1000MW机组闭环控制简介

汤益琛

一、机组协调控制

协调控制的目的可以简单描述为：在维持机、炉能量平衡的前提下快速响应系统负荷需求。我厂1000MW机组的协调控制方式是以锅炉跟随为基础的机炉协调控制方式，即我们常说的锅炉控压力，汽机控负荷，特点是负荷响应快，主汽压力欠稳。

变负荷时的响应优化+一次调频优化+ DEH负荷控制+压力拉回回路滑压曲线压力偏差△信号补偿DCS至DEH硬接线信号衰减补偿机组负荷指令NP=f(N)主汽压力设定+压力调节器DEH和高旁控制变负荷速率变压速率动态补偿dN/dt+++ 动态补偿dp/dt主汽压力++ ++ ++ +锅炉主控频率校正回路锅炉蓄热补偿变负荷幅度

图1 协调控制示意图

1、负荷控制回路

通过查看DCS和DEH控制画面中可以发现，机组负荷指令N与汽轮发电机组最终响应的负荷指令是有区别的，因为协调控制是一种智能控制，是会根据自身特点和能力来灵活响应系统负荷需求的。

锅炉具有大惯性、大迟延的调节特性，压力拉回回路是当锅炉对主汽压力调节不足时，让响应速度快的汽轮机参与稳定主汽压力。即当主汽压力偏差较大时，汽机加负荷，开调门，抑制汽压上涨；反之，则减负荷、关调门。五号机的压力拉回回路的压力偏差动作值范围为0.35～0.8 MPa，六号机为0.15～0.8 MPa。该回路示意图如图2：

图2 压力拉回回路

一次调频优化主要是针对投AGC时，AGC指令与一次调频方向不一致，引起调频效果差而设计。简单说，就是当一次调频响应幅值>0.1MW时，暂停AGC指令响应，并增加1.5MW的一次调频效果。

信号补偿是因为DEH的负荷指令是通过硬接线从DCS模拟量输出的，存在信号衰减。为了还原失真的信号，此处将DEH收到的信号通过跨服务器AP间通讯 传回DCS，进行差额补偿。

2、锅炉主控指令

主要由以下几部分组成：

（1）、基本指令：单元负荷指令和频率校正叠加作为B-MASTER的基本指令，是机组稳定运行时的锅炉负荷，即汽机发多少，锅炉就烧多少。

（2）变负荷/压力速率：锅炉惯性、迟延大，加负荷若只靠基本指令作用，则变负荷、压力速度过慢，所以为了达到要求的变负荷/压力速率要求，必需增加额外的锅炉负荷。这与汽车提速的道理类似，起步时加大油门实现快速提速，等接近目标速度时逐渐减小油门，减小加速度。负荷和压力设定值产生的动态补偿就是为了实现这一过程，等到稳态时其输出为0.

（3）锅炉蓄热补偿：锅炉压力的改变会引起锅炉蓄热的变化，变负荷（包括一次调频）初期都是通过增、耗锅炉蓄热来实现快速响应的。负荷变化幅度越大，压力变化越大，需补偿的锅炉蓄热就越大；一次调频幅度越大，需补偿的蓄热也就越大。六号机一次调频对锅炉蓄热的补偿是通过修正压力偏差实现的，五号机该回路未启用。 锅炉蓄热补偿的数值和作用时间都很短，运行人员基本感觉不到它的作用。

（4）压力调节：以上几部分指令实现了稳态或暂态过程中机、炉能量的基本平衡，实现粗调。压力调节则实现了机、炉能量平衡的精细调节，维持了主汽压力的稳定。简单说就是主汽压力低了就加点锅炉出力，反之就减点。

一、 汽轮机控制

汽轮机控制器是DEH的核心部分。它通过控制一个或多个高、中压调门的开度来调整进入汽轮机的蒸汽量，达到调节汽轮机转速、负荷或主汽门前压力的目的。除此以外，西门子汽轮机控制器还具有限制高压叶片压力、高排温度等保护汽轮机的调节功能，并在电网频率出现偏离时能及时增、减机组出力来调整电网频率；机组出现负荷大扰动甚至发生甩负荷后仍能带厂用电或维持汽轮机定速运行。

TAB实际转速转速设定SPEED速率限制不等率换算+△K并网后，负荷控制器带负荷运行，且未出现电网瞬时中断 一次调频负荷上限 ++叶片压力控制器高调进汽流量设定高调阀位设定流量-阀位曲线V≯温度裕度转速偏差MIN 转速/负荷控制器速率设定负荷设定LOADMIN实发功率+++△MIN补汽阀进汽流量设定流量-阀位曲线补汽阀阀位设定V≯速率限制MIN前馈主汽压力+△压力控制器+流量-阀位曲线高排温度控制器中调进汽流量设定中调阀位设定 压力设定PressV≯2.5Mpa/min1、TAB回路

TAB即汽机启动和升程限制器，该回路在闭环控制中主要起到一个上限作用。并网前限制输出≤62%，并网后不再限制。TAB将各汽轮机启动的操作步骤按先后顺序给予固定，可以认为是汽轮机启动逻辑中的操作票。

2、转速/负荷控制器

转速与负荷的联系涉及到转速不等率概念，从调节系统静态特性曲线可以看到,单机运行从空负荷到额定负荷,汽轮机的转速由n2降到n1，该转速变化值与额定转速n0之比称为转速不等率，转速不等率过大，在甩负荷时容易超速，

1 Mpa0020.8MW+ 初压模式 图3 汽轮机控制简图