火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制對(duì)agc的適應(yīng)性分析

火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制對(duì)agc的適應(yīng)性分析

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1、火電機(jī)組協(xié)調(diào)控制對(duì)AGC的適應(yīng)性分析0 概述  發(fā)電自動(dòng)控制(AGC)工作在區(qū)域控制偏差(ACE)方式時(shí),要求省網(wǎng)的發(fā)電量滿足區(qū)域網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)度計(jì)劃,并在電網(wǎng)頻率發(fā)生偏差時(shí),承擔(dān)一定份額的頻差調(diào)節(jié)任務(wù),這些總的負(fù)荷需求將分配給省網(wǎng)的各臺(tái)機(jī)組承擔(dān)。水、火電機(jī)組在負(fù)荷的響應(yīng)特性上存在著較大差異,特別是火電機(jī)組在能量產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換過程中存在著較大遲延,常常難以滿足負(fù)荷快速調(diào)度要求,尤其是在運(yùn)行工況和煤種偏離試驗(yàn)工況時(shí)。較大的問題是在初始階段出現(xiàn)負(fù)荷響應(yīng)延遲和實(shí)際負(fù)荷調(diào)節(jié)速率不能滿足要求,目前對(duì)此尚未提出明確標(biāo)

2、準(zhǔn),在考核要求中僅規(guī)定:電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)誤差不超過±28MW,調(diào)節(jié)曲線必須在10min內(nèi)過一次零。一般認(rèn)為火電機(jī)組在進(jìn)行AGC控制時(shí),負(fù)荷響應(yīng)的初始純遲延時(shí)間小于2min,負(fù)荷調(diào)節(jié)速率大于1%是可接受的。1 影響火電機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)的主要因素1.1 鍋爐響應(yīng)的遲延特性  火電機(jī)組對(duì)負(fù)荷響應(yīng)的遲延主要取決于鍋爐在接到負(fù)荷指令后,改變煤量到蒸汽流量發(fā)生變化所需要的時(shí)間,即蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間。對(duì)遲延較大的中速磨直吹式制粉系統(tǒng)的300MW機(jī)組鍋爐進(jìn)行了試驗(yàn),通過不同的一次風(fēng)量和改變煤粉細(xì)度,當(dāng)煤量變化±10%時(shí)

3、,測(cè)定各種工況下蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間。典型試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表1。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見,鍋爐蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間一般在1.0~2.5min間,一次風(fēng)量大、風(fēng)速高,其煤粉攜帶能力強(qiáng),煤粉 粗則制備過程短,可相應(yīng)減少純遲延時(shí)間。試驗(yàn)還表明,純遲延主要發(fā)生在制粉過程,由于一次風(fēng)量和煤粉細(xì)度受運(yùn)行要求限制,該遲延時(shí)間難以克服。表1  典型試驗(yàn)數(shù)據(jù)項(xiàng) 目一次風(fēng)量煤粉細(xì)度80t/h61t/h折向擋板開度30%(粗)折向擋板開度70%(細(xì))上升下降上升下降上升下降上升下降蒸汽產(chǎn)生的純遲延時(shí)間/s71.43171.43242

4、.86157.1557.1585.72107.00128.581.2 滑壓運(yùn)行影響  機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)在滑壓運(yùn)行階段(25%~75%MCR),鍋爐蓄熱能力將隨參數(shù)的變化而變化,變化方向恰好與負(fù)荷需求方向相同;當(dāng)需要增加負(fù)荷時(shí),鍋爐同時(shí)需要吸收一部分熱量來提高參數(shù),使其蓄熱能力增加;反之,在降低負(fù)荷時(shí),參數(shù)降低,釋放蓄熱。這2種結(jié)果都阻礙機(jī)組對(duì)外界負(fù)荷需求的響應(yīng),降低了負(fù)荷響應(yīng)速率。在實(shí)際試驗(yàn)過程中,試驗(yàn)曲線出現(xiàn)了負(fù)荷升降的遲延平臺(tái)(見圖1)。以降低負(fù)荷過程為例,當(dāng)負(fù)荷降至定滑壓切換點(diǎn)后,鍋爐參數(shù)下降,

