母管制机组母管压力负荷分配协调控制方案.docx

母管压力综合控制方案
1概述
蒸汽母管作为并列运行母管制锅炉的核心装置之一，母管压力的控制效果直接影响锅炉运行状况和煤粉利用率。然而母管压力参数具有滞后时间长、内外干扰大等特点，控制难度较大，已成为广大热电厂的主要攻关课题。因此，中控经过长期研究论证，提出了负荷分配、前馈、非线性综合控制策略。该控制策略的主要原理是根据主设备运行工况自动区分内外扰动类型，并依据扰动强弱判断燃烧稳定状态。
2内外扰动
锅炉运行时蒸汽压力是否稳定,取决于锅炉蒸发量和外界负荷两个方面。只有锅炉蒸发量等于外界负荷所需要的蒸发量时,汽压才能维持稳定。影响汽压变化的因素有以下两点：一是锅炉外部的因素,称为“外扰”;二是锅炉内部的因素,称为“内扰”。
1）外扰
外扰主要是指外界负荷的正常增减及事故情况下大幅度减负荷。当外界负荷突然增加,而锅炉的燃料量未来得及增加时,汽压将下降；当外界负荷突然减少时,汽压则上升。
在母管制系统中,当外界负荷变化时,并列运行的各锅炉汽压将受到一定的影响,其后果与外界负荷变化的剧烈程度、各炉特性和各炉所处位置有关；当外界负荷不变时,并列运行锅炉之间的参数变化也将互相影响。例如：某一台炉由于汽压下降,而影响其它炉汽压也下降,此亦属外扰因素。
2）内扰
内扰是指锅炉机组自身因素引起的汽压变化。主要包括炉内燃烧工况的变化(如燃烧不稳定等)和锅炉工作情况(如热交换)的不正常。燃烧不稳定的原因很多,如煤质、入炉粉量、煤粉细度、风粉配合、风量风速变化、炉内结焦、炉内漏风、制粉系统故障、油压、油质、油温变化等,这些都会降低传热效果,影响蒸发量。
3）内扰和外扰的判断
不论是内扰还是外扰,汽压的变化总与蒸汽流量的变化密切相关。因此,在锅炉运行中,可根据汽压和蒸汽流量的变化,来判断引起汽压变化的原因属于内扰还是外扰：
汽压与蒸汽流量变化的方向若相反,则属外扰。
汽压与蒸汽流量变化的方向若相同,大多数是内扰所致。
对单元机组运行而言,燃料量减少,蒸汽量下降,而炉的蒸汽流量反而增加。此过程,初期受内扰,后期则兼受外扰。
3常规燃煤锅炉母管压力
常规的燃煤锅炉母管压力/给粉调节系统设计方案多以母管压力为校正调节器，与各调压炉的热负荷调节器构成了串级调节系统。母管压力校正调节器根据母管压力的偏差值，将热负荷要求分配给各调压炉。母管压力校正调节器及热负荷调节器均采用常规PID控制。事实证明，该方案很难取得良好控制效果，具体原因如下：
母管压力信号时滞大。并列运行的锅炉压力藕合现象严重，不能快速跟踪负荷的变化。并列运行的锅炉越多，则时滞越大。
热量信号难以准确整定。由于每台锅炉炉膛的煤粉进量缺乏很好的计量手段，通常以热量信号作为煤粉量的间接反应。但蓄热系数在实际应用中难以整定，导致在调试中控制系统不能正确区别内外扰动。
4中控的母管压力负荷分配控制
主蒸汽母管压力的调节实质是对进入蒸汽母管流量或各锅炉蒸发量的调节。汽压过高、过低或者急剧变化,对锅炉机组以及整个发电厂运行都是很不利的。因此应加强对汽压的控制并限定其波动范围。汽压变化是不可避免的,但应及时地、正确地调整燃烧状态,以尽快恢复汽压稳定。
对并列运行机组,应根据设备的运行特性确定一台或几台炉作为调压炉,以应付外界负荷的变化。而其它炉作为定负荷炉，进行固定热负荷燃烧的风煤自动控制，并实现炉内扰动的稳定控制。
母管压力控制的负荷指令必须经过温度压力补偿运算,以消除由外扰产生的假负荷量对母管压力控制的逆转反应。
针对母管制锅炉的强耦合特点,中控提出压力协调控制方案,即对相邻调压炉的压力负荷偏差阀值进行自动平衡分配或手动修正,以抑制因调压炉间压力及流量偏差而产生的互相干扰。
5中控的燃烧前馈及非线性复合控制
前馈及非线性复合控制调节方案为使给粉机转速能够快速跟踪负荷的变化，在控制回路中引入了主汽流量前馈控制。为了避免给粉机转速的大幅度波动，引入了汽包压力前馈控制；而为了保证给粉控制回路在稳态、动态情况下均能达到良好的控制指标，控制过程要注意区分燃烧系统所处的状态——稳态和动态，对内部扰动和外部扰动引起的动态过程分别选用不同的控制器。
1）总体控制及前馈
控制器1：外环调节器，控制母管压力，其输出sp_dq为所有调压锅炉的总负荷给定。该值乘以各调压炉的负荷分配系数即为该炉的负荷给定。负荷分配系数满足如下条件：
∑i=1.0，i=0，1，···，boiler_num-1；
40<i<0.60；
对于该项目，0代表#3锅炉负荷分配系数，1代表#4锅炉负荷分配系数。
控制器2：内环调节器，控制锅炉负荷，其输出u2为给粉机转速。
主蒸汽母管压力协调控制系统的控制框图如图1所示。

图１母管压力协调控制系统原理框图

框图中符号说明：
G1(S)：母管系统压力对负荷的传递函数；
G2(S)：锅炉负荷对燃料量的传递