协调控制系统在大唐托克托电厂600MW机组的应用

节后期的燃料量的作用，用以克服大负荷变动时后 期加煤不足的问题。在托电的项目中第一个惯性环节 的 Ｔｉ 值为 ２０ ｓ，第二个惯性环节的 Ｔｉ 值为 ２４０ ｓ。
（４） 图 ２ 中函 数 Ｆ（ｘ）的 参 数 的 范 围 应 该 在 ０．０５～０．１５ 之间，具体的数值要通过试验取得。
（５）前馈回路改进后的前馈比例简化计算：在 ＬＤＣ 机组负荷指令变动动态过程开始时，功率和燃 料同时增加，炉主控前馈比例为原设计参数的 ０．９ 倍加上增加的前馈值（０．０５～０．１５），即动态过程开始 阶段所需的燃料量和风量，９０％～１０５％由前馈完成。 在动态过程结束后，增加的前馈值趋于 ０（何时趋于 ０ 取决于惯性环节参数的设置），在炉主控的输出 中，前馈比例为 ０．９，而剩下的 １０％和超调部分由调 节器来完成。
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表 １ 试验结果
４．３．２ 机主控压力指令修正 在 ＣＣＴＦ 方式下，改进的思路是将炉侧调节功
率偏差按一定比例负向加到机主控压力指令回路 中，当功率偏离设定值达到一定范围时，功率的负向 偏差将一定系数（或分段函数）修正机主控的压力 指令。由于机侧的电调响应较快，实际功率偏差很快 减少，从而反向抑制炉侧功率偏差的增大，起到辅助 锅炉调功率的作用。改进后的信号回路见图 ５。
（１）对原有的 ＬＤＣ 前馈进行函数处理，基本控 制在 ０．７～０．９ 之间，调试中按照试验结果对函数的 参数进行修正。
（２）增加 ＬＤＣ ＴＡＲＧＥＴ 和实际负荷指令的正 偏差前馈，在负荷变化过程中适当对燃料和风量进 行一定的过调，用以弥补制粉系统和锅炉的纯延迟 导致的压力大范围波动，当然要注意风量和燃料的 交叉控制。
（１）压力功率能准确调节，功率、压力稳态曲线 平稳；
（２）负荷变动时，燃料、汽温波动相对较大，功 率曲线波动，压力曲线平稳；
（３）机侧受电网周波干扰大； （４）因功率波动对给水影响大。 ３．２．４ ＣＣＢＦ 是以锅炉跟随为基础的协调方式，即 机主控按功率目标单元（ＬＤＣ）的负荷指令自动调节 发电机功率，锅炉按 ＬＤＣ 主汽压力设定要求自动维 持主汽压力的稳定，炉侧主控有 ＬＤＣ 前馈。特点有： （１）压力功率能准确调节，可按设计压力曲线 滑压运行，功率、压力稳态曲线平稳； （２） 负荷变动较大时，燃 料 、汽 温 波 动 相 对 较 大，压力曲线波动，功率曲线平稳； （３）机侧受电网周波干扰小。
５４０ ℃，再热器的进、出口温度为 ３２３ ℃、５４０ ℃。 控制系统主要采用美国西屋公司制造的
ＯＶＡＴＩＯＮ 分 散 控 制 系 统 ， 主 要 完 成 ＣＣＳ、ＭＣＳ、 ＦＳＳＳ、ＳＣＳ、ＤＡＳ 系统等功能。
２ 协调控制系统
协调控制系统主要采用由美国西屋公司过程控 制部设计的控制策略，最初的逻辑除了在负荷指令 运算回路作了相应的改进，其他部分与西屋公司投 入的其他协调系统相同。该控制系统根据负荷运算 可分为以下 ７ 种方式： ２．１ 基本方式（ｂａｓｅ）：锅炉主控和汽机主控均在手 动方式下运行，这种情况大多是在机组启动不久或 在一些特殊的工况下。 ２．２ 锅炉跟随方式 １（ＢＦ１）：锅炉主控投入自动调 节机前压力，汽机主控为手动方式。在这种方式下电 调可以处于 ｌｏｃａｌ 方式，也可以处于 ｒｅｍｏｔｅ 方式，由 运行人员在机主控面板上手动操作。 ２．３ 汽机跟随 １（ＴＦ１）：汽机主控投入自动调节机 前压力，锅炉主控为手动调节功率。在这种方式下， 燃料主控可处于手动方式，也可处于自动方式，由运 行人员在炉主控面板上手动操作。 ２．４ 锅炉跟随 ２（ＢＦ２）：锅炉主控投入自动调节机 前压力，汽机主控投入自动，根据 ＬＤＣ 指令的前馈 调节燃料来维持功率。在应用中，这种方式只是一个 过渡过程，在其他许多电厂已取消了此功能。 ２．５ 汽机跟随 ２（ＴＦ２）：汽机主控投入自动调节机 前压力，锅炉主控投入自动，根据 ＬＤＣ 指令的前馈 调节燃料来维持功率。
参数
主汽压力／ＭＰａ 汽包水位／ｍｍ 炉膛负压／Ｐａ 过热汽温／℃ 再热汽温／℃
１００ ＭＷ 的变动
