類電動(dòng)和氣動(dòng)執(zhí)行器工作正常，功率、主氣壓力等重要檢測(cè)表計(jì)能準(zhǔn)確測(cè)量。這是一項(xiàng)關(guān)鍵因素，也是需要經(jīng)常維護(hù)以確保其狀況始終良好的因素，是投入AGC的關(guān)鍵（圖一）。1主熱力設(shè)備及控制系統(tǒng)概況某電廠300MW發(fā)電機(jī)組為國(guó)產(chǎn)燃煤凝汽式機(jī)組，鍋爐為亞臨界，自然循環(huán)，中間再熱，汽包爐，制粉系統(tǒng)采用6 臺(tái)正壓直吹式中速磨，一次風(fēng)送風(fēng)，燃燒為單爐膛，四角切圓燃燒，燃燒器有六層煤粉，三層油，點(diǎn)火方式已改造為等離子直接點(diǎn)火 ，燃油只作為事故狀態(tài)或機(jī)組低負(fù)荷下的助燃。汽機(jī)為單軸，雙缸，雙排汽中間再熱凝汽式機(jī)組。發(fā)電機(jī)為水氫氫冷卻方式，主蒸汽和給水系統(tǒng)為單元制熱力系統(tǒng)，設(shè)有250%額定容量

5、的汽泵和150%額定容量的電泵作為啟動(dòng)備用泵，回?zé)岢槠到y(tǒng)由3臺(tái)高加，1臺(tái)除氧器和4臺(tái)低加組成。 主控制系統(tǒng)DCS是由美國(guó)西屋公司生產(chǎn)的OVATION系統(tǒng)，功能含蓋SCS（順序控制），CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)），MEH（小機(jī)電液控制系統(tǒng)），F(xiàn)SSS（爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)），DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）。汽輪機(jī)DEH（數(shù)字電液控制系統(tǒng)）由新華控制有限公司提供。能實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組的啟停、運(yùn)行監(jiān)控和保護(hù)的功能。2AGC及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)網(wǎng)調(diào)要求發(fā)電機(jī)組的AGC功能可調(diào)容量達(dá)30%以上，對(duì)于300MW機(jī)組負(fù)荷調(diào)整范圍為210300MW，調(diào)整速率為3002%/min=6MW/min，從相應(yīng)到開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間小于1分鐘，投入率95

6、%以上。調(diào)度通過(guò)微波/載波通信系統(tǒng)向電廠端遠(yuǎn)動(dòng)RTU發(fā)送負(fù)荷增減指令，轉(zhuǎn)換為電廠DCS能接受的420mA直流信號(hào)。該信號(hào)在CCS內(nèi)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)爐側(cè)執(zhí)行器和汽輪機(jī)調(diào)門按要求動(dòng)作，從而完成對(duì)機(jī)組負(fù)荷的調(diào)整（圖一）。某電廠300MW發(fā)電機(jī)組從結(jié)構(gòu)和工作原理上來(lái)看，是以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，由機(jī)組負(fù)荷管理中心（LMCC），機(jī)爐主控制器及機(jī)爐子控制系統(tǒng)組成。經(jīng)過(guò)多年來(lái)機(jī)組投入AGC的實(shí)踐，不斷完善和優(yōu)化，最終確定為四種控制方式：基本方式（BASE）、鍋爐跟隨方式（BF）、汽輪機(jī)跟隨方式（TF）和協(xié)調(diào)控制方式（CCS）。2.1機(jī)組負(fù)荷管理中心（LMCC）機(jī)組負(fù)荷管理中心（LMCC）

7、是一種在DCS中進(jìn)行組態(tài)的邏輯算法，AGC，一次調(diào)頻，操作員給定值等先送到LMCC進(jìn)行計(jì)算，然后分別送到機(jī)爐主控器，LMCC具有以下功能：（1）運(yùn)行人員可以在DCS畫面上選擇上述三種方式中的一種或兩種（2）負(fù)荷指令變化率的限制功能。一般外部對(duì)機(jī)組的負(fù)荷要求都是以電功率的增減為目標(biāo)，是一個(gè)階躍信號(hào)，把階躍信號(hào)變成一個(gè)機(jī)組能接受的斜坡信號(hào)（3）最高負(fù)荷的限制。對(duì)機(jī)組的負(fù)荷要求不能超過(guò)機(jī)組的實(shí)際允許出力，因此LMCC具有按輔機(jī)和運(yùn)行狀態(tài)限制機(jī)組最大允許出力的回路（4）具有負(fù)荷閉鎖增（BLOCK INC），負(fù)荷閉鎖減（BLOCK DEC），機(jī)組負(fù)荷迫降（RUNDOWN），機(jī)組負(fù)荷迫降（RUNBACK）

