摘  要  分析株洲電廠雙進雙出鋼球磨煤機、"W"型火焰鍋爐的主要自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功  能、特點，以及與四角切圓燃燒鍋爐自動調(diào)節(jié)的區(qū)別。

    關鍵詞  "W"型鍋爐；雙進雙出鋼球磨煤機；  自動調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)品質(zhì)

1 前言

    株洲電廠二期技改工程2× 300MW機組(3，4號機組)的鍋爐采用東方鍋爐(集團)股份有限公司制造的DGl025/18．2-Ⅱ14型亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、"W"型火焰鍋爐；制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，磨煤機(4臺)為BBD3854型雙進雙出鋼球磨；給水系統(tǒng)采用3臺50％容量的電動給水泵。機組的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)由MCS系統(tǒng)實現(xiàn)，采用XDPS一400分散控制系統(tǒng)，鍋爐的主要自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)控制、燃料控制(磨煤機容量風擋板調(diào)節(jié))、磨煤機料位調(diào)節(jié)(給煤機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié))、磨煤機總風量調(diào)節(jié)(旁路風擋板調(diào)節(jié))、磨煤機出口風溫
節(jié)(磨煤機冷熱風門調(diào)節(jié))、磨煤機密封風差壓調(diào)節(jié)、帶氧量校正的送風調(diào)節(jié)、爐膛負壓調(diào)節(jié)、一次風壓調(diào)節(jié)、二次風擋板調(diào)節(jié)、一級過熱蒸汽溫度(A，B)調(diào)節(jié)、二級過熱蒸汽溫度(A，B)調(diào)節(jié)、再熱蒸汽溫度煙氣擋板調(diào)節(jié)、再熱蒸汽溫度事故噴水調(diào)節(jié)、汽包水位調(diào)節(jié)等。

2  主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能、特點

2．1  協(xié)調(diào)控制

    協(xié)調(diào)控制的原則是將汽機、鍋爐作為整體考慮。在能量平衡控制策略基礎上，通過前饋/反饋、連續(xù)/斷續(xù)、非線性、方向控制等控制機理的有機結合，來協(xié)調(diào)控制機組功率與機前壓力，協(xié)調(diào)處理負荷要求與實際能力的平衡。在保證機組具備快速負荷響應能力的同時，維持機組主要運行參數(shù)的穩(wěn)定。

    株洲電廠3，4號機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有5種控制方式：基本控制方式(手動)，鍋爐跟隨控制方式(BF)，汽機跟隨控制方式(TF)、以爐跟機為基礎的協(xié)調(diào)控制方式(BFCCS)、以機跟爐為基礎的協(xié)調(diào)控制方式(TFCCS)。

2．L1  機組指令處理回路

    作為機組控制的前置部分，它接受AGC指令、一次調(diào)頻指令和機組運行人員設定的負荷指令。根據(jù)機組運行狀態(tài)和調(diào)節(jié)任務，對負荷指令進行處理使之與運行狀態(tài)和負荷能力相適應。

2．1．2  鍋爐主控

    鍋爐主控分2種工況：a．爐跟機(BF)--此時主調(diào)輸入：DEB信號作為指令(設定值SP)；熱量信號作為反饋(過程值PV)；前饋信號：機組負荷指令(ULD)。副調(diào)輸入：主調(diào)輸出作為燃料指令；燃料量(因為雙進雙出磨，無法直接測量進入爐膛的煤粉量，取容量風指令平均值)作為反饋，經(jīng)PID運算后去控制各臺磨煤機容量風擋板的開度。見圖l。

    b．機跟爐(TF)一此時主調(diào)輸入：機組實際負荷指令；實發(fā)功率作為反饋。副調(diào)輸入：主凋輸出作為燃料指令；燃料量作為反饋，經(jīng)PID運算后去控制各臺磨煤機容量風擋板的開度。
 
  
   （1） DEB信號

   (公式）
    采用與汽機調(diào)閥開度成正比的信號(P1/PT)PS作為鍋爐負荷指令，式中微分項在動態(tài)過程中加強燃燒指令，以補償機、爐之間對負荷要求響應速度的差異。由于要求補償?shù)哪芰坎粌H與負荷變化量成正比，而且還與負荷水平成比例，所以微分項要乘以(P1/PT)PS。

