2016年新編300MW機組擺動燃燒器調(diào)節(jié)再熱汽溫的改進建議

1、300MW機組擺動燃燒器調(diào)節(jié)再熱汽溫的改良建議 肖平'，劉統(tǒng)華'摘要：分析了某300MW機組擺動燃燒器法再熱汽溫控制系統(tǒng)的特點。針對系統(tǒng)中存在的問題，提出了引入摸糊控制技術(shù)改善再熱汽溫調(diào)節(jié)品質(zhì)等改良建議。對擺動燃燒器的使用維護方法作了簡要介紹。    某廠300MW機組鍋爐為亞臨界一次中間再熱、自然循環(huán)單爐膛汽包爐，四角雙切圓燃燒，兩假想切圓的直徑分別為548mm和1032mm。燃燒器采用水平濃淡燃燒器，共15層分為上下兩組。燃燒器可以擺動，上面組為8層，下面組為7層。三次風噴口及頂次風噴口最大擺動±15度。其它噴口最大擺動±3

2、0度。鍋爐采用4套鋼球磨煤機中間儲倉式制粉系統(tǒng)。    過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用噴水減溫，設(shè)置3級噴水減溫器。再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用擺動燃燒器為主，在壁式再熱器和中溫再熱器的左、右連接管上設(shè)置有微量噴水減溫器，作為調(diào)溫的輔助手段，并使兩側(cè)汽溫偏差控制在允許的范圍內(nèi)。為防止再熱器超溫，在壁式再熱器的左、右進口管上設(shè)置事故噴水減溫器，增加了事故噴水調(diào)節(jié)，事故噴水減溫器A/B側(cè)各一個，但調(diào)節(jié)門僅有一個。在低負荷時，可以增大爐膛進風量，作為再熱汽溫調(diào)節(jié)的輔助措施。一、再熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析    再熱汽溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制設(shè)備為美國

3、ABB公司生產(chǎn)的INFI90分散控制系統(tǒng)。           1.1 擺動燃燒器控制    擺動燃燒器控制系統(tǒng)是一個帶前饋信號的單回路控制系統(tǒng)，在再熱汽溫控制中起到經(jīng)常性的調(diào)節(jié)作用。再熱器出口汽溫與手動給定值進行比擬，偏差送到控制器。為提高再熱汽溫在外擾下的控制品質(zhì)，控制回路設(shè)計了由機組負荷和送風量經(jīng)函數(shù)器給出的前饋信號。反應控制信號加上前饋信號，形成對燃燒器傾角的控制指令，這個信號分4路并行輸出，經(jīng)各自的電/氣轉(zhuǎn)換器分別送至鍋爐四角的氣動定位器，最終由汽缸連桿機

4、構(gòu)推動本角的燃燒器改變傾角，以改變爐膛火焰中心位置來改變再熱器的入口煙溫，從而到達控制再熱汽溫的目的。當進行爐膛吹掃時，燃燒器傾角被自動聯(lián)鎖在水平位置。1.2 噴水減溫控制    再熱器噴水減溫控制采用減溫器出口汽溫作導前信號，構(gòu)成串級控制系統(tǒng)。    當擺動燃燒器在自動控制狀態(tài)時，噴水減溫再熱蒸汽溫度的給定值，在燃燒器控制系統(tǒng)給定值的根底上加上燃燒器控制指令經(jīng)函數(shù)發(fā)生器給出的偏置量，目的為當擺動燃燒器有調(diào)節(jié)余地時抬高噴水減溫控制系統(tǒng)給定值，以確保噴水減溫閥門關(guān)死;當擺動燃燒器控制指令接近下限而將失去調(diào)節(jié)余地時，該偏置量應減為零，以便

5、再熱汽溫偏高時噴水閥門接替擺動燃燒器工作;如擺動燃燒器處于手動控制狀態(tài)，該偏置量自動切為零。當鍋爐出現(xiàn)MFT、汽輪機跳閘時，噴水調(diào)節(jié)閥自動聯(lián)鎖關(guān)閉。           1.3 事故噴水控制    事故噴水控制系統(tǒng)是再熱汽溫的輔助控制手段。當再熱汽溫升高，噴水調(diào)節(jié)閥開度到達50%以上或再熱汽溫異常升高到550以上時，應投入事故噴水。事故噴水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。該系統(tǒng)為一個串級控制系統(tǒng)?？刂频哪康氖强焖僬{(diào)節(jié)再熱減溫器前汽溫，從而間接地穩(wěn)定再熱汽溫。導前汽溫選取

