熱量信號在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

本文格式為Word版，下載可任意編輯——熱量信號在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用常用汽包壓力的函數(shù)是需要修正的。

常用汽包壓力函數(shù)公式為：

式（3）中：f（p1）為汽機一級壓力的函數(shù)，代表主汽流量；f（pt）

為汽機調(diào)理級壓力的函數(shù)。

在大型火力發(fā)電廠中，主汽流量一般不用流量孔測量，由于它造成的節(jié)流損失是十分大的。尋常狀況下，可采用汽機調(diào)理級壓力或高加缸排汽壓力計算主汽流量，也就是所謂的“無孔板測量〞。

實際熱量信號與理論熱量信號不同。在實際應(yīng)用中，熱量信號能夠反映汽機負荷的變化。正是由于這一點，當調(diào)門開啟或關(guān)閉時，熱量信號也會發(fā)生變化。在自動調(diào)理的過程中，恬當?shù)匾眠@一變化量能快速響應(yīng)鍋爐給粉量的變化。但是，要注意的是，假使作用不當，就會導致鍋爐燃燒波動，自動調(diào)系統(tǒng)發(fā)生震蕩，需要多個調(diào)理周期才能穩(wěn)定下來。

3.1BMS規(guī)律判斷錯誤

在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)（以下簡稱“BMS〞）中，爐膛瞬時給粉量是一個十分重要的過程變量，它關(guān)系著油層的投入、煤層的點火能量和煤層的跳閘等。在CCS中引入熱量信號，讓它取代瞬時給粉量，給鍋爐的燃燒管理工作帶來了大量不便，主要表現(xiàn)為以下2點：①熱量信號與瞬時給粉量相比，其遲延性較強，推遲了油層的投入和煤層的跳閘時間，嚴重要挾著鍋爐的運行安全。當進入爐膛的瞬時給粉量發(fā)生變化時，要等它完全燃燒使汽機一級壓力發(fā)生變化后熱量信號才會發(fā)生變化。譬如，當某層或某幾臺給粉機出現(xiàn)故障時，瞬時給粉量會發(fā)生變化，使爐內(nèi)燃燒受到?jīng)_擊。這時，BMS應(yīng)迅速投入油層穩(wěn)定燃燒。但是，由于使用的是熱量信號而不是給粉量，所以，BMS只會根據(jù)熱量信號的變化決定是否投油穩(wěn)燃，這時的熱量信號不會發(fā)生太大的變化。即使爐內(nèi)燃燒瞬間惡化，BMS也不會投油穩(wěn)定燃燒。②熱量信號受汽機負荷變化的影響，使用后往往會出現(xiàn)油層誤投的問題。由相關(guān)分析可知，汽機調(diào)理門開度的變化可能是調(diào)理指令造成的，也可能是調(diào)理門自發(fā)擾動造成的。但這并不重要，重要的是當調(diào)理門開度發(fā)生變化時，會導致熱量信號發(fā)生變化。例如，當汽機調(diào)理門發(fā)生擾動或作汽機閥門抖動試驗時，鍋爐負荷保持不變。由于高調(diào)門開度變小，所以，熱量信號就會受弱。當熱量信號低于某一值時（例如50%，視BMS內(nèi)部的聯(lián)鎖定值而定），BMS就會發(fā)出投油穩(wěn)定燃燒的指令。此時，鍋爐燃燒未發(fā)生任何變化，當然也無需投油穩(wěn)燃。這樣做，一方面，會浪費燃油；另一方面，會增加鍋爐的出力，導致主汽起壓，甚至還會導致汽包水位發(fā)生猛烈的變化。這些都是熱量信號取代瞬時給粉量造成的。

3.2無法保證常使暫態(tài)下的風煤比

風煤比對于爐膛的燃燒十分重要，在設(shè)計調(diào)理系統(tǒng)時，要注意保持爐膛燃燒所需的風煤比。要想增加燃料，就要先增加風量；要想減小風量，就要看其是否受燃料量的制約；要想保證風煤比，就要保證富風燃燒，這也是大型鍋爐防爆標準方案之一。受使用熱量信號取代了給粉量后，原來的風煤比變成了風與熱量信號的配比，使得原本不太好控制的風煤比更加繁雜。

