AECS-2000在机组AGC控制中的应用

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北方联合电力有限责任公司包头第一热电厂1号300 M W机组原AGC 控制采用常规负荷前馈+PI D 的有差调节，为响应电网要求，试投运AG C 系统，期间发现AG C 系统受煤质变化（煤种热值变化幅度达30%左右）等影响，调节品质无法满足电网需求，负荷升降速率仅能达到0.4% P E /m i n，若继续提高负荷升降速率则机组主汽压力、温度等参数剧烈波动，严重影响机组安全，鉴于此，北
方联合电力有限责任公司包头第一热电厂与控软自动化技
术(北京)有限公司联手分析了AGC 控制存在的问题及影响AGC调节品质的因素，提出了使用A EC S-2000先进过程控制系统结合现行DC S 控制系统对AGC控制(包括汽机、锅炉控制)进行基于模型预测控制技术及DEB直接能量平衡控制策略的新型AGC控制解决方案改造的建议，使AGC系统调节品质大幅提高，减小机组主要参数波动幅度，确保AGC系统的正常、安全投运。

1 包头第一热电厂#1机组AGC系统现状及分析
包头第一热电厂#1机组未优化前试投运AG C系统期间，实际负荷速率仅能达到1.2 M W/m i n,大负荷变工况时主汽压力波动比较剧烈，偏差最大达到1.3 M Pa，机组主汽压力、主汽温度稳定时间超过50 m in。

通过综合分析，影响该厂#1机组AGC性能的主要包含如下内容：
(1)煤质变化幅度大，设计满发负荷煤量为130 t，实际满发负荷煤量从150～200 t来回变动，机组原有AGC控制采用DIB直接指令平衡控制策略，往往煤质变化影响到主汽压力变化后，锅炉主控指令才开始变化，若此时再遇上AGC要求升降负荷，原有负荷前馈无法匹配新煤质工况，就加剧了主
汽压力波动，导致最后不得不退出AGC控制。

(2)锅炉风煤比曲线与实际燃煤无法匹配，导致送风自动高负荷时投不上，导致进入炉膛的风量无法及时改变，锅炉燃烧变缓。

(3)给煤机纯机械延时太大，煤需求指令下达到给煤机后，30 s后给煤机才开始实际有效增减给煤量，导致制粉系统纯延时变大，燃烧更加缓慢。

(4)锅炉各级减温自动因基建原因使得减温器前后温度测点位置不准确，减温控制的测量信号在调整中不能及时反应减温效果；减温水调门流量特性差，减温调门死区过大，调门开度20%不过量，开度在60%以上阀门到了饱和区，这样的阀门特性无法满足减温自动的调节；减温自动虽是串级调节控制，但对机组负荷波动较大带来的主汽温度变化难以控制，因此常常出现主汽温度在负荷波动20 M W的情况下超温7 ℃～8 ℃的现象。

(5)锅炉汽包水位测量自建厂以来一直存在静态偏差超差的问题。

汽包水位调节在定值扰动下，调节过程时间在3 m in内，稳态偏差为60～80 m m,调节参数有待整定。

2 解决方案
(1)机组主要由于煤质变化频繁、锅炉响应迟缓，惯性大(自然状况下煤——主汽压力影响延时约4 m i n，压力过渡到稳定状态需时约25 m i n)导致锅炉侧能量供给无法满足汽机侧能量需求，加剧汽机和锅炉两个互为耦合关系系统的不匹配程度，影响到负荷响应及锅炉的稳定，最终导致AGC系统无法稳定、达标运行,针对这一现状开发了以能量需求为核心、以模型预测控制为手段的新型协调控制策略，以能量需求消除煤质变化频繁的影响，以模型预测控制消
DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.20.026
AECS-2000在机组AGC控制中的应用
①
华晓虎 王琳 贾晓红
（北方联合电力有限责任公司包头第一热电厂 内蒙古包头 014000）
摘　要：针对北方联合电力有限责任公司包头第一热电厂300 MW级火电机组AGC控制中存在的负荷升降速率偏慢、负荷大幅变动时机组主要参数波动大、无法适应煤质变化等现实问题，该文提出结合模型预测控制技术及DEB直接能量平衡控制策略的新型AGC控制解决方案，并通过AECS-2000先进过程控制系统进行了实施，通过实际应用表明：即便在电网AGC指令反复上下大幅度变动、单边连续大幅度上涨或下降、小幅度微量调整等各种实际工况下，AECS-2000先进过程控制系统均能保证机组AGC负荷升降速率满足蒙西电网1.5% PE/min的要求，且在此过程中，机组主要控制参数平稳变动，保证机组安全、稳定运行。