8、，負(fù)荷保持（HOLD）等功能。2.2基本方式（BASE）在基本方式下，爐主控器和機(jī)主控器均在手動(dòng)方式，爐側(cè)的各控制子系統(tǒng)可在自動(dòng)，也可在手動(dòng)，由運(yùn)行人員手動(dòng)控制機(jī)組的風(fēng)量和燃燒及汽輪機(jī)調(diào)門開(kāi)度（通過(guò)DEH），控制機(jī)組的負(fù)荷和主汽壓力。2.3鍋爐跟蹤方式（BF）在這種方式下，爐主控器在自動(dòng)方式，機(jī)主控器在手動(dòng)方式，進(jìn)入鍋爐跟蹤方式，爐主控器根據(jù)主汽壓力的設(shè)定值偏差，自動(dòng)控制主汽壓力，負(fù)荷則由操作員手動(dòng)改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)門的開(kāi)度進(jìn)行控制，當(dāng)操作員改變負(fù)荷或其他原因引起主蒸汽壓力變化時(shí)，爐主控器根據(jù)主汽壓力的偏差p=p0pT改變爐側(cè)的子系統(tǒng)從而改變?nèi)紵?，以補(bǔ)償鍋爐蓄能的變化，盡量維持主汽壓力的穩(wěn)定。2

9、.4汽輪機(jī)跟蹤方式（TF）在這種方式下，汽機(jī)主控器在自動(dòng)方式，爐主控器在手動(dòng)方式，由操作員手動(dòng)爐主控器或爐側(cè)子系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)組的負(fù)荷，機(jī)主控器根據(jù)主汽壓力的設(shè)定值偏差，通過(guò)遙控控制DEH高調(diào)門的開(kāi)度，自動(dòng)調(diào)節(jié)主汽壓力，當(dāng)操作員改變負(fù)荷或其他原因引起主蒸汽壓力變化時(shí)，汽機(jī)主控器根據(jù)主汽壓力的偏差p=p0pT，遙控改變DEH的目標(biāo)值，從而通過(guò)DEH系統(tǒng)改變調(diào)門的開(kāi)度來(lái)維持主汽壓力的穩(wěn)定。BASE， BF和TF方式都不能投入AGC，僅作為CCS的過(guò)渡過(guò)程。2.5協(xié)調(diào)控制方式（CCS） （ 圖一）采用以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式，用負(fù)荷指令鍋爐修正鍋爐主控器的輸出，同時(shí)在鍋爐跟隨控制中加入一個(gè)非線性環(huán)節(jié)

10、修正汽機(jī)主控制器的功率信號(hào)。鍋爐跟隨控制方式的特點(diǎn)是機(jī)組能比較快地適應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷要求，但主汽壓力波動(dòng)較大，為了限制主汽壓力變化，增加了一個(gè)死區(qū)組件，如果負(fù)荷要求增長(zhǎng)的速率和幅度較大，可能引起主汽壓力pT的變化幅度較大，當(dāng)主汽壓偏差p0pT0.5Mpa（死區(qū)）時(shí)，死區(qū)組件將發(fā)出閉鎖汽機(jī)主控器的信號(hào)，限制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥繼續(xù)開(kāi)大或回關(guān)的信號(hào)，以保證主汽壓力pT在允許的范圍內(nèi)變化，當(dāng)主汽壓偏差不太大時(shí)，不去限制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度T的變化，以使NE盡快相應(yīng)N0的變化。從以上分析可以看出。機(jī)組在共同保持主汽壓力的過(guò)程中采用了爐跟機(jī)的協(xié)調(diào)控制功能，故稱為爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從主汽壓偏差對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開(kāi)

11、度的變化的限制可以看出，盡管可以減少主汽壓較大的波動(dòng)，但同時(shí)也減慢了輸出功率NE相應(yīng)負(fù)荷要求指令N0的速度，實(shí)際上是以降低功率響應(yīng)性能為代價(jià)來(lái)提高主汽壓的控制品質(zhì)，因此協(xié)調(diào)的結(jié)果是兼顧了負(fù)荷響應(yīng)和主汽壓穩(wěn)定兩個(gè)方面的控制質(zhì)量?？梢?jiàn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制機(jī)組負(fù)荷，使單元機(jī)組輸出的實(shí)際功率與負(fù)荷要求一致，反映了機(jī)組與外部電網(wǎng)之間的能量平衡關(guān)系；而機(jī)組內(nèi)部鍋爐與汽輪機(jī)之間的能量供求平衡關(guān)系，則用主汽壓力在反映，主汽壓力穩(wěn)定主要是靠鍋爐燃燒率的變化和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變化實(shí)現(xiàn)。3對(duì)CCS所包含的子系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)接受負(fù)荷控制系統(tǒng)發(fā)出的變負(fù)荷指令信號(hào)，使每個(gè)子系統(tǒng)都能在主控制器的統(tǒng)一指揮下，協(xié)調(diào)