２００ ＭＷ 的变动
稳态最大 动态最大 稳态最大 动态最大
误差
误差
误差
误差
±０．２
±０．４５
±０．２
±０．５
±３０
锅炉岛为引进美国 ＡＢＢ－ ＣＥ 燃烧工程公司技 术设计制造的 ＨＧ－ ２００８／１７．４－ ＹＭ４ 型亚临界、一次 中 间 再 热 、单 炉 膛 、Π 型 布 置 、四 角 切 圆 燃 烧 、平 衡 通风、全封闭、固态排渣、强制循环汽包型燃煤锅炉， 燃料为烟煤。配备 ６ 台 ６０％容量的送、引风机和一 次风机。６ 台磨煤机设计为 ５ 台可带额定负荷运行， 另外 １ 台备用。在额定工况下，过热器出口温度为
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ＩＮＮＥＲ ＭＯＮＧＯＬＩＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ
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协调控制系统在大唐托克托电厂
６００ ＭＷ 机组的应用
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ６００ ＭＷ Ｕｎｉｔｓ ｉｎ Ｄａｔａｎｇ Ｔｕｏｋｅｔｕｏ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ
赵志刚，康海东
（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古 托克托 ０１０２０６）
［摘要］ 介绍了内蒙古大唐国际发电有限责任 公司 ６００ ＭＷ 发电机组所采用的西屋机炉协调控制 系统的设计性能、响应特点及实际应用情况，详细阐 述了根据机组的运行情况进行的技术改进方案和试 验情况，并对改进系统投入后的调节性能进行了陈 述与评价。
托电作为华北电网的主力电厂，由于 ＡＧＣ 的投 入，为了能使机组按照电网的要求达到较快的功率 响应（负荷变化率为 １２ ＭＷ／ｍｉｎ），把 ＣＣＢＦ 作为日 常运行的主要控制方式。
４ 协调控制系统的技术改进
３．２ 协调系统的主要模式及其特点 ３．２．１ ＴＦ２ 是一种基本的协调运行方式，是指在机 组发生主要辅机跳闸（ＲＵＮＢＡＣＫ）或处于异常需要 降出力（ＲＵＮＤＯＷＮ）时所采用的一种运行方式。这 时协调控制系统一方面要根据 ＬＤＣ 的前馈输出（一 定的负荷对应一定的燃料量）来调节煤量，将负荷快 速地降到目标值，另一方面要保证机前压力的稳定。 由于其负荷控制回路没有形成闭环，所以在这种方 式下机组实际达到的负荷和 ＬＤＣ 计算的目标负荷 不一定相同，但对于处于异常情况下的机组来说却 不失为一种既简单、又有效的控制策略。 ３．２．２ ＢＦ２ 仅仅是一种过渡的协调控制方式，机组 不能长期在这种方式下运行，应尽快地投入协调方 式或者退出这种方式。 ３．２．３ ＣＣＴＦ 是以汽机跟随为基础的协调方式，即
［收稿日期］ ２００５－ ０７－ １５ ［作者简介］ 赵志刚（１９７１－ ），男，内蒙古人，毕业于内蒙古工业大学，学士学位，工程师，从事热力控制工作。
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２．６ 以锅炉跟随为基础的协调控制系统（ＣＣＢＦ）： 汽机主控投入自动维持功率平衡，锅炉主控投入自 动主要维持压力平衡，同时两者协调配合用以维持 机炉间的能量平衡。 ２．７ 以汽机跟随为基础的协调控制系统（ＣＣＴＦ）： 汽机主控投入自动用于维持压力平衡，锅炉主控投 入自动维持功率平衡，同时两者协调配合，用以维持 机炉间的能量平衡。
在以上 ７ 种方式中，ＢＦ２、ＴＦ２、ＣＣＴＦ、ＣＣＢＦ 其 中 任 意 １ 种 方 式 投 入 运 行 ， 都 称 ＬＤＣ（ＬＯＡＤ ＤＥＭＡＮＤ ＣＯＭＰＵＴＥＲ）处于自动方式。
３ 协调控制系统的组态结构特点
３．１ 系统组态结构 机炉协调控制系统的组态结构见图 １。
机主控按 ＤＣＳ 压力指令自动调节主汽压力（有最低 压力限制），锅炉按 ＬＤＣ 负荷指令自动调节发电机 功率，炉侧主控有 ＬＤＣ 指令前馈。其特点如下：