关键词：DEB 模型预测控制 AGC控制 协调控制 先进过程控制中图分类号：TM621
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2016)07(b)-0026-02
①作者简介：华晓虎(1974,6—)，男，内蒙古呼和浩特人，本科，工程师，研究方向：电气自动化及其应用。

王琳(1978,2—)，男，山东潍坊人，本科，工程师，研究方向：火电厂自动控制。

贾晓红(1969,10—)，女，内蒙古包头人，本科，高级工程师，研究方向：热工自动化。

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除锅炉响应迟缓、惯性大带来的主汽压力剧烈波动，即采用AECS-2000先进控制系统(Advanced Proc es s Control 简称A PC)替代机组原协调控制系统中炉主控部分，简单原理图如图1所示。

(2)送风自动控制优化，修正风煤比曲线，保证锅炉燃烧所需空气量；通过更换风量测量装置及对风量测量信号的
修正提高锅炉总风量的测量准确性，在控制回路中加强负荷
前馈作用，满足机组负荷变化时对风量的需求，加强炉膛氧量的校正作用。

(3)汽包水位测量装置更换为内置差压水位计，克服了环境温度对单室平衡容器及参比水柱内水密度的影响，使信号更稳定，测量的附加误差更小，补偿公式更简单，结果更准确；调整汽包水位控制参数，加强积分作用，减小静态偏差在允许范围内。

(4)两台机组给煤量计量进行改造，更换给煤机称重装置和给煤机控制计算器，提高给煤量计量准确度；给煤机控制改进，优化给煤机保护逻辑，将电机测速装置移位，解决了测速探头易损问题；对于磨煤机制粉系统，对磨煤机磨辊加载油压变化做了简单的自动控制，根据磨煤机煤量变化，及时调整磨煤机磨辊的加载油压，确保磨煤机在负荷变化过程中及时向炉膛提供燃料。

(5)检查核对减温自动控制回路温度信号的测量位置的正确性；严格检修减温水调整门的执行机构，调高阀门动作精度；优化调整控制参数；增加负荷前馈作用，减小主汽压力和蒸汽流量变化对主汽温度和再热蒸汽温度的影响。

3 AEC S-2000先进过程控制系统应用的总结及经济性分析
A EC S -2000先进过程控制系统通过将模型预测控制与DE B直接能量平衡控制策略有机结合，从根本性上解决
了目前火电机组AGC 控制中普遍存在的主汽压力响应滞后大、惯性大、煤质变化频繁等老大难问题，提高机组AG C 调节品质，为电网的稳定运行提供了强有力的保证；同时A EC S -2000先进过程控制系统由于还提供了丰富的主流先进控制模块(如内模控制、协调控制、解耦控制等)和友好的人机交互功能，只需要几个模块的简单组合就能完成十分复杂的过程控制方案，因此适用性强，具有广阔的推广空间。

A E C S -2000先进过程控制系统优化#1机组AG C后的效益分析：该厂#1机组AGC 优化后，机组直接经济效益为电网公司AG C系统考核电量，每月考核电量可由目前被罚电量转为每月被奖励1 000～2 000 M W之间，以上网电价0.3元计算，每月平均约节约30～60万元，1年节约大约360～720万元左右；间接经济性主要体现在机组稳定安全运行，减少机组蒸汽参数波动，减少风、煤、水的波动，延长锅炉管材寿命，减少爆管，年约产生经济效益150万元左右，综合直接和间接经济效益，该厂#1机组AGC 优化后，单台机组年经济效益约为870万元以上。

参考文献
[1] 孙奎明,时海刚.热工自动化[Ｍ].中国电力出版社,2006.[2] 张铁军,吕剑虹,华志刚.机炉协调系统的模糊增益调度预
测控制[J]中国电机工程学报,2005,25(4):158-165.[3] 毕贞福,王文宽,孟祥荣.火力发电厂热工自动控制实用技
术
[Ｍ]．
中国电力出版社,2008.
图1 AECS-2000先进控制系统原理图
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