浅谈单元机组的负荷自动控制

浅谈单元机组的负荷自动控制摘要:在本文中,通过对现代大型火力发电机组的负荷控制特点的分析,全面介绍和分析全面的将制动控制系统在单元机负荷的应用做一个介绍和分析。

本文在大型单元机组负荷控制方面,注重强调了像特点、任务以及对象动态特性,基本的单元机组控制方式,组成单元机组协调控制系统的方面,和它所具有的功能以及控制方案。

关键词:单元机组负荷自动控制General Introduction to Load Autocontrol of the Unit AircrewAbstract:in this paper,through the analysis of the modern large-scale thermal power unit load control characteristics,a comprehensive introduction and analysis of automatic control system applied to the unit load.This paper focuses on the characteristics,large unit load control taskand object dynamic characteristics,basic mode of unit load control,composition,function and control method of unit coordinated control system.Key Words:Unit;Load;Automatic control高参数、大容量机组所占电网比例和国民经济发展的趋势呈现正比例增长,电网日负荷曲线随着用电结构的改变出现一些地区的高峰和低谷的峰谷差上升至50%甚至更多,并呈现继续上升的趋势,所以该现象也对单元机组的电网调峰、调频能力提出了更高要求。

而且还继续增加,因此,机组参与调峰能力要求电流,频率调制。

本文重点研究的特点,大型单元机组负荷控制任务和对象的动态特性,对单元机组负荷控制,构成的基本模式,功能和控制单元机组协调控制系统的方法。

With the development of the national economy, high parameter, large capacity generators in the power grid in the proportion of more and morebig, the power structure changes, difference of the peaks and valleys ofdaily load curve of power system increases, the peak valley difference insome areas has reached more than 50%, but also continued to increase,therefore, the requirements of unit has the ability to participate in peak regulation, frequency modulation.But also continue to increase, therefore,the units involved in the peak load capacity requirements of current, frequency modulation. This paper focuses on the characteristics of large, unit load control task and the dynamic characteristics of the object, to the unit load control,the basic model,method of coordinated control system in function and control unit.1 单元机组负荷控制的特点及功能(The characteristics and function of unit load control unit)目前,火力发电厂大容量机组均按单元制方式运行,在机组负荷改变时,可供利用的锅炉蓄热较小,主汽压变化较大。

因此,单元机组负荷控制主要有以下几个特点。

发电机、汽轮机以及锅炉一起构成整个单元机组,该机组的各部件要同时复合电网负荷要求来达到稳定机组运行的目的,因此不做汽轮机和锅炉负荷控制的单独讨论。

由此可以看出,单元机组虽然控制对象复杂,多输入多输出,但是各部分相互联系,是一个整体。

锅炉对电网负荷的适应能力不同于汽轮。

锅炉惯性大,燃烧了改变之后要经理较长延迟时间和大时间常数才会改变机前压力。

汽轮机的惯性却很小,阀门开度被调节之后机组很快发生实发功率的改变。

因此在单元机组适应初级极端的电网负荷要求时,锅炉会释放蓄热量以达到必须的蒸汽量,进而产生大幅度机前压力的变化。

锅炉的蓄热量会跟着单元机组容量的增加而下降,这样就会加剧负荷适应能力和稳定前机压力的矛盾。

单元机组在电网供电质量中的调频能力受到越来越高的要求。

单元机组的发电负荷比例伴随电网容量正比例增长,因此要求其在基本负荷的基础上,还要承担电网一次调频。

在电网稳定性的要求下,两个调频大容量机组在电网火电组的基础上也要在必要的时候进行电网的二次调频。

短语机组负荷控制在电力系统自动化进程中有了进一步的要求。

在供电质量以及电网自动化水平的要求下,使用计算机自动调度系统进行网调,直接负荷控制系统最火电机组发出电网负荷分配指令,这种方式对单元机组负荷控制系统的自动化水平提出更高要求。

为了符合以上几点,负荷控制的过程中,单元机组要做好汽机、锅炉两侧控制动作的协调,来达到能量供给和需求合理平衡的目的,也就是要同时做到以下两点,一是单元机组和单元用户之间以及单元机组的锅炉和汽轮之间各自的能量供求关系的平衡;二是要做到响应负载压力的能力和保证机组稳定。

因此,单元机组负荷控制系统应具有以下功能。

按照电网负荷的变化,以及电网中该机组的地位和经济效益进行大幅度有计划的电网调峰和调频调峰。

为达到快速满足电网要求的目的,根据该机组负荷控制系统对机组负荷设定的频差校正进行瞬间有效的矫正。

当机组运行过程中发生的各种内外扰动,均由稳定机组运行控制系统随时监测并消除,做到锅炉和汽机的能量平衡的维持,保证锅炉内部燃料、送风、引风、给水……各子控制回路的能量平衡与质量平衡。

