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文章作者：控制系統(tǒng)事業(yè)部 / 田貴明
前言：目前國(guó)家對(duì)高能耗、高污染的機(jī)組采取了比較嚴(yán)格的限制措施，對(duì)不合格機(jī)組采取了整改、技改、拆除等手段，因此對(duì)新?tīng)t型的節(jié)能、環(huán)保鍋爐得到大力提倡，如大型的循環(huán)流化床，尤其是400t/h爐子以上得到了大力的發(fā)展，盡管爐型比較成熟，但是根據(jù)循環(huán)流化床的特性，CCS協(xié)調(diào)、AGC控制也是比較困難的，然而需要有較優(yōu)化的控制策略也是不難的。根據(jù)淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三電廠項(xiàng)目，實(shí)際投運(yùn)一年多，AGC投運(yùn)達(dá)到優(yōu)良效果，在同行業(yè)中處于技術(shù)水準(zhǔn)，以技術(shù)共享為目的，特在端午放假期間編寫(xiě)此文，與各位讀者分享。
關(guān)鍵詞：CFB、協(xié)調(diào)控制、AGC 
田貴明控制部 ，任部門(mén)副經(jīng)理。作者于2002年畢業(yè)后專門(mén)從事自動(dòng)控制專業(yè)，2003年正式開(kāi)始火力發(fā)電的自動(dòng)控制、保護(hù)動(dòng)作等控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，并在很多十萬(wàn)等級(jí)以上機(jī)組取得了比較好的成果，尤其是鍋爐自動(dòng)控制、協(xié)調(diào)控制、AGC、一次調(diào)頻均有較深的理論研究與實(shí)際投運(yùn)經(jīng)驗(yàn)。
前言：目前國(guó)家對(duì)高能耗、高污染的機(jī)組采取了比較嚴(yán)格的限制措施，對(duì)不合格機(jī)組采取了整改、技改、拆除等手段，因此對(duì)新?tīng)t型的節(jié)能、環(huán)保鍋爐得到大力提倡，如大型的循環(huán)流化床，尤其是400t/h爐子以上得到了大力的發(fā)展，盡管爐型比較成熟，但是根據(jù)循環(huán)流化床的特性，CCS協(xié)調(diào)、AGC控制也是比較困難的，然而需要有較優(yōu)化的控制策略也是不難的。根據(jù)淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三電廠項(xiàng)目，實(shí)際投運(yùn)一年多，AGC投運(yùn)達(dá)到優(yōu)良效果，在同行業(yè)中處于技術(shù)水準(zhǔn)，以技術(shù)共享為目的，特在端午放假期間編寫(xiě)此文，與各位讀者分享。
關(guān)鍵詞：CFB、協(xié)調(diào)控制、AGC
一、概述
循環(huán)流化床鍋爐（Circulating Fludized Bed Boiler，以下簡(jiǎn)稱CFB鍋爐）作為一種煤的清潔、高效燃燒技術(shù)自八十年代初進(jìn)入燃煤鍋爐的商業(yè)市場(chǎng)以來(lái)，在中小型鍋爐中已占有了相當(dāng)?shù)姆蓊~。并在技術(shù)日趨成熟的同時(shí)逐漸向更大容量發(fā)展。它是從鼓泡床沸騰爐和化工行業(yè)的循環(huán)流化床工藝發(fā)展而來(lái)的。它具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石爐內(nèi)脫硫、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大等突出優(yōu)點(diǎn)。循環(huán)流化床低成本實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格的污染排放指標(biāo)，同時(shí)燃用劣質(zhì)燃料，在負(fù)荷適應(yīng)性和灰渣綜合利用等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，為煤粉爐的節(jié)能環(huán)保改造提供了一條有效的途徑，并得到大量應(yīng)用。
，CFB 鍋爐燃燒大滯后現(xiàn)象，是一個(gè)非線性、多變化、多變量耦合的控制對(duì)象,其自動(dòng)控制系統(tǒng)需要完成比煤粉鍋爐更復(fù)雜的控制任務(wù)，同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)的控制方法也是不可取的，需要采用較新的控制理念。
二、主要控制范圍
下圖為循環(huán)流化床的主要部件示意圖，不難看出，循環(huán)流化床分為以下幾部分：引風(fēng)、一次風(fēng)、二次風(fēng)、流花風(fēng)、返料、排渣、給煤、爐床、過(guò)熱器、省煤器、空預(yù)器、汽包、水冷壁等主要幾大系統(tǒng)。