6、的是事故減溫器后汽溫。當鍋爐出現(xiàn)MFT或負荷降到低限時，事故噴水閥自動聯(lián)鎖關(guān)閉。二、存在的主要問題    (1)在燃燒器擺動傾角擾動下，再熱器出口汽溫對象的純遲延時間和時間常數(shù)非常大，擺動燃燒器控制系統(tǒng)屬于大遲延系統(tǒng)。因此，鍋爐負荷快速變化時，用傳統(tǒng)的單回路調(diào)節(jié)方案難以快速控制再熱汽溫，造成調(diào)節(jié)滯后明顯。    (2)原設(shè)計未充分考慮擺動燃燒器傾角在不同角度時對再熱汽溫的影響特性，使自動調(diào)節(jié)準確度不高，造成擺動燃燒器長期不能投入自動控制。    (3)原四角布置的擺動燃燒器傾角執(zhí)行機構(gòu)有不同步、卡澀現(xiàn)象，

7、無法有效調(diào)整爐膛內(nèi)燃燒中心區(qū)的位置，到達改變爐膛出口煙溫，調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。三、建議改良方案和實際應用    (1)針對擺動燃燒器控制的大遲延，可采用模糊控制技術(shù)。模糊控制技術(shù)是行為上模擬人的模糊推理和決策過程的一種實用控制方法，在火電廠中早已應用在較簡單、獨立的單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)中。與常規(guī)的PID反應控制相比，模糊控制不僅利用被調(diào)量的當前偏差值作為調(diào)節(jié)的依據(jù)，而且還同時提取當前被調(diào)量偏差的變化速率參與調(diào)節(jié)，具有比例-微分的控制作用，但缺少積分作用。這種模糊控制系統(tǒng)的動態(tài)性能較好，而穩(wěn)態(tài)性能不能令人滿意。在線性理論中，積分控制作用能消除控制的穩(wěn)態(tài)誤差，但動態(tài)響應

8、慢，比例控制作用動態(tài)響應快且能獲得較高的穩(wěn)態(tài)性，又具有較快的動態(tài)響應。所以，對于存在較大遲延的控制對象，把PID控制策略引入模糊控制器，構(gòu)成復合控制，形成優(yōu)勢互補，將有效改善調(diào)節(jié)的動態(tài)品質(zhì)。                    再熱汽溫控制可改良為模糊控制與PID控制相疊加的復合控制方式(圖3)。擺動燃燒器控制與噴水減溫控制回路均采用復合控制策略，其目的是充分利用模糊控制器動態(tài)性能好和PID控制器穩(wěn)態(tài)性能好的優(yōu)點，

9、進一步提高控制回路的調(diào)節(jié)速度，改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。這種復合控制策略在大偏差范圍內(nèi)采用模糊控制，在小偏差范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化為PID控制，采用跟蹤技術(shù)實現(xiàn)二者的無擾切換。模糊控制器可采用二維模糊控制器(圖4)，輸入信號為再熱器出口汽溫和再熱器出口汽溫的變化率。如再熱汽溫變化遲延太大，可采用再熱減溫器后汽溫的變化率作為其中的一個輸入信號，因再熱減溫器后汽溫變化速度快，能及早預測再熱汽溫的變化趨勢，從而提前進行調(diào)節(jié)。    (2)為使擺動燃燒器控制能投自動，需掌握擺動燃燒器傾角對再熱汽溫和排煙溫度的影響。建議以擺 角的水平位置為起點(對應50%的控制指令)，在±30度范圍內(nèi)，

10、試驗確定在不同的負荷段、不同運行工況下，燃燒器不同擺動角度對再熱汽溫、排煙溫度變化量和變化幅度的影響。應注意觀察減溫水量的相應變化量，擬出各自的變化曲線，分析得出各種情況下燃燒器傾角開度的不同調(diào)節(jié)速率，以方便對控制系統(tǒng)的修改，不斷完善。    (3)對擺動燃燒器傾角執(zhí)行機構(gòu)存在的四角不同步現(xiàn)象，建議對燃燒器傾角執(zhí)行機構(gòu)進行改造:將控制氣改為從電氣轉(zhuǎn)換器統(tǒng)一送到4個燃燒器傾角執(zhí)行機構(gòu)定位器(原來分別送到4個燃燒器傾角執(zhí)行機構(gòu)定位器)。同時應加強對燃燒器傾角傳動機構(gòu)的維護和保養(yǎng)，防止卡澀。    (4)根據(jù)模糊控制的原理，某廠實際采用的是

11、Smith預估器和PID調(diào)節(jié)器。Smith預估器具有一定的智能模仿作用(即模糊控制能力)，在微調(diào)減溫水投自動時，調(diào)峰頻繁情況下，再熱汽溫合格率可達85%以上;在帶根本負荷時，再熱汽溫合格率可達95%以上，均較使用PID調(diào)節(jié)器時有很大提高。          四、擺動燃燒器維護    某廠燃燒器擺角控制在很長一段時間里，不能正常使用，主要原因是燃燒器擺動裝置工作環(huán)境和氣缸定位器存在問題。為滿足運行要求，已將執(zhí)行機構(gòu)氣缸定位器改為ABB公司產(chǎn)品，現(xiàn)定位器工作正常，但由于現(xiàn)場環(huán)境太差，必須定期清掃執(zhí)行器周圍的積灰，同時運行中應維持爐膛負壓運行。為保證燃燒器四角擺動在同一平面，在使用一段時間后，應定