12、完成子系統(tǒng)與單元機(jī)組之間的動(dòng)作，保證整個(gè)單元機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，機(jī)爐的子系統(tǒng)是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它們的控制質(zhì)量將直接影響負(fù)荷控制的質(zhì)量，只有子系統(tǒng)好，并保證較高的控制質(zhì)量的前提下，才能使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)達(dá)到要求的控制質(zhì)量。為保證子系統(tǒng)的穩(wěn)定，先后進(jìn)行了如下改進(jìn)：(1)改進(jìn)磨入口風(fēng)量測(cè)量裝置鍋爐A， B側(cè)送風(fēng)量和A F磨煤機(jī)入口風(fēng)量相加作為送風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的被調(diào)量，由于磨煤機(jī)入口風(fēng)量測(cè)點(diǎn)容易發(fā)生堵塞，造成測(cè)量不準(zhǔn)，引起總風(fēng)量波動(dòng)，造成調(diào)節(jié)不穩(wěn)定。改進(jìn)為一種帶自動(dòng)吹掃裝置的測(cè)量裝置，大大提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，并且沒(méi)有發(fā)生過(guò)堵塞現(xiàn)象。(2)磨煤機(jī)出口溫度控制修改為串級(jí)控制原磨煤機(jī)出口溫度控制采用單回路，由于

13、磨煤機(jī)出口溫度特性為大慣性控制對(duì)象，單回路很難達(dá)到預(yù)期的控制效果。加上風(fēng)量調(diào)節(jié)過(guò)程中，熱風(fēng)調(diào)門的動(dòng)作，對(duì)磨出口溫度控制造成了一定的擾動(dòng)。加大了風(fēng)溫控制的難度。為了克服風(fēng)溫遲后和慣性，采用了磨煤機(jī)入口冷熱風(fēng)混合風(fēng)溫度作為導(dǎo)前溫度和磨煤機(jī)入口溫度信號(hào)構(gòu)成的串級(jí)溫度控制系統(tǒng)，可改善磨出口溫度的控制質(zhì)量，提高控制的快速性，穩(wěn)定性。(3)爐側(cè)磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板電動(dòng)執(zhí)行器改進(jìn)。爐側(cè)磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板電動(dòng)執(zhí)行器控制環(huán)節(jié)多，接線、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。熱風(fēng)電動(dòng)執(zhí)行器檢修空間狹窄，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度高，熱風(fēng)管道內(nèi)部溫度較高（達(dá)380左右），外部環(huán)境溫度可高達(dá)數(shù)十?dāng)z氏度，導(dǎo)致直接安裝在熱風(fēng)管道上部的電動(dòng)執(zhí)行器內(nèi)部電子元件極易被

14、燒壞，而且處理起來(lái)非常困難?，F(xiàn)改造為一種可靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，有可靠后備硬手操功能（即就地開(kāi)關(guān)按鈕操作和手搖操作）的一體式電動(dòng)執(zhí)行器來(lái)替換原有的執(zhí)行器，并將熱風(fēng)執(zhí)行器移位出到溫度較低的冷風(fēng)平臺(tái)來(lái)控制風(fēng)門擋板。(4)磨煤機(jī)出口溫度測(cè)點(diǎn)改進(jìn)磨煤機(jī)出口溫度測(cè)點(diǎn)容易磨損，導(dǎo)致磨煤機(jī)出口溫度無(wú)法監(jiān)視和控制，改造為測(cè)點(diǎn)頭部經(jīng)過(guò)防磨處理的測(cè)點(diǎn)，并改造為較長(zhǎng)的熱偶，大大延長(zhǎng)了的使用壽命，減輕了更換的難度。(5)改進(jìn)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，一次風(fēng)機(jī)擋板執(zhí)行器原來(lái)使用國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器，可靠性差，故障率多，現(xiàn)在改造為進(jìn)口西門子電動(dòng)執(zhí)行器，動(dòng)作靈敏可靠，滿足對(duì)鍋爐燃燒所需風(fēng)量和爐膛壓力的控制。(6)進(jìn)一步完善控

15、制邏輯切手動(dòng)條件，合理設(shè)置偏差報(bào)警，達(dá)到了確保安全的目的(7)定期做調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的擾動(dòng)試驗(yàn)，不斷提高子系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。通過(guò)以上對(duì)子系統(tǒng)測(cè)量、執(zhí)行器的改進(jìn)和調(diào)節(jié)參數(shù)的整定，大大提高了調(diào)節(jié)的安全可靠性，確保了機(jī)組長(zhǎng)期投入AGC的目的。4結(jié)束語(yǔ)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)最終轉(zhuǎn)換為對(duì)鍋爐燃燒率和汽輪機(jī)高調(diào)門的控制，機(jī)組投入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并不代表機(jī)組控制的全自動(dòng)，運(yùn)行人員仍需加強(qiáng)對(duì)鍋爐汽包水位，再熱、過(guò)熱器出口溫度控制，汽機(jī)高低壓加熱器水位等重要子系統(tǒng)的監(jiān)控，當(dāng)這些子系統(tǒng)故障時(shí)，為確保機(jī)組的穩(wěn)定，可以引入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，作為CCS切手動(dòng)的條件，同樣當(dāng)CCS中的元件故障時(shí)，也可作為子系統(tǒng)切手動(dòng)的條件之一。機(jī)組投入AGC和CCS必須是在保證機(jī)組安全運(yùn)行為前提條件，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)異常時(shí)，運(yùn)行人員可以立即切除自動(dòng)