    (2)減小磨煤機啟停對負荷的影響

    眾所周知，直吹式制粉系統(tǒng)磨煤機 啟停對負荷影響大，對采用燃料平衡的系統(tǒng)來說，有以下因素：a．停磨煤機必然使其它處于自動工況的磨煤機增負荷，而磨煤機內(nèi)的余粉通過一次風送進爐膛，引起停磨增加負荷。b.啟動磨煤機使其它處于自動工況的磨煤機減負荷，引起啟磨減負荷。

    對不采用燃料平衡的系統(tǒng)來說，啟/停給煤機對燃料的內(nèi)擾須等汽包壓力變化時才能進行調(diào)節(jié)，顯然對負荷影響也大。

    綜合上述因素，應對燃料反饋信號進行動態(tài)補償，以避開余粉影響。

    (3)提高負荷響應速率

    直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐燃燒系統(tǒng)是大遲延環(huán)節(jié)，過分利用鍋爐蓄熱將加大機、爐間能量供需不平衡，負荷響應速度不能持久。因此在適當利用蓄熱的同時，采用下列措施：a．增加煤量的前饋；b．增加一次風量的前饋。

    (4)風/煤交叉

    風/煤交叉采用鍋爐指令與該指令經(jīng)慣性環(huán)節(jié)輸出相比較，取大值控制風量，取小值控制燃料量，可以避免實際信號波動對控制帶來負面影響，方便地實現(xiàn)了加負荷時先加風、后加煤；減負荷時先減煤、后減風的"富氧"策略。

    (5)滑壓定值

    滑壓定值是負荷函數(shù)，在BF方式取機組指令代表負荷，在TF方式取實發(fā)功率MW作為負荷指令。這樣做能夠消除可能出現(xiàn)的正反饋，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。增加滑壓偏置，既能滿足運行使用的靈活性，又能解決滑壓、定壓的無擾切換。

    (6)高加解列、單/多閥切換對鍋爐主控的影響

    高加解列、單閥/多閥切換調(diào)節(jié)級P1變化大(即DEB指令突變)，對鍋爐主控影響大。采用DEB指令保持30s，以抑制其不利影響。

  2.1.3  汽機主控

    在TF方式時，用汽機凋門來控制機前壓力。特點是壓力控制響應快，主汽壓力很容易穩(wěn)定在給定值上，但在煤種變化大時負荷波動較大。在BFCCS方式下汽機主控控制功率，根據(jù)機組功率偏差控制汽機調(diào)門開度，同時當機前壓力偏差超出一定范圍(±0.4 MPa)，進行壓力拉回。

2.2  磨煤機控制

    直吹式雙進雙出鋼球磨煤機的出力完全由通過磨煤機的容量風決定，因而對負荷能迅速響應。磨煤機的簡體又具有一定的儲粉能力，因此，該系統(tǒng)兼有直吹式和中儲式制粉系統(tǒng)的優(yōu)點。

2.2.1  磨煤機負荷控制(容量風擋板控制)

    煤粉由容量風帶出磨煤機，在磨煤機內(nèi)粉位一定的情況下(即風/粉比一定)，控制容量風的流量，就可以控制磨煤機的出力。燃料主控的指令直接作用于容量風擋板控制磨煤機負荷，自動時運行人員可以加一定量的偏置以調(diào)整每臺磨煤機的出力。

2.2.2  磨煤機總風量控制(旁路風擋板控制)

    總風量含容量風和旁路風，容量風用于輸送煤粉，流量與磨煤機的負荷成正比；旁路風有2個作用：干燥原煤及保證最小總風量，防止煤粉在管道沉積。故總風量的曲線f(x)應保證風量設定值大于最小總風量。另外，給煤量的變化對磨煤機的出口溫度影響也較大，當出口溫度偏離設定值時，適當調(diào)整旁路風量的定值，調(diào)節(jié)磨煤機的出口溫度。