（３）图 ２ 中惯性环节参数 Ｔｉ 值的确定与锅炉 的热力惯性有关，具体的参数应通过试验来获得。这 种设计思想是想通过惯性环节来增强前馈对负荷调
来自百度文库
４．３ 机主控 ＤＣＳ 功率指令和压力指令回路的改进 针对炉侧系统响应较慢及机侧压力和功率调节
响应快的特点，对机主控侧的压力、功率调节的指令 回路进行了修正。基本思路是将炉侧的压力偏差负 向加到机主控的功率指令回路中，将炉侧的功率偏 差负向加到机主控的压力指令回路中，充分利用机 侧快速消除压力、功率偏差的特性，让汽机调门辅助 锅炉参与调压（在主调功率的同时）和调功率（在主 调压力的同时）。修改后基本消除了 ＣＣＴＦ、ＣＣＢＦ 方 式下压力（功率）波动较大造成燃料量、汽温波动过 大的现象，有效地改善了机炉协调的整体性能。 ４．３．１ 机主控功率指令修正
原设计机组协调在 ＣＣＢＦ、ＣＣＴＦ 方式下，锅炉 燃料量的前馈只有 ＬＤＣ 负荷指令。机组投 ＣＣＢＦ、 ＣＣＴＦ 协调方式时，由于制粉及锅炉燃烧纯延时时
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间较长，进行负荷变动时燃料量、汽温、汽压波动较 大，负荷变动较大时不能正常调节。负荷指令前馈回 路技术改进方案如下：
在 ＣＣＢＦ 方式下，将炉侧主汽压力偏差按一定 比例负向加到汽机功率指令回路中，当压力偏离设 定值达到一定范围时，压力的负向偏差将按一定系 数（或分段函数）修正机主控的功率指令。由于机侧 的电调响应较快，实发功率很快按要求改变，从而反 向抑制压力偏差的增大，起到辅助锅炉调压的作用。 改进后的信号回路见图 ４。
（３）在负荷指令出现三角波或者负荷指令突然 回调的情况下，ＬＤＣ ＴＡＲＧＥＴ 和实际负荷指令的正 偏差前馈会过调，出现机前压力的大范围波动，导致 负荷也大范围波动的现象。为了克服这种情况，设计 了 ＨＯＬＤ／ＲＵＮ 回路。在现场试验中证实，这个改进 对于闭锁增／减的功能有非常好的效果。
（４）在正偏差前馈回路出口增加了几个惯性环 节。现场的实验证明，改进后的协调控制系统的动 态调节性能及静态特性明显改善。改进后的锅炉负 荷前馈回路原理见图 ２。
通过计算分析和试验曲线验证，协调系统 ＣＣＢＦ 方式下的动态过程的曲线见图 ３。根据曲线可 以看出，ＣＣＢＦ 的系统动态特性得到了有效的提高。
４．２．２ 前馈回路修改后参数调整试验 （１）图 ２ 中∑参数：左管脚为＋１，右管脚为－ １。 （２）ＨＯＬＤ／ＲＵＮ（Ｎ 路）的条件：当协调闭锁负
荷增／减的条件具备时，负荷指令出现三角波或者负 荷指令突然回调的情况。
［关键词］ 协调控制系统；ＣＣＢＦ；ＣＣＴＦ；技术改 造
［中图分类号］ ＴＭ７６ ［文献标识码］ Ｂ ［文章编号］ １００８－ ６２１８（２００５）０５－ ００２０－ ０４
１ 机组概况
内蒙古大唐托克托发电厂（以下简称托电）一期 建设工程为 ２ 台 ６００ ＭＷ 亚临界参数燃煤发电机 组。汽机为亚临界参数﹑一次中间再热﹑四缸﹑四排 汽﹑单轴反动式凝汽机组，设有 ８ 级回热抽汽系统， 即 ３ 级高加﹑４ 级低加和 １ 级除氧器，采用 ３０％ ＢＭＣＲ 容量的高﹑低压 ２ 级串联旁路系统，配备 ２ 台 ６０％容量的汽泵给水泵和 １ 台 ３０％容量的电动给水 泵。额定功率为 ６００ ＭＷ，机前主汽压力为 １６．７ ＭＰａ，机前主汽温度和再热汽温度为 ５４０ ℃。
４．１ 完善一次调频功能 原设计中协调系统具有一定的一次调频功能，
但只有在汽轮机转速低于 ２ ９７０ ｒ／ｍｉｎ 和高于 ３ ０３０ ｒ／ｍｉｎ 的情况下才起作用，所以在一般情况下看不到 频率的修正作用。这样的设计满足不了国内电网周 波对机组调节的要求。因此，对一次调频功能作了如 下改进：将频率变送器采集的频率信号通过一函数 发生器（根据汽轮机的转速不等率计算得出）计算出 的负荷偏差与 ＬＤＣ 的目标负荷相加，通过改变机组 的负荷指令纠正电网的频率变差，使机组具有一次 调频能力。函数发生器设有一定的死区，只有当频率 偏差超出死区（一般定位±２ ｒ／ｍｉｎ）时才起作用。此设 计是为了网上周波在正常范围内波动时，不至于对 机组的功率造成扰动。 ４．２ 负荷指令前馈的技术改进 ４．２．１ 改进原理