自由压力运行方式的协调控制系统及其仿真调试

自由压力运行方式的协调控制系统及其仿真调试 发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 时间:2002-3-28 作者：徐贞熙 摘要：   一、控制原理自由压力运行方式的协调控制系统是北京贝利在原有机炉协调控制系统基础上改进、开发的新型节能控制系统。原有的协调系统通过控制锅炉燃烧和汽机调门来精确地控制机组负荷输出和锅炉主汽压。沿汽机径向布置的6—8只高压调门按“顺序阀门”方式控制时，常有一对阀门处于半开半关状态，几乎是在能量转换的最后环节造成了节流损失，同时也造成了汽机高压调门的磨损。这种问题在调峰机组中尤显突出。原有的协调系统有两种运行方式可以部分克服上述缺点，但都不太理想。一种是将所有高压调门全开，叫VWO运行方式，系统通过控制燃烧，满足负荷指令的要求，而不管主汽压如何变化。这种方式的优点是节流损失最小，第一级汽温随负荷变化最小。但是它的明显缺点是对负荷响应差，并且低负荷时热耗大，因此在实际系统中很少采用。另一种克服汽机调门节流损失的方法是定—滑—定运行方式，如图1。在低负荷段和高负荷段，主汽压维持在最低值或最高值，汽机阀位随负荷上升。在中负荷段，主汽压随负荷按预先整定的函数曲线变化，使汽机调门恰好保持在第二级全开，第三级全关的位置，这样的点叫分程转换点。这样在高、低负荷段是定压运行方式，中负荷段是滑压运行方式。定—滑—定方式保留了VWO方式第一级蒸汽温度的优点，又部分地减小了低负荷时的热耗，提高了对负荷的响应。这种方式的缺点是滑压曲线的整定只是近似的，当锅炉条件、冷凝器背压和冷凝器真空等条件改变时，汽机阀位就不一定随时都恰好在分程转换点上。另外，定-滑-定方式只解决了第二级阀节流损失的问题，如果按图2所示曲线运行则更能降低热耗(参考文献1)，更能减少节流损失。图2表示一种多重定-滑-定运行方式曲线。这种方式除了与定-滑-定方式一样不能精确定位汽机阀位于分程转换点以外，在实际操作上也是不可能的，因为当负荷指令恰好在转换点时，主汽压设定值就要大幅度波动，汽机阀门忽开忽关，这根本是不允许的。新型的自由压力协调系统克服原有系统的固有缺陷，力图按节能效果最好的图2方式运行。其基本点是汽机在“顺序阀门”方式运行下，保留对负荷的精确控制，但放弃对主汽压的精确控制，改为精确控制汽机阀位在分程转换点上，在以转换点为分界的各段内，只控制主汽压的变化率和各自的上、下限。下表是在仿真系统中假设的汽机阀位分程转换点的目标值以及各段主汽压上、下限值。┌─────────┬────┬─────┬────┬─────┐│ │1号阀开 │2号阀开 │3号阀开 │4号阀开 │├─────────┼────┼─────┼────┼─────┤│ 阀位开度指令％ │ 30 │ 57．5 │ 83 │ 95．5 │├─────────┼────┼─────┼────┼─────┤│ 主汽压上限MPa │ 17 │ 17 │ 17 │ 17 │├─────────┼────┼─────┼────┼─────┤│主汽压下限MPa │ 10 │ 11 │ 12 │ 13 │└─────────┴────┴─────┴────┴─────┘ 图3描述了自由压力运行方式下机组负荷与锅炉主汽压的关系曲线，图中的斜直线是示意的，并不代表真正有对应关系。每个拐点表示汽机阀门工作段有了变化：有阀门打开，工作点就沿曲线的上侧右移，反之有阀门关闭，工作点就沿曲线的下侧左移。在某一段内，如果负荷指令有了变化，系统就去改变锅炉燃烧以满足要求，而任主汽压以允许的速率自由滑动。只是当主气压达到上限或下限时，系统才自动慢慢打开后一级阀或关闭本级阀，进入新的段工作，在新段内，主汽压重新自由滑动。 用户使用这种协调系统所要做的工作，是要求动行工程师在实践中寻找到各段主汽压上、下限的最佳配置，兼顾汽机和锅炉，使两者随时都处于良好运行工况。而对于运行员来说，其唯一工作就是按下“自由压力运行方式投入”的软开关，以后无论工况怎样变化，或者负荷调度指令如何增减，系统都会自动寻找并跟踪恰当的汽机阀位目标，在相应段内工作。