1、 PAGE AGC在300MW發(fā)電機組上的投運摘要：隨著電網(wǎng)內大容量機組的不斷增加和火電廠自動化水平的日益提高，實現(xiàn)AGC已成為機組必不可少的一項功能，對AGC投運質量的要求也是網(wǎng)調考核發(fā)電機組投運狀況的指標之一。介紹了火電廠AGC控制和實現(xiàn)AGC的重要組成CCS（協(xié)調控制系統(tǒng)）的基本原理，闡述了多年來為成功投入AGC所作的一些技術改進。關鍵詞：AGC；CCS；機爐主控制器；負荷；主汽壓力隨著電網(wǎng)內大機組的增多，過去常常只帶基本負荷的大機組，需要根據(jù)電網(wǎng)調度中心的負荷指令和電網(wǎng)頻率偏差，不斷參與電網(wǎng)的調峰、調頻。要實現(xiàn)這種功能，就要把發(fā)電機組的鍋爐和汽輪機作為一個整體進行綜合控制，使其同時按照

2、負荷要求指令，自動調節(jié)機組內部鍋爐和汽輪機的運行參數(shù)偏差，這就是我們經(jīng)常說的協(xié)調控制系統(tǒng)（coordinated control system,簡稱ccs），而當機組由調度直接控制機組負荷時，就是AGC（Auto Generator Control自動發(fā)電控制）。+p0TB+鍋爐主控制器圖一 某電廠AGC控制及以鍋爐跟隨為基礎的協(xié)調控制系統(tǒng)原理圖 N0pTNE汽機汽機主控制器f (x)DEH鍋爐子系統(tǒng)鍋爐負荷管理中心電廠CCS1.p0:主氣壓力設定值，2.pT:主氣壓力測量值,3.N0:負荷指令,4.NE:實際功率5.B:爐側執(zhí)行器開度,6.T:汽機調門開度,7.f (x):非線性函數(shù),8.p

3、1:調速級壓力非線性函數(shù)電廠RTU調度AGC是熱工控制系統(tǒng)中級別最高的一種自動控制系統(tǒng)，它的投運能大大減輕運行人員的勞動強度，減少人為發(fā)生誤操作的可能性。發(fā)電機組要成功投入AGC，要求機組具有良好的負荷相應能力，有極高的自動化控制水平作為支撐，而且自動化裝置必須可靠，從傳統(tǒng)的模擬控制徹底向計算機控制轉變。投入AGC后，機組不斷接受電網(wǎng)負荷指令，相當與給機組的協(xié)調控制系統(tǒng)施加一定的擾動， 協(xié)調控制系統(tǒng)的作用就是克服由于外部擾動造成的機組參數(shù)波動，使之保持在允許的范圍內。AGC的正常投入有幾個因素： (1)調度端和電廠端的負荷指令傳輸信號要正常，（2）電廠端的機爐協(xié)調控制系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的控制邏輯設

4、計合理，調節(jié)器參數(shù)整定準確，各類電動和氣動執(zhí)行器工作正常，功率、主氣壓力等重要檢測表計能準確測量。這是一項關鍵因素，也是需要經(jīng)常維護以確保其狀況始終良好的因素，是投入AGC的關鍵（圖一）。1主熱力設備及控制系統(tǒng)概況某電廠300MW發(fā)電機組為國產燃煤凝汽式機組，鍋爐為亞臨界，自然循環(huán)，中間再熱，汽包爐，制粉系統(tǒng)采用6 臺正壓直吹式中速磨，一次風送風，燃燒為單爐膛，四角切圓燃燒，燃燒器有六層煤粉，三層油，點火方式已改造為等離子直接點火 ，燃油只作為事故狀態(tài)或機組低負荷下的助燃。汽機為單軸，雙缸，雙排汽中間再熱凝汽式機組。發(fā)電機為水氫氫冷卻方式，主蒸汽和給水系統(tǒng)為單元制熱力系統(tǒng)，設有250%額定容量

5、的汽泵和150%額定容量的電泵作為啟動備用泵，回熱抽汽系統(tǒng)由3臺高加，1臺除氧器和4臺低加組成。 主控制系統(tǒng)DCS是由美國西屋公司生產的OVATION系統(tǒng)，功能含蓋SCS（順序控制），CCS（協(xié)調控制系統(tǒng)），MEH（小機電液控制系統(tǒng)），F(xiàn)SSS（爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)），DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）。汽輪機DEH（數(shù)字電液控制系統(tǒng)）由新華控制有限公司提供。能實現(xiàn)整個機組的啟停、運行監(jiān)控和保護的功能。2AGC及協(xié)調控制系統(tǒng)網(wǎng)調要求發(fā)電機組的AGC功能可調容量達30%以上，對于300MW機組負荷調整范圍為210300MW，調整速率為3002%/min=6MW/min，從相應到開始執(zhí)行時間小于1分鐘，投入率95

