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摘要：就国内火电厂的火电机组发展现状来看，大规模、高效率的超临界机组已经形成了市场化规模，600MW超临界机组比传统的亚临界机组有着压倒性的性能优势。超临界机组对煤耗量的大幅度降低，有效缩减了火电厂的运营投资，在减少能源消耗、缩减运营成本的同时，也减少了污染物向环境中的排放。文章就600MW超临界机组内容进行了简单的概述，介绍了600MW超临界机组协调控制策略，阐述了600MW超临界机组协调控制系统。
关键词：600MW超临界机组；控制策略；控制对象；协调控制系统
Abstract: Considering the development situation of the domestic thermal power units of thermal power plants, the large-scale, high-efficiency supercritical unit has formed the marketization scale, and600 MW supercritical units have the overwhelming performance advantages compared with conventional subcritical units. Supercritical units contribute to the huge reduction in the amount of coal consumption, effectively reducing the investment in thermal power plant operators, which also can reduce the pollution emission to environment. In this paper, the content of 600MW supercritical units is described simply, coordinated control system strategy of the 600MW supercritical units are introduced, as well as its coordinated control system.
Key words: 600 MW supercritical units; control strategy; controlled object; coordinated control system
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
随着国内对火电机组内容研究的不断深入，以及火电机组相关技术、系统在近几年内的高速发展，高效率、大规模的超临界机组在火电厂中的应用越来越广泛和普及。600MW超临界机组与传统的亚临界机组相比，能大量的缩减发电过程中的用煤量，在减少能源消耗、提高能源利用率、缩减电厂运营投资成本的同时，相同的电量在生产过程中释放出的废物及污染物明显较少，符合国家节能减排的要求，给电力行业带来了更好的经济效益、社会效益。
一.600MW超临界机组概述
600MW超临界机组是我国进行新的火力发电厂建设，及原有火力发电厂改建、扩建中，重点推行使用的主流机组。超临界机组是一类过热器的出口主蒸汽压超过了22.129Mpa的特殊机组，是采用了汽水的一次性循环模式的直流锅炉，是机炉控制耦合性强、多参数、非线性特性强的被控对象。就技术及原理理论而言，当水的多个状态参数值符合临界点状态值要求时，水会在很短时间完成气化反应，即此时的饱和水、饱和蒸汽之间不存在汽水共存状态，且临界状态下的汽水密度是相同的，汽水将无法进行正常的循环，要将传统的汽包锅炉替换成直流锅炉，才能实现汽水的一次性循环。在超临界机组的实施工程中要综合考虑锅炉的惯性大、汽机反应快、煤水比控制难度大等特点，将机炉视为联系密切、一体化的对象进行整体研究，进行协调控制策略的研究和协调控制系统的实施。为了更好的满足电网的AGC要求（AGC指机组的自动化程度高，正常工况下的调整、运行工作由控制系统全部自动完成，由调度中心遥调下的自动发电的控制系统直接操控机组出力负荷），超临界机组设计中均融入了协调控制策略，协调控制策略中多采用汽机跟随或锅炉跟随方式，为了更好的满足电网调度中心的AGC需求，以及实现负荷的快速响应需求，在新建火力发电厂的 600MW超临界机组的设计中，多采用的协调控制系统是以锅炉跟随方式为基础，协调控制策略的实现通过组态完成。
二.600MW超临界机组协调控制系统
超临界机组协调控制对象的特点
将超临界机组与传统的亚临界机组进行对比可以看出，两者的汽机以及大部分辅机在运行方式及控制方式上并没有太大的区别，但因为锅炉的运行方式大为不同，直流、无气泡的运行方式使锅炉的控制方式较传统方式存在一定的不同。
直流锅炉相较于气泡锅炉的惯性较小，在对电网进行调峰时的调节能力以及机组在正常运行状态下的快速改变负荷的能力等方面要比亚临界机组更有优势，但是，超临界机组的蓄热能力及惯性较小，响应外界扰动的速度比亚临界机组快，以及运行特点等，决定了超临界机组中直流锅炉的动态特征更为复杂，机组的操控更加困难。锅炉与汽轮机之间的非线性耦合关系是超临界机组运转控制中的难点，一般的控制系统无法获得很好的控制效果。超临界机组运行中的各参数要比亚临界机组运行参数高出很多，在跨越临界参数的过程中，汽水的特性将发生很大的变化，尤其是跨越临界压力时，工质比热迅速降低、温度突升，多产生超温现象；煤水比的控制较难，对中间点温度的确定及选择比较困难等。
超临界机组协调控制方式