机前压力稳定是机组运行稳定,也就是机炉间能量保持平衡的标志。

负荷控制系统和别的控制系统之间通讯接口足够完善,闭环控制任务可以完成,能够一直和别的控制系统交换信息。

这些系统有数据采集系统(DAS)、汽机数字电液控制系统(DEH)、锅炉燃烧器管理系统(BMS)、顺序控制系统(SCS)、汽机旁路控制系统(BPS)和网局调度系统等。

2 单元机组负荷控制对象的动态特性(Dynamic characteristics of unit load control object)2.1 锅炉燃烧率阶跃扰动下的动态特性锅炉燃烧率阶跃扰动时,如果保持汽轮机调节汽门开度不变或保持汽轮机的进汽量不变,所得到的主蒸汽压力和输出电功率的响应曲线是完全不同的,这两种情况下的响应曲线示于图3 (a)和图3(b)。

833.jpg┃当汽轮机调门开度保持不变,燃烧率(及相应的给水流量)增加,锅炉蒸发受热面的吸热量增加,汽压经一定迟延后逐渐升高。

由于汽轮机调节汽门开度保持不变,进入汽轮机的蒸汽流量随之增加,从而自发地限制了汽压的升高。

随着的增加,输出电功率也跟着增加。

最终,当蒸汽流量与燃烧率达到新的平衡时,汽压就稳定在一个较高的数值上,实发功率也稳定在一个较高的数值上。

故蒸汽流量、汽压、机组实发功率均为有自平衡能力特性,可以用高阶惯性环节的传递函数来近似描述,也可以用具有纯迟延的惯性环节传递函数来近似描述,只是由于存在中间再热器,的惯性(或纯迟延)要比大。

当汽轮机进汽量保持不变,燃烧率增加经一定的迟延后汽压将逐渐升高,由于用汽量不变(靠不断调整汽轮机调节汽阀开度来实现),机组实发功率不变。

但因蒸汽流量始终小于燃烧供热量,能量供求一直不能平衡,所以,机前压力最终以一定速度增加,表现为无自平衡能力的特性。

的响应特性可以用具有纯迟延的积分环节传递函数来近似描述。

2.2 汽轮机调节阀开度扰动下的动态特性┃D:\a潘小敏\插图\12-1\2当锅炉燃烧率(及相应的给水流量)保持不变,而发生阶跃扰动时,主蒸汽压力和实发功率的响应曲线如图4所示。

汽轮机调节阀开度阶跃增加时,进入汽轮机的蒸汽流量立刻成比例增加,同时汽压也随之立刻阶跃下降(阶跃下降的幅值大小与蒸汽流量的阶跃增加量成正比,也与锅炉的蓄热量大小有关)。

因燃烧率不变,则蒸发量也不变。

只是靠汽压下降而释放一部分蓄热,使蒸汽流量暂时增加,故机组实发功率随蒸汽流量的增加也暂时增加。

最终,蒸汽流量仍恢复到与燃烧率相应的扰动前的数值,主汽压力也逐渐趋于一个较低的稳定数值,实发功率也随蒸汽流量恢复到扰动前的数值。

可见,阶跃扰动下,的动态特性可用比例加一阶惯性环节的传递函数来近似描述,而则可用具有惯性的实际微分环节的传递函数来近似描述。

由以上分析可以看出,当汽轮机调节阀门开度变化时,两个被控量和的响应都很快;而当锅炉燃烧率变化时,和的响应均很慢,这就是单元机组负荷控制对象动态特性的特点,即汽机、锅炉对象动态特性存在较大差异。

3 单元机组负荷控制系统的运行p为机前压力给定值;为机组实发功率;为机前实测汽压。

汽轮机控制器先发出改变调节阀门开度的指令,改变汽轮机的进汽量,实发功率随之变化,迅速与外界功率指令趋于一致。

汽轮机调节阀开度的改变,使机前压力(和汽包压力)随之变化。

这时锅炉控制器根据汽压偏差发出控制信号,改变燃烧率(即燃料量、送风量和引风量相应改变)和给水量……,以便尽快恢复汽压为给定值。

静态时,,。

但由于锅炉对负荷变化的响应速度比汽轮机慢,使机前汽压和汽包压力都有较大程度的变化。

然而,汽压降低所释放出的能量(即蒸汽流量的增加),会迅速满足外界负荷增大的需求,相反汽压升高使蒸汽流量减少,又会迅速减小机组实发功率与外界负荷降低的要求相适应。

因此,锅炉跟随运行方式的优点是对电网的负荷适应性好,能充分利用锅炉蓄能;其缺点为运行稳定性差,不仅当负荷变化时,因锅炉动态响应慢,使汽压波动大,而且在燃烧率扰动(如增加)时,为保持功率,汽机控制器调节其调节阀开度(关小),更使压力波动加剧。