6、%以上。調度通過微波/載波通信系統(tǒng)向電廠端遠動RTU發(fā)送負荷增減指令，轉換為電廠DCS能接受的420mA直流信號。該信號在CCS內進行邏輯運算，發(fā)出指令，驅動爐側執(zhí)行器和汽輪機調門按要求動作，從而完成對機組負荷的調整（圖一）。某電廠300MW發(fā)電機組從結構和工作原理上來看，是以鍋爐跟隨為基礎的協(xié)調控制系統(tǒng)，由機組負荷管理中心（LMCC），機爐主控制器及機爐子控制系統(tǒng)組成。經(jīng)過多年來機組投入AGC的實踐，不斷完善和優(yōu)化，最終確定為四種控制方式：基本方式（BASE）、鍋爐跟隨方式（BF）、汽輪機跟隨方式（TF）和協(xié)調控制方式（CCS）。2.1機組負荷管理中心（LMCC）機組負荷管理中心（LMCC）

7、是一種在DCS中進行組態(tài)的邏輯算法，AGC，一次調頻，操作員給定值等先送到LMCC進行計算，然后分別送到機爐主控器，LMCC具有以下功能：（1）運行人員可以在DCS畫面上選擇上述三種方式中的一種或兩種（2）負荷指令變化率的限制功能。一般外部對機組的負荷要求都是以電功率的增減為目標，是一個階躍信號，把階躍信號變成一個機組能接受的斜坡信號（3）最高負荷的限制。對機組的負荷要求不能超過機組的實際允許出力，因此LMCC具有按輔機和運行狀態(tài)限制機組最大允許出力的回路（4）具有負荷閉鎖增（BLOCK INC），負荷閉鎖減（BLOCK DEC），機組負荷迫降（RUNDOWN），機組負荷迫降（RUNBACK）

8、，負荷保持（HOLD）等功能。2.2基本方式（BASE）在基本方式下，爐主控器和機主控器均在手動方式，爐側的各控制子系統(tǒng)可在自動，也可在手動，由運行人員手動控制機組的風量和燃燒及汽輪機調門開度（通過DEH），控制機組的負荷和主汽壓力。2.3鍋爐跟蹤方式（BF）在這種方式下，爐主控器在自動方式，機主控器在手動方式，進入鍋爐跟蹤方式，爐主控器根據(jù)主汽壓力的設定值偏差，自動控制主汽壓力，負荷則由操作員手動改變汽輪機調節(jié)門的開度進行控制，當操作員改變負荷或其他原因引起主蒸汽壓力變化時，爐主控器根據(jù)主汽壓力的偏差p=p0pT改變爐側的子系統(tǒng)從而改變燃燒率，以補償鍋爐蓄能的變化，盡量維持主汽壓力的穩(wěn)定。2

9、.4汽輪機跟蹤方式（TF）在這種方式下，汽機主控器在自動方式，爐主控器在手動方式，由操作員手動爐主控器或爐側子系統(tǒng)調節(jié)機組的負荷，機主控器根據(jù)主汽壓力的設定值偏差，通過遙控控制DEH高調門的開度，自動調節(jié)主汽壓力，當操作員改變負荷或其他原因引起主蒸汽壓力變化時，汽機主控器根據(jù)主汽壓力的偏差p=p0pT，遙控改變DEH的目標值，從而通過DEH系統(tǒng)改變調門的開度來維持主汽壓力的穩(wěn)定。BASE， BF和TF方式都不能投入AGC，僅作為CCS的過渡過程。2.5協(xié)調控制方式（CCS） （ 圖一）采用以鍋爐跟隨為基礎的協(xié)調控制方式，用負荷指令鍋爐修正鍋爐主控器的輸出，同時在鍋爐跟隨控制中加入一個非線性環(huán)節(jié)

10、修正汽機主控制器的功率信號。鍋爐跟隨控制方式的特點是機組能比較快地適應電網(wǎng)的負荷要求，但主汽壓力波動較大，為了限制主汽壓力變化，增加了一個死區(qū)組件，如果負荷要求增長的速率和幅度較大，可能引起主汽壓力pT的變化幅度較大，當主汽壓偏差p0pT0.5Mpa（死區(qū)）時，死區(qū)組件將發(fā)出閉鎖汽機主控器的信號，限制汽輪機調節(jié)閥繼續(xù)開大或回關的信號，以保證主汽壓力pT在允許的范圍內變化，當主汽壓偏差不太大時，不去限制汽輪機調節(jié)閥的開度T的變化，以使NE盡快相應N0的變化。從以上分析可以看出。機組在共同保持主汽壓力的過程中采用了爐跟機的協(xié)調控制功能，故稱為爐跟機為基礎的協(xié)調控制系統(tǒng)。從主汽壓偏差對汽輪機調節(jié)閥開