從工藝流程我們能夠看出主要自動(dòng)調(diào)節(jié)的常規(guī)的控制子系統(tǒng)有：
爐膛壓力調(diào)節(jié)；
一次風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)；
二次風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)；
流化風(fēng)控制系統(tǒng)；
床層料位控制調(diào)節(jié)；
給煤燃燒控制調(diào)節(jié)；
汽包水位控制調(diào)節(jié)；
蒸汽溫度控制調(diào)節(jié)；
石灰石脫硫控制調(diào)節(jié)；
以及其他輔助自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如燃油壓力、吹灰蒸汽壓力。
單從子系統(tǒng)控制還無(wú)法滿足整臺(tái)機(jī)組系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，更不能滿足電網(wǎng)的自動(dòng)發(fā)電控制，因此還必須有以下協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：
DEH與CCS協(xié)調(diào)控制接口系統(tǒng)；
負(fù)荷控制中心；
負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)；
控制回路保護(hù)系統(tǒng)；
輔機(jī)聯(lián)鎖動(dòng)作保護(hù)系統(tǒng)，主要為RB，快速甩負(fù)荷；
機(jī)爐協(xié)調(diào)保護(hù)系統(tǒng)；
一次調(diào)頻負(fù)荷補(bǔ)償控制系統(tǒng)；
三、總體設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)
把整臺(tái)機(jī)組作為整體考慮，不難分析，上面以LMCC（負(fù)荷指令控制中心）、燃燒協(xié)調(diào)、各控制子系統(tǒng)、參數(shù)耦合為主的幾大部分組成，然而LMCC和協(xié)調(diào)燃燒又為整個(gè)控制系統(tǒng)的大腦，它接收AGC指令，指揮和控制、管理各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。如果只靠接收上級(jí)指令，會(huì)使整個(gè)控制會(huì)偏差加大，因此必須在整個(gè)協(xié)調(diào)過(guò)程中必須有一個(gè)實(shí)際負(fù)荷的反饋系統(tǒng)，通過(guò)各種工況的試驗(yàn)、研究，定性為專家分析控制系統(tǒng)，它只針對(duì)本機(jī)組而言，對(duì)其他機(jī)組可能會(huì)有一些借鑒作用，照搬照抄反而可能會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的惡化，因此我們稱之為專家控制系統(tǒng)，只為本臺(tái)機(jī)組控制服務(wù)的。
四、具體功能描述
下圖為實(shí)際投運(yùn)后的LMCC協(xié)調(diào)控制管理中心。
主控畫(huà)面主要分為以下幾個(gè)部分進(jìn)行監(jiān)視與控制：
實(shí)時(shí)曲線部分：能夠直接、醒目地查看機(jī)組半小時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)；
重要參數(shù)部分：顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用分類、重點(diǎn)的模式標(biāo)示出重要參數(shù)的工況；
數(shù)據(jù)指令部分：通過(guò)輸入窗口進(jìn)行指令、速率、偏置的設(shè)定；
系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制部 分：主要在投入AGC前，完成個(gè)主要系統(tǒng)的接口的投入自動(dòng)；
LMCC狀態(tài)指示部分：主要顯示機(jī)組的協(xié)調(diào)狀態(tài)；
LMCC指令控制部 分：根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行；
DEH閥門(mén)流量圖部分：主要查看指令、反饋之間是否運(yùn)行一致。
控制系統(tǒng)設(shè)有四種運(yùn)行方式：
（1）協(xié)調(diào)控制運(yùn)行方式：汽機(jī)側(cè)的壓力調(diào)節(jié)器處于跟蹤，汽機(jī)功率及鍋爐壓力調(diào)節(jié)器均投入自動(dòng)；