运行员如果再次按下“自由压力运行方式切除”软开关，则一切就象回到老系统中，系统将精确控制负荷输出和主汽压而不管汽机阀位是否在分程转换点上。二、仿真调试自由压力运行方式的协调系统已经用INFl90系统生成，准备交国内某电厂首先使用。在北京贝利出厂前已经仿真调试。仿真系统包括最终控制软件和对象模型软件两部分，对象模型包括了机组主控、送风、引风、一次风、磨煤、给煤、给水、汽温等各系统主要I／O参数的相对关系，属于CCS全系统仿真。模型反映参数间定性的、简化了的关系，没有作定量的推算。利用原有硬件的富裕能力，将两部分软件装在原硬件中，因此仿真调试不增加硬件。仿真调试的好处，一是通过仿真运行，修改完善逻辑设计；二是修改完善操作画面，使之更切合实际；三是总结一套操作方法，供日后现场运行参考；四是用来 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 电厂运行操作人员。图4（略）和图5（略）是机组在非自由压力方式下以方式a自动升负荷过程中OIS操作接口上的画面。我国电力系统300MW机组控制系统规范中都有自动升负荷的要求，其中方式a是指在低负荷期间，汽机阀位固定于某值，在负荷>85％时汽机参与负荷和主汽压调节。图4和图5显示的试验是从98年6月15日，16：42开始的。用W键将汽机阀位设定在80％，投入协调方式后，通过A站的SP棒，将目标负荷指令从20MW升至290MW，机组便开始以方式a自动升负荷，其ULD是经过限速的负荷指令，它使燃料增加的同时，使主汽压也滑压上升，而汽机阀位固定在80％，经过55分钟，负荷达到255MW，汽机开始参与调节，而主汽压稳定在17．5MPa左右。在升负荷期间，ULD呈阶梯状上升，这是因为锅炉要求在负荷连续变化5—10分钟后，负荷指令应保持5分钟。升负荷期间，风、烟、煤、水的相应变化过程见图6（略）、图7（略）、图8（略）和图9（略）。上述试验持续到18：02，历时1小时20分。18：02，在不变化负荷指令的情况下，投入“自由压力运行方式”，见图10（略）。当时“汽机阀位目标值”显示95．5％，“主汽压极限目标值”显示13MPa。2分钟后，“进入自由压力运行方式?”显示YES，随后汽机阀位锁定在95．5％，负荷在290MW左右，主汽压滑动到16．6MPa不变。18：17将负荷指令由290MW改成200MW，随着主汽压降到13MPa时，阀位目标显示83％，主汽压极限目标显示17MPa，经过一个阶梯的间歇，于18：31达到稳定阀位83％及负荷200MW。18：42，再将负荷指令由200MW改成150MW，当主汽压降到12MPa时，目标变成57．5％和17MPa，经过几分钟的调整即达到57．5％阀位，150MW负荷，主汽压滑动到14．21MPa。最后这次降负荷的过程从图11（略）看得更清楚。以上说明，在降负荷过程中，系统能正确执行自由压力运行方式控制策略。图12（略）和图13（略）则说明在升负荷过程中，系统也能正确执行这一控制策略。尽管在减小汽机阀门开度的同时又要增加负荷输出是项苛刻的要求，但是为了节能，系统仍然如图12显示的那样，“顽强地”将机组控制在理想工况下。值得一提的是主汽压变化率是一项重要控制参数，系统中设计了一种特殊逻辑，借助一个脉冲宽度来控制其目标值，在仿真调试中，有意减小脉冲宽度以增大主汽压变化率，从而加速调试进程，也加大了对控制系统的苛求程度，这点在将来的实际系统中将有很大的不同，由于实际主汽压变化率要控制得很小，所以从一个段过渡到另一段将比仿真中见到的更缓慢更平稳，控制系统更容易对机组进行控制。三、结论新型的自由压力运行方式协调控制系统在CCS全系统仿真环境下进行了调试、测试，证明能够将机组控制在几个预定的汽机阀门开度位置中的一个，使其节流损失最小，热效率最高，达到节能的目的。本公司于99年8月在现场帮助用户投运协调系统获得初步成功。在协调方式下降负荷幅度达100MW，均能平稳控制。图14（略）是在此过程中打印的曲线：机组负荷指令提高30MW，同时主汽压定值提高1．34MPa。曲线显示，负荷3分钟内到位无超调，主汽压10分钟内到位超调0．4MPa。这种调节品质为自由压力运行方式的投运打下良好基础。 D-1999-4