配置双进双出磨煤机的超临界600MW机组主蒸汽温度控制

针对华能沁北发电有限公司(沁北电厂)3号、4号超临界600 MW机组投产后一直存在主蒸汽温度超温且在机组变负荷过程中主蒸汽温度无法自动控制等问题,对主蒸汽温度及分离器入口温度控制、水煤比控制等进行了调整优化。优化后,使得在机组动态/稳态工况下的主蒸汽温度及压力、机组负荷等主要运行参数均能够控制在合理的范围内,提高了机组自动控制水平。     

主蒸汽温度控制系统前馈的优化

针对电网“两个细则”[1]实施下因各电厂提高燃料率的动态超调量对主蒸汽温度控制的影响,基于主蒸汽温度控制动态模型设计了新型主蒸汽温度控制系统的前馈控制器,给出了该控制器的动态配比整定原则和算法,并对该算法进行了模型仿真验证.将前馈控制器用于主蒸汽温度串级控制系统构成主蒸汽温度前馈-串级控制系统,采用该系统对某600 MW机组主蒸汽温度控制系统进行了优化.优化后的控制系统,在机组稳态时主蒸汽温度在±3℃(设定值)的范围内波动;在机组负荷变化率为2.5％MCR时主蒸汽温度在±5℃(设定值)的范围内波动.从而克服了煤量和风量对主蒸汽温度的干扰,消除了“两个细则”实施下提高燃料率的动态超调量对主蒸汽温度的影响.     

超超临界机组水煤比控制策略优化

某厂2×600 MW超超临界机组水冷壁超温严重,施行低氮燃烧器改造后,主蒸汽、再热蒸汽温度波动较大,为此,将水煤比控制策略由原来煤跟水控制修改为水跟煤控制,并在此基础上进行了机组协调控制策略的优化,变负荷过程中采用变参数控制,将动态、稳态控制策略分离,升、降负荷控制参数独立设置。优化后机组水冷壁超温大幅减少,主蒸汽、再热蒸汽温度控制品质提高,主蒸汽压力变化平稳,可为同类型机组控制策略优化提供参考依据。     

提高协调控制系统调节品质的研究

针对协调控制系统缺陷,提出ＰＴｎ模块采用分段、变参数控制,负荷指令前馈信号采用ＰＤ控制规律实现微分时间和强度变参数控制,主蒸汽压力控制器实现积分分段、微分时间和强度变参数控制,在磨煤机一次风量设定值控制回路上引入负荷指令的微分前馈信号等改进措施,大大改善了协调控制系统调节品质,提高了协调控制系统对外界负荷的响应能力和升、降负荷速率,有效抑制了主蒸汽压力的超调,扩大了协调的投运范围。     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动.态矩阵预测(DMC)拄制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出.根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能.以某660 MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强.     

超临界空冷机组协调控制中新型热值校正方法的研究与应用

神华国华定洲发电有限责任公司二期超临界2×660MW空冷机组在不同负荷阶段和环境条件下,汽轮机背压和燃料发热量的变化对机组效率影响很大。采用传统的热值校正方法,在机组变负荷工况下,易使协调控制参数的偏差逐渐积累增大,降低机组的负荷响应速度及运行稳定性。对此,提出了一种新型的热值校正方法,在基于直接指令平衡的协调控制系统基础上,综合考虑了燃料发热量和汽轮机背压对机组效率的影响,以及同等外部环境条件下不同负荷的机组效率差异等因素,对锅炉燃料量指令的关系进行合理校正,以保证机组在不同工况下协调控制系统的控制品质。采用新型的热值校正方法后,机组负荷由600MW降至300MW,汽轮机背压由8.9kPa降至7.8kPa,锅炉主控压力调节器积分输出值由+0.2降至-1.2(受磨煤机停止的影响),机组变负荷结束后主蒸汽压力最大偏差分别为+0.2 MPa和-0.4MPa,未出现由于汽轮机背压下降导致机组变负荷结束后主蒸汽压力偏高的现象;机组负荷由445MW升至495MW,变负荷速率为2%/min,机组负荷响应时间为40s,负荷动态偏差0.5%,主蒸汽压力动态偏差最大为-0.2MPa,稳态偏差接近0。     

基于改进广义预测控制的过热蒸汽温度优化

为保证超(超)临界机组过热蒸汽温度控制品质良好,提出了基于改进粒子群算法的阶梯式广义预测控制方法.首先利用模拟退火算法避免了粒子群算法(PSO)易于陷入局部最优问题,然后将改进后的PSO算法引入广义预测控制(GPC)的滚动优化环节中.建立了锅炉过热汽温的阶梯式广义预测串级控制系统.仿真结果表明,在不同负荷以及变工况下,相比于串级PID和传统广义预测控制,所提出的控制策略使过热汽温控制系统表现出更好的给定值跟随性能、良好的抗干扰性及负荷适应性.     

时间尺度校正在超超临界机组控制中的应用

时间度是描述控制系统快慢特性的定量标尺,可作为控制器参数校正的依据。介绍了采用时间尺度校正的控制系统的结构、时间尺度校正参数的设置和调整方法。将时间尺度校正应用于某1000MW超超临界机组主蒸汽压力控制系统,给出了时间尺度校正的实现方法和调整步骤。该机组深度调峰及正常升降负荷过程的控制效果表明：时间尺度校正是控制系统变参数控制的一种简单有效的手段,可大在减少系统的调试工作量并缩短系统调试时间。     

模型预测控制在超超临界机组AGC协调控制和主汽温控制中的应用

在介绍模型预测控制（MPC）的基础上,提出了基于MPC的协调控制与主蒸汽温度控制方案,并应用于两台660MW超超临界燃煤发电机组。MPC控制效果与原PID控制效果的对比表明,采用MPC控制,负荷控制精度提高,主蒸汽压力偏差减小,变负荷速率提升,最大发电功率增加。该MPC系统已成功运行10个月,机组的电网两个细则考核指标得到很大提高,K_p值从1.5分别提升到2.8和3.5,排名从当地电网中间升为电网第二。     

基于改进型动态矩阵预测的主蒸汽温度串级控制策略研究

在常规PID主蒸汽温度串级控制系统的主控制回路中加入动态矩阵预测(DMC)控制器构成DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统,以实现在非精确数学模型下对具有大延迟主蒸汽温度控制对象进行长时域的预测输出。根据系统的阶跃响应建立了系统的DMC模型,设置了优化函数和预测参考轨迹,并提出了对模型动态矩阵进行实时更新和大延迟校正的改进方法,从而改善了预测控制的动态性能。以某660MW机组为例,对DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统进行仿真试验,结果表明DMC-PID主蒸汽温度串级控制系统较常规PID主蒸汽温度串级控制系统具有更好的稳定性和快速响应性,且抗干扰能力强。