2.2.3  磨煤機粉位控制

    磨煤機的料位控制是雙進雙出磨煤機最基本的控制之一，也是投磨煤機負荷(容量風擋板)自動的必要條件。

    料位測量有2種：差壓信號和電耳信號。2種信號都可采用，但株洲電廠的差壓信號測量更準一些，主要采用差壓信號。磨煤機負荷變化時，因為容量風發(fā)生變化，必然影響料位，因此這里加了負荷前饋信號，盡量使料位波動較小。

2.2.4  磨煤機出口溫度控制

    磨煤機的出口溫度由進入磨煤機的一次風溫控制。在暖磨期間，不控制磨煤機的出口溫度，而控制其人口風溫。

2.3  一次風壓控制

    一次風壓是整個制粉系統(tǒng)正常運行的保障，除了要保證系統(tǒng)要求的最小風壓外，還應與磨煤機運行的工況相適應。其設定值由機組負荷決定。此外，因為該制粉系統(tǒng)為正壓系統(tǒng)，為防止煤粉外冒，設有密封風系統(tǒng)。密封風壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)保證密封風與磨煤機內(nèi)的差壓至少為4kPa。

    本機組有獨立的一次風機(2臺)提供制粉系統(tǒng)所需風量，并帶粉入爐。一次風壓為比例積分構成的單回路控制系統(tǒng)，B側(cè)S/MA算法模塊的偏置作為平衡一次風機出力。

2.4  引風系統(tǒng)

2.4.1  送風機跳閘影響

    送風機跳閘對爐膛壓力影響較大，采用比例前饋適當減小引風機動葉開度，可以有效地抑制爐膛壓力波動。

    24.2  RB切除燃料影響

    RB發(fā)生時快速切除燃料(FSSS)，引風調(diào)節(jié)前饋關，關的幅度與切除燃料量成比例。

2.4.3  非線性控制

    爐膛負壓影響因素較多，波動也很頻繁。對于較小波動(偏差小于±20Pa)不調(diào)節(jié)，偏差小，增益�。黄�差大，增益大。這樣有利于運行工況穩(wěn)定。

2.4.4  防內(nèi)爆

    發(fā)生MFT瞬間爐膛壓力急劇下降，可能發(fā)生爐膛變形。因此一旦發(fā)生MFT，引風調(diào)節(jié)機構按比例減小，30s后逐步恢復。

2.5  送風控制

    本機組的送風系統(tǒng)中，一、二次風各用2臺風機分別供給。一次風通過制粉系統(tǒng)并帶粉入爐，二次風則為輔助風控制。一次風的控制涉及到制粉系統(tǒng)和煤粉的噴燃要求，所以鍋爐總風量主要由送風控制。本系統(tǒng)包括氧量校正，并具備完善的方向閉鎖和連鎖功能。

2.5.1  風/煤限制

    采用風量與燃料信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一工程量，可以方便地實現(xiàn)風/煤方向閉鎖。

2.5.2  風量指令

    采用DEB信號靜態(tài)表達式：(P1/PT)Ps作為風量指令，當PT，與PS，偏差大鍋爐主控切手動(已設定手動工況PS跟蹤PT)或高加解列、單閥/多閥切換P1變化大，對風量指令進行20s保持。當機組發(fā)生RUNBACK，-用首級壓力Pl作為風量指令，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.6  汽包水位控制

    本機組采用3臺50％鍋爐額定容量的電動調(diào)速給水泵。給水控制系統(tǒng)包括3臺電泵與旁路給水閥，作為全程控制系統(tǒng)。

    機組在啟動和低負荷(小于30％額定負荷)時，由1臺電泵向鍋爐供水。這時給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)按單沖量方式工作。當鍋爐給水量很小時，電泵運行在最低轉(zhuǎn)速，用出口旁路閥調(diào)節(jié)給水量。當旁路開度達90％時，給水量轉(zhuǎn)為電泵轉(zhuǎn)速控制。當負荷大于30％，轉(zhuǎn)為三沖量控制。正常運行時，2臺電泵按三沖量控制方式。不運行電泵處于后備搶水狀態(tài)。