從圖1中可以看出，當機組以投全協(xié)調(diào)方式運行時，送風機遇接收鍋爐主調(diào)的指令調(diào)理送風量，使送風量與鍋爐指令相匹配，燃燒主調(diào)接收鍋爐主調(diào)的指令，使燃燒量與鍋爐指令相匹配。但是，熱量信號與給粉量是相差很大的，譬如，當機組負荷增加時，鍋爐、汽機指令都會增加，汽機調(diào)門開大。鍋爐指令增加會使送風主調(diào)輸出增加，鍋爐送風量增加。對于燃燒主調(diào)來說，這種狀況是很繁雜的。鍋爐指令增加會增加燃料主調(diào)的設(shè)定點，但是，在汽機主調(diào)指令增加的同時也會增加熱量信號，燃燒主調(diào)的控制變量也就相應(yīng)增加了。假使汽機主調(diào)的動作比鍋爐主調(diào)快，那么，燃料量不會增加，反而還會減少。這時，風量將比燃料量大，不利于鍋爐的安全、經(jīng)濟運行。在實際工作中，汽機增負荷基本上沒有延遲，熱量信號比鍋爐指令增加得快，特別是當系統(tǒng)要求機組負荷快速增加時；相反，當機組減負荷時，會導致燃料量過剩。

3.3加大調(diào)理系統(tǒng)的整定難度

當機組負荷增加時，在增加汽機主調(diào)的同時，熱量信號的增加大于鍋爐主調(diào)的增加，那么，燃料主調(diào)的輸出反而會減小，進而降低鍋爐出力，導致主汽壓降低。這時，就要關(guān)小調(diào)門。當熱量信號小于鍋爐指令時，燃料量才能增加。這樣做，雖然減緩了增負荷的速率，但會使系統(tǒng)產(chǎn)生不必要的振蕩。假使調(diào)理系統(tǒng)使用的是給粉量，就不會發(fā)生這種問題。因此，使用熱量信號的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其整定難度很大。這里的“難度大〞是指在整定燃料主調(diào)時，要充分考慮汽機的調(diào)理特性；相反，在整定汽機調(diào)理參數(shù)時，要充分考慮它對燃料主調(diào)的影響。

4熱量信號應(yīng)用方案

由上述分析可知，熱量信號在CCS中發(fā)揮著巨大的作用，它能保證協(xié)調(diào)系統(tǒng)正常運行。盡管其在應(yīng)用過程中還存在不足，但只要合理使用并輔以其他信號加以修正，就能保證CCS和BMS的正常運行。

4.1熱量信號有利于消除內(nèi)擾

在CCS中，當機組負荷和主汽壓力處于穩(wěn)態(tài)，有利于消除熱量信號的內(nèi)擾。熱量信號的形成如圖2所示。

從圖2中可以看出，從給粉特性到汽機特性的一系列傳遞函數(shù)，當某一傳遞函數(shù)發(fā)生變化即產(chǎn)生內(nèi)擾時，熱量信號都會發(fā)生變化，而且熱量信號的變化是個負反饋環(huán)節(jié)。熱量信號的變化會導致燃料調(diào)理器在主汽壓和機組負荷未發(fā)生變化時就進行調(diào)理。這說明，引用熱量信號后，協(xié)調(diào)系統(tǒng)消除內(nèi)擾的能力會加強。

當給粉機的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，熱量信號也會發(fā)生變化，只是這一變化比瞬時給粉量的變化晚。也就是說，熱量信號對給粉量擾動消除能力的影響比較小。但是，對于汽機調(diào)理級和汽包壓力的變化，熱量信號的反映比較快，即熱量信號在消除汽機調(diào)理級和汽包壓力擾動方面的能力比較強。

4.2熱量信號在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

一般來說，直吹式制粉系統(tǒng)中設(shè)有計量式電子皮帶秤，用它可以測量磨煤機的給煤量。在設(shè)計協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的過程中，往往用給煤量來代替瞬時燃料量。由于給煤量與瞬時給粉量相比有一定的延遲性，而且動態(tài)特性又有較大的區(qū)別，所以，它的調(diào)理特性并不好。引入熱量信號后，不僅能提高調(diào)理系統(tǒng)消除內(nèi)擾的能力，還能提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時的自平衡能力。熱量信號在給粉量測量系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖3所示。

圖3設(shè)計了一個跟蹤回路，當機組負荷變化率較小時，可投入熱量信號調(diào)理回路。當給煤量發(fā)生擾動時，燃料調(diào)理器會快速調(diào)理相關(guān)參數(shù)；當調(diào)理級壓力、汽包壓力發(fā)生擾動時，熱量信號調(diào)理器會快速消除擾動；當機組負荷變化率較大時，熱量信號調(diào)理器處于跟蹤狀態(tài)，繼而圖3所示的控制系統(tǒng)就蛻變成了只使用燃料量的調(diào)理系統(tǒng)。

在整定過程中，假使單獨使用熱量信號調(diào)理系統(tǒng)，汽機調(diào)理器的作用強度會比較小。當汽機的動作