（2）爐跟機(jī)控制運(yùn)行方式（BF）：鍋爐自動(dòng)調(diào)壓，汽機(jī)手動(dòng)（調(diào)功）運(yùn)行方式；
（3）機(jī)跟爐控制運(yùn)行方式（TF）：汽機(jī)自動(dòng)調(diào)壓，鍋爐手動(dòng)（調(diào)功）運(yùn)行方式；
（4）機(jī)爐手動(dòng)運(yùn)行方式。
鍋爐燃燒自動(dòng)中前饋信號(hào)尤其重要，這個(gè)反映鍋爐是否能夠快速升降負(fù)荷的關(guān)鍵，這就需要下面四種信號(hào)作為有效前饋信號(hào)進(jìn)行處理：
（a）功率指令信號(hào)作前饋信號(hào)；
（b）P1×PS/PT 作前饋信號(hào)；
（c）調(diào)速級(jí)壓力P1作前饋信號(hào)；
（d）供求能量平衡*燃煤效率系數(shù)。
上述中，功率指令信號(hào)作為前饋信號(hào)調(diào)節(jié)，P1×PS/PT 次之，P1最慢。但四種信號(hào)互相補(bǔ)償，達(dá)到了快速而又不過(guò)調(diào)的目的。
當(dāng)單元機(jī)組運(yùn)行協(xié)調(diào)控制方式情況良好時(shí)，可通過(guò)LMCC面板選擇協(xié)調(diào)控制運(yùn)行方式。此時(shí)，機(jī)側(cè)的壓力調(diào)節(jié)器處于跟蹤，機(jī)側(cè)的功率調(diào)節(jié)器及爐側(cè)的壓力調(diào)節(jié)器均投入自動(dòng)。
汽機(jī)功率調(diào)節(jié)器投入閉環(huán)控制，DEH作為DCS控制的執(zhí)行器，由DCS控制，控制汽機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度，滿足外界負(fù)荷的需求。
協(xié)調(diào)控制方式下，鍋爐壓力調(diào)節(jié)器引入按負(fù)荷指令與頻差的合成信號(hào)（ 
，δ為一次調(diào)頻不等率系數(shù)）經(jīng)函數(shù)模塊 修正后作為前饋信號(hào)，主汽壓力進(jìn)行閉環(huán)控制，前饋信號(hào)中的 模塊的作用是將負(fù)荷指令轉(zhuǎn)換成數(shù)值上與燃料、風(fēng)量（尤其是一次風(fēng)，二次風(fēng)作為配合補(bǔ)充）相匹配的合適指令，
實(shí)為微分環(huán)節(jié)，以使前饋信號(hào)具有較合適的動(dòng)態(tài)特性。
實(shí)為微分環(huán)節(jié)，以使前饋信號(hào)具有較合適的動(dòng)態(tài)特性。 控制系統(tǒng)靜態(tài)時(shí)，燃料調(diào)節(jié)器的入口偏差信號(hào)為0，則有：
如果LMCC面板上的AGC按鈕在投入狀態(tài)，即負(fù)荷需求站處于自動(dòng)狀態(tài)，控制系統(tǒng)接受ADS（電力調(diào)度中心）負(fù)荷指令，參與電網(wǎng)AGC運(yùn)行，AGC按鈕不在投入狀態(tài)，負(fù)荷由操作員設(shè)定或增、減調(diào)整。
爐跟機(jī)方式(機(jī)手動(dòng)（調(diào)功），爐自動(dòng)調(diào)壓)、機(jī)跟爐方式(爐手動(dòng)（調(diào)功），機(jī)自動(dòng)調(diào)壓)均為協(xié)調(diào)的一個(gè)子系統(tǒng)，因此各自完成自身作用即可。
機(jī)組的滑壓運(yùn)行是協(xié)調(diào)運(yùn)行一個(gè)重要運(yùn)行模式。它是指汽機(jī)調(diào)門(mén)接近全開(kāi)，機(jī)組要求的壓力與實(shí)際負(fù)荷指令形成的配比關(guān)系，需要保證機(jī)組的在最小的壓力損耗前提下做的功。他是根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行的一個(gè)修正曲線。
五、總結(jié)分析
經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和完善，尤其是專家分析控制子系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，有機(jī)的結(jié)合和修正其他各子系統(tǒng)的偏差，能夠很好滿足鍋爐的燃燒的穩(wěn)定性，同時(shí)能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷需求。解決了AGC的自動(dòng)投入難、AGC考核多的問(wèn)題。
作者介紹：
田貴明
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展會(huì)城市：鄭州市展會(huì)時(shí)間：2025-05-09