  2.6.1  備用泵搶水位功能

    任意2臺電泵運行，1臺電泵運行中跳閘，備用電泵自啟動成功，以最大速率增速，增速時間為30S。勺管目標值為原跳閘電泵勺管位置，電泵增速受增速時間和原電泵位置限制。如果是MFT引起電泵跳閘，備用電泵自啟動，但不搶水位，水位由運行控制。

2.6.2  給水泵偏置

    由于泵特性差異，從運行角度考慮必須增加3臺電泵的偏置。為了便于運行操作，電泵偏置指示和指令指示為百分數(shù)。

2.7  過熱汽溫控制系統(tǒng)

    過熱汽溫分二級控制，為串級控制方式，其主環(huán)和副環(huán)均為比例積分調(diào)節(jié)。

2.7.1  過熱汽溫給定值

    為適應機組不同負荷和定壓、滑壓工況的要求，系統(tǒng)設計定值回路，機組負荷經(jīng)函數(shù)F(X1)，F(xiàn)(X2)產(chǎn)生汽溫給定信號。

2.7.2  抗積分飽和功能

    由于汽溫調(diào)節(jié)對象的慣性和延遲大，調(diào)節(jié)特性差，使主調(diào)容易發(fā)生積分飽和現(xiàn)象，從而使系統(tǒng)動作遲緩，易發(fā)生振蕩。為此，采用副調(diào)指令限值啟動抗積分飽和功能。

3  W型鍋爐與四角切圓燃燒鍋爐自

    動控制的主要區(qū)別

    株洲電廠3號爐是湖南省首臺正壓直吹式雙進雙出鋼球磨煤機、"W"型火焰鍋爐，與以前各電廠采用的中間儲倉式制粉系統(tǒng)、四角切圓燃燒鍋爐相比，其自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)有較大的區(qū)別，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

    a．中間倉儲式制粉系、四角切圓燃燒鍋爐的燃料調(diào)節(jié)通過控制20臺給粉機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，l臺給粉機跳閘對汽壓(功率)的影響不是太大；雙進雙出鋼球磨煤機、W型火焰鍋爐的燃料調(diào)節(jié)通過控制4臺磨煤機的8個容量風擋板開度來實現(xiàn)，1臺給煤機或1臺磨煤機跳閘對汽壓(功率)的影響要大得多。但W型爐在著火、穩(wěn)燃、燃盡方面具有明顯的優(yōu)勢，在制粉系統(tǒng)工作正常時，自動調(diào)節(jié)品質(zhì)非常好，負荷、汽壓、汽溫、汽包水位等參數(shù)的曲線幾乎是直線，在機組運行5h內(nèi)參數(shù)的波動范圍：負荷±1 MW、汽壓土0.14MPa、汽溫土3.5℃、汽包水位±10mm。

    b．雙進雙出鋼球磨煤機的自動調(diào)節(jié)比中儲式鋼球磨要復雜一些。中儲式鋼球磨煤機的主要自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般設計為3套：磨煤機出口溫度、入口壓力、磨煤機負荷。雙進雙出鋼球磨煤機的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有：磨煤機粉位控制、磨煤機負荷控制、磨煤機總風量控制、磨煤機出口溫度控制，該種磨煤機對鍋爐燃燒的影響更大、更直接。另外，該制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，因而增加了密封風機系統(tǒng)，有2臺密封風機及密封管路。

    c．株洲電廠3號機組配置3臺電動給水泵，與其它電廠配置2臺汽動給水泵、1臺電動給水泵比，其控制系統(tǒng)要簡單得多，電泵凋節(jié)更迅速，自動調(diào)節(jié)品質(zhì)更好，汽包水位通常可以控制在±15mm內(nèi)，但廠用電率要高一些。

4  結束語

    株洲電廠3號機組的自動控制系統(tǒng)采用上海新華控制公司的XDPS-400分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)，控制方案合理，組態(tài)非常靈活，參數(shù)調(diào)整很方便，在168h試運行中實現(xiàn)了自動投入率100％，且調(diào)節(jié)品質(zhì)良好，為機組的安全、經(jīng)濟運行作出了重要貢獻。