燃煤电厂集控运行与机组协调控制

摘 要：燃煤电厂生产要求不断提高，需要加大投入力度，引进更多新形设备与技术，来完善生产系统，并提高系统运行安全性与稳定性。相应随着系统复杂程度的不断增加，对系统运行控制工作有着更为严格的要求，而集控运行方式现在已经被广泛的应用到电厂中，在此基础上在通过机组协调控制，可以通过统一管理调控，来保证生产系统的有效运行。文章对燃煤电厂集控运行以及机组协调控制进行了简要分析。

关键词：燃煤电厂；集控运行；机组协调控制

为满足社会生产生活需求，燃煤电厂机组容量不断加大，相应电网对负荷调节性要求也更高，需要在现有基础上对协调控制系统做更进一步的完善。集控运行是电厂自动化控制的主要方式，其中协调控制也是重要组成部分，以提高电厂生产系统运行稳定性与可靠性为目的，需要结合电厂生产特点，对控制系统的优化进行分析。

1 燃煤电厂集控运行系统分析

集控运行管理系统为电厂指挥监控中心，对机组DCS、辅助车间程控系统PLC等系统的运行数据进行收集，并对所有数据进行分析，并作为历史资料进行存储。集控运行管理实施的对象为整个生产系统，通过对每个环节信息数据的收集、分析，来对下一步管理工作的实施提供数据支持，确保管理工作实施的合理性与有效性[1]。集控运行管理系统为电厂自动化管理的主要部分，将其与机组协调控制相结合，对生产流程进行管理，利用集控管理系统存在的历史数据为基础，来分析不同子系统之间的关系，确定其中存在的不足，采取措施来对生产总系统配置进行优化，消除存在的运行缺陷，并通过实时监控来确保生产活动的正常运行，减少各类故障问题的发生。

2 电厂协调控制系统应用优化方向

2.1 调节器变参数控制

当系统负荷发生变化时，会在一定程度上削弱负荷调节器调节作用，其中起作用的主要为负荷前馈信号。待系统维持到稳定状态后，目标负荷与实际负荷差异较低时，结束前馈信号动态过程。基于此特点，想要缩短达到目标负荷的要求，可以采取改变调节器参数的方式，来增强调节器调节能力。另外，利用目标负荷与实际负荷存在的偏差，可以通过调整校正调节器积分与比例系数参数来缩小，可以有效解决快速动态响应与稳态平稳矛盾。

2.2 给水自动调节优化

2.2.1 中间点温度

为确保中间点温度设定的合理性，可以利用分离器出饱和蒸汽压力对应的温度，以及根据实际运行状态，由操作人员通过手动偏置与减温水比例的方式进行处理。其中，利用减温水流量所占总给水流量比值法进行校正，可以弥补手动偏置处理存在的偏差，使得温度调整合理性更高。

2.2.2 给水流量

生产活动中如果采取手动给水操作，主调节器输出量会随着水量变化而变化，并且给定值也会跟随中间点温度发生变化。而如果选择用自动给水方式操作时，给水流量设定值由中间温度PID来控制实现。PID计算时增加了机组负荷指令、水冷壁出口集箱温度与锅炉主控前馈作用，其中负荷指令目的是确保给水可以与燃料量变化同步，来确保煤水比维持在一定稳定状态[2]。一般情况下，正常机组运行水与各磨组燃料量经验比值稳定，一旦燃料量发生变化，煤水比发生变化，就会造成给水流量增加。

3 燃煤电厂协调控制系统设计方案分析

3.1 软件系统设计

3.1.1 软件架构

主要包括客户端与服务端两层结构，即C/S架构形式，可以通过两端硬件环境优势，合理分配任务管理内容，来控制系统运行成本。承担服务端的为两台服务器，两者之间能够实现数据实时通讯，起到冗余作用，即便其中一台服务器故障，系统也可以通过自动切换的方式转移到另一台服务器端，确保系统安全运行[3]。承担客户端的为操作员站，主要完成客户端信息向服务器的传递，服务器为客户端服务，此种架构形式可以充分发挥客户操作员站处理能力，在客户端处理后再传送给服务器。