11、度的變化的限制可以看出，盡管可以減少主汽壓較大的波動，但同時也減慢了輸出功率NE相應負荷要求指令N0的速度，實際上是以降低功率響應性能為代價來提高主汽壓的控制品質，因此協(xié)調的結果是兼顧了負荷響應和主汽壓穩(wěn)定兩個方面的控制質量。可見協(xié)調控制系統(tǒng)控制機組負荷，使單元機組輸出的實際功率與負荷要求一致，反映了機組與外部電網(wǎng)之間的能量平衡關系；而機組內部鍋爐與汽輪機之間的能量供求平衡關系，則用主汽壓力在反映，主汽壓力穩(wěn)定主要是靠鍋爐燃燒率的變化和汽輪機調節(jié)閥的開度變化實現(xiàn)。3對CCS所包含的子系統(tǒng)的技術改進機組協(xié)調控制系統(tǒng)接受負荷控制系統(tǒng)發(fā)出的變負荷指令信號，使每個子系統(tǒng)都能在主控制器的統(tǒng)一指揮下，協(xié)調

12、完成子系統(tǒng)與單元機組之間的動作，保證整個單元機組的安全經(jīng)濟運行，機爐的子系統(tǒng)是協(xié)調控制系統(tǒng)的基礎，它們的控制質量將直接影響負荷控制的質量，只有子系統(tǒng)好，并保證較高的控制質量的前提下，才能使協(xié)調控制系統(tǒng)達到要求的控制質量。為保證子系統(tǒng)的穩(wěn)定，先后進行了如下改進：(1)改進磨入口風量測量裝置鍋爐A， B側送風量和A F磨煤機入口風量相加作為送風自動調節(jié)的被調量，由于磨煤機入口風量測點容易發(fā)生堵塞，造成測量不準，引起總風量波動，造成調節(jié)不穩(wěn)定。改進為一種帶自動吹掃裝置的測量裝置，大大提高了測量的準確性，并且沒有發(fā)生過堵塞現(xiàn)象。(2)磨煤機出口溫度控制修改為串級控制原磨煤機出口溫度控制采用單回路，由于

13、磨煤機出口溫度特性為大慣性控制對象，單回路很難達到預期的控制效果。加上風量調節(jié)過程中，熱風調門的動作，對磨出口溫度控制造成了一定的擾動。加大了風溫控制的難度。為了克服風溫遲后和慣性，采用了磨煤機入口冷熱風混合風溫度作為導前溫度和磨煤機入口溫度信號構成的串級溫度控制系統(tǒng)，可改善磨出口溫度的控制質量，提高控制的快速性，穩(wěn)定性。(3)爐側磨煤機熱風調節(jié)擋板電動執(zhí)行器改進。爐側磨煤機冷、熱風調節(jié)擋板電動執(zhí)行器控制環(huán)節(jié)多，接線、結構復雜。熱風電動執(zhí)行器檢修空間狹窄，現(xiàn)場環(huán)境溫度高，熱風管道內部溫度較高（達380左右），外部環(huán)境溫度可高達數(shù)十攝氏度，導致直接安裝在熱風管道上部的電動執(zhí)行器內部電子元件極易被

14、燒壞，而且處理起來非常困難?，F(xiàn)改造為一種可靠性高，結構簡單，便于維護，有可靠后備硬手操功能（即就地開關按鈕操作和手搖操作）的一體式電動執(zhí)行器來替換原有的執(zhí)行器，并將熱風執(zhí)行器移位出到溫度較低的冷風平臺來控制風門擋板。(4)磨煤機出口溫度測點改進磨煤機出口溫度測點容易磨損，導致磨煤機出口溫度無法監(jiān)視和控制，改造為測點頭部經(jīng)過防磨處理的測點，并改造為較長的熱偶，大大延長了的使用壽命，減輕了更換的難度。(5)改進引風機動葉，送風機動葉，一次風機擋板執(zhí)行器原來使用國產電動執(zhí)行器，可靠性差，故障率多，現(xiàn)在改造為進口西門子電動執(zhí)行器，動作靈敏可靠，滿足對鍋爐燃燒所需風量和爐膛壓力的控制。(6)進一步完善控

15、制邏輯切手動條件，合理設置偏差報警，達到了確保安全的目的(7)定期做調節(jié)子系統(tǒng)的擾動試驗，不斷提高子系統(tǒng)的調節(jié)品質。通過以上對子系統(tǒng)測量、執(zhí)行器的改進和調節(jié)參數(shù)的整定，大大提高了調節(jié)的安全可靠性，確保了機組長期投入AGC的目的。4結束語協(xié)調控制系統(tǒng)最終轉換為對鍋爐燃燒率和汽輪機高調門的控制，機組投入?yún)f(xié)調控制系統(tǒng)，并不代表機組控制的全自動，運行人員仍需加強對鍋爐汽包水位，再熱、過熱器出口溫度控制，汽機高低壓加熱器水位等重要子系統(tǒng)的監(jiān)控，當這些子系統(tǒng)故障時，為確保機組的穩(wěn)定，可以引入?yún)f(xié)調控制系統(tǒng)，作為CCS切手動的條件，同樣當CCS中的元件故障時，也可作為子系統(tǒng)切手動的條件之一。機組投入AGC和CCS必須是在保證機組安全運行為前提條件，當機組出現(xiàn)異常時，運行人員可以立即切除自動