5、釋放的蓄熱補(bǔ)充了煤量下降所減少的熱量,此時(shí)協(xié)調(diào)控制的調(diào)節(jié)作用雖能促使煤量進(jìn)一步下降,但由于制粉過程的純遲延作用,暫不能影響負(fù)荷變化,負(fù)荷將保持一段時(shí)間(2min左右),再開始較迅速地下降。圖1 負(fù)荷升降遲延示意P—壓力;N—功率;B—煤量1.3 協(xié)調(diào)控制方式  嘉興電廠300MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式示于圖2。實(shí)際上,該系統(tǒng)是一個(gè)以鍋爐跟隨(BF)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)。為協(xié)調(diào)機(jī)、爐間對(duì)負(fù)荷的不同響應(yīng)能力,控制系統(tǒng)采用3個(gè)主要措施:一是在鍋爐側(cè)增加負(fù)荷指令的前饋信號(hào)(比例+積分);二是在汽輪機(jī)側(cè)

6、增加負(fù)荷指令的延遲環(huán)節(jié)(PTn); 三是當(dāng)主蒸汽壓力偏差過大時(shí),增加調(diào)節(jié)汽門動(dòng)作的限制作用。由于PTn這一環(huán)節(jié)的存在推遲了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門動(dòng)作,為鍋爐爭(zhēng)取了儲(chǔ)備能量的時(shí)間,保證了負(fù)荷變化后續(xù)能量供給,有利于能量供求平衡,控制穩(wěn)定,參數(shù)調(diào)節(jié)品質(zhì)良好;另一方面,因調(diào)節(jié)汽門延遲打開,不能充分利用鍋爐蓄熱能力,使負(fù)荷響應(yīng)的純遲延時(shí)間增加,這在操作員設(shè)定負(fù)荷指令時(shí)影響不大,但當(dāng)接受ADS指令進(jìn)行AGC自動(dòng)控制時(shí),中心調(diào)度控制器不能及時(shí)收到負(fù)荷變化的反饋指令,將對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)產(chǎn)生惡劣影響。圖2 CCS原理1.4 鍋

7、爐蓄熱能力的利用  可供利用的鍋爐蓄熱能力主要來自2方面:一是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門迅速關(guān)閉或打開時(shí),造成汽壓突然變化,相應(yīng)改變了汽包壓力和飽和溫度,使汽包蒸發(fā)量突然變化,以適應(yīng)負(fù)荷需求;二是鍋爐受熱面金屬容量的儲(chǔ)存或釋放。后者的完成需要一定時(shí)間,因此無法利用在負(fù)荷指令變化瞬間縮短負(fù)荷響應(yīng)的純遲延;前者盡管在一定程度上可有效地縮短負(fù)荷響應(yīng)的純遲延,但其程度取決于參數(shù)允許偏離設(shè)定值的范圍,受到機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的限制。此外,直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)大遲延環(huán)節(jié),在利用蓄熱能力縮短純遲延時(shí)間的同時(shí)

8、,加大了機(jī)、爐間能量供需的不平衡,使調(diào)節(jié)過程波動(dòng)加大,負(fù)荷響應(yīng)速度減慢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,利用蓄熱能力調(diào)節(jié)過程使負(fù)荷響應(yīng)的純遲延縮短了,而調(diào)節(jié)過程延長(zhǎng)了(見圖3)。圖3 利用蓄熱能力的調(diào)節(jié)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)果1—未利用蓄熱能;2—利用蓄熱能力  綜上所述,由于鍋爐固有的遲延特性,傳統(tǒng)的鍋爐蓄熱能力利用理論在實(shí)際應(yīng)用中受到限制?;瑝哼\(yùn)行鍋爐蓄熱能力的儲(chǔ)存和釋放對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)的負(fù)面效應(yīng),使火電機(jī)組對(duì)負(fù)荷調(diào)度的適應(yīng)性受到一定限制;此外,機(jī)組參數(shù)變化引起的熱應(yīng)力和對(duì)機(jī)組壽命的影響,也在一定程度上限制了負(fù)荷

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