3.1.2 功能模块

在对电厂协调控制系统进行设计时，可以将其与集控运行管理系统相结合，通过对各子系统运行状态信息的分析，将其作为协调控制的基础。基于此可以将整个系统的控制模块分为将主控系统、汽机主控、锅炉主控以及子系统等四部分，并且每个模块又分为多个子模块，来实现协调控制系统功能的正常运行。其中，结合燃煤电厂生产特点，重点为汽轮机与锅炉主控系统，主要功能是维持锅炉、汽轮发电机正常运行，在负荷变化率较大情况下，两者之间能够保证能量平衡，来确保主蒸汽压力的稳定，由此可见两者相互联系、相互影响，如果一个出现故障势必会对另一系统的正常运行产生影响。

3.2 硬件系统设计

3.2.1 网络架构

主要包括现场控制层、系统服务层、检测控制層三部分。第一，现场控制层。将现场控制站DPU与数据采集DPU站集中安装在与主控室相邻电子设备室内，主要负责接收传感器、变送器传输的信号，并利用预先设定控制策略进行逻辑运算，将最终结果传输给现场执行器[4]。第二，系统服务层。即系统服务器，利用冗余网实现与监控层计算机、控制器连接，实现收据信息的接收与发送。第三，监测控制层。包括操作工程师站、操作员站等，主要实现与服务器的实时通讯，完成各项信息的传输。

3.2.2 功能模块

（1）主控系统。对电网自动调度系统传输的ACC负荷指令，以及运行人员手动调整负荷指令进行限速、限幅处理。如果机组主要辅机出现运行问题，保证机组能够自动进入相应控制系统，将负荷调整到相应目标值。

（2）锅炉主控系统。可以在自动模式与手动模式下运行，与汽轮机主控系统在机组不同运行条件下来完成控制功能，指令间的锅炉输出与负载匹配关系。锅炉主控系统具有主蒸汽压力闭环控制能力，以及负荷质量前馈控制功能，来确保输入能量符合电厂锅炉节能要求。其中，前馈控制可以起到“一定概调”作用，即对锅炉输入、输出量关系失衡状态进行调整，确保将能量失衡限制在较小范围内。

（3）汽机主控系统。汽机主控是协调控制系统的执行结构，主要负责协调整个汽轮机整体控制控制，完成各项指令的下达，确保汽机生产活动的正常开展，要求其一般情况下应处于自动状态。汽机主控是机组级协调控制系统与DEH等系统的中间层控制系统，下达指令有由DEH来完成汽轮机调速汽门开度的控制，确保可以获得足够的蒸汽量，满足机组负荷要求，并使得生产系统中锅炉与汽轮机能够处于一个相对平衡的状态。其中，在机跟炉模式下，汽机控制对象为主蒸汽压力，而主蒸汽压力由负荷压力函数生成。

4 结束语

燃煤电厂机组运行负荷不断增加，对控制管理系统的要求也更为严格，基于生产实际需求，可以从集控运行管理与机组协调控制角度出发，做好两者的研究分析，提高两者相互联系效果，提高所有子系统运行稳定性与可靠性。

参考文献

[1]侍述成.300MW火电机组协调控制系统在LN2000DCS中的实现

[D].华北电力大学，2012.

[2]郝永利.600MW机组RB控制策略研究[D].华北电力大学，2012.

[3]朱传鹏.1000MW超超临界机组协调控制系统设计及其改进[D].燕山大学，2014.

[4]张鹤飞.600MW亚临界机组协调控制系统仿真研究[D].上海交通大学，2013.

作者简介：陈毅艺，男，广东茂名人，学历：本科，工作单位：广东省粤电集团有限公司珠海发电厂，运行副值，研究方向：机组协调控制与集控运行。