为了满足运行工况的不同，超临界控制机组在控制方式多设计为手动方式、汽机跟随方式、锅炉跟随方式以及协调控制方式四种。手动方式可简称为BASE方式，此时锅炉和汽机都切换成手动方式。汽机跟随方式简称为TF方式，以汽机跟随锅炉，锅炉负荷由锅炉控制器操控，汽机的主控来维持主汽压的稳定，此方式下，机组的主汽压力值稳定，但锅炉的负荷响应缓慢。锅炉跟随方式简称为BF方式，跟机的是锅炉跟随的炉，由汽机的主控来进行机组负荷的控制，以锅炉的主控来进行主汽压力值稳定性的维持，运用该方式的机组，负荷的响应较快、主汽压力值波动较大。协调控制方式是以锅炉跟随为基础的方式，可简称为CCS方式，是600MW超临界机组设计中协调控制系统真正采用的控制方式及策略，此方式下，由汽机控制器实行机组功率的调节，机前压力的维持由锅炉控制器负责；因为汽机调门能快速的响应功率需求，因此，机组功率的响应速度较快，功率控制的精度较高，但机前压力的波动性较大；在超临界机组处于稳态时，锅炉的主控来维持主汽压力，并将其调节至压力的给定值，汽机的主控进行机组功率的调节，并将其调整至功率给定值。
超临界协调控制系统的内容
协调控制系统是通过回路控制，同时向锅炉主控、汽机主控传达指令，从而达到在保障机组运行稳定性的基础上，实现负荷变化的快速响应，将机组的调频以及调峰能力实现最大程度的发挥。
超临界机组协调控制系统实现过程中涉及到的重点内容有协调控制策略的设计与实现，负荷定值回路，主汽压定值回路，锅炉主控器，汽机主控制器等几个方面。
超临界机组协调控制策略是协调控制系统设计实施的重点内容；负荷定值形成回路操作的目的是，将外部负荷的要求指令以及内部的负荷信号，进行合理的选择与处理，将它们转变成实际负荷的相关指令，来作为机、炉运行状态适用的机组负荷的给定值指令；要参照机组运行工况，来确定机组的运行方式是滑压还是定压，确定主汽压的定值，经由运行人员设定的高低限幅模块以及速度变化模块，形成最终的主汽压定值，其定压定值跟随实际压力，实现手动自动之间的无扰切换，完成主汽压定值形成回路；锅炉主控器的任务主要是维持机前压力值的稳定，给主汽压力设置定值，过程值是主汽压力的实际过程值，锅炉主控的前馈是主汽压力设定值；在汽机跟随模式下，汽机主控设置为主汽压力的设定值，过程值则是主汽压力的实际值，汽机主控的前馈是主汽压力实际值。
总结：
超临界机组协调控制系统在功能设计上是比较合理完善的，执行结构的性能也比较稳定，各个主要的模拟量的控制系统在系统设备的投入运行中也进入了自动化的运行状态，系统的自动性提高之后，调节参数的控制质量也大为提高，有效保证了600MW超临界机组在运行中的稳定性、可靠性与经济性。
参考文献
[1] 劉立伟,方廷璋,吴延龙.600MW超临界机组协调控制系统的分析与设计[J]. 电力建设,2009(07)
[2] 孙月亮,董泽,亢猛.1000MW超超临界机组协调控制策略分析[J].河北电力技术,2010(03)
[3] 张朝阳,李卫华,宋兆星.600MW超临界直流炉机组协调控制系统策略[J]. 华北电力技术,2009(01)
[4] 杨亮,牛玉广,高志存. 2×600MW超临界机组协调控制系统分析与优化[J]. 热电技术,2008(03)
[5] 钱庆生.600MW超临界机组控制系统特点与协调控制策略[J].热电技术, 2008(02)
[6] 王家兴,白焰,董玲,张军涛,郑敏.超临界600MW机组直流炉协调控制系统及AGC策略的改进与应用[J].热力发电,2008(12)
[7] 韩忠旭,张智,刘敏,邱忠昌,戴关明,黄焕袍,朱明程,吴飞君.北仑1和2号600MW单元机组协调控制系统的设计与应用[J].中国电机工程学报,2009(18)
关键词：600MW超临界机组；控制策略；控制对象；协调控制系统
Abstract: Considering the development situation of the domestic thermal power units of thermal power plants, the large-scale, high-efficiency supercritical unit has formed the marketization scale, and600 MW supercritical units have the overwhelming performance advantages compared with conventional subcritical units. Supercritical units contribute to the huge reduction in the amount of coal consumption, effectively reducing the investment in thermal power plant operators, which also can reduce the pollution emission to environment. In this paper, the content of 600MW supercritical units is described simply, coordinated control system strategy of the 600MW supercritical units are introduced, as well as its coordinated control system.
Key words: 600 MW supercritical units; control strategy; controlled object; coordinated control system
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
随着国内对火电机组内容研究的不断深入，以及火电机组相关技术、系统在近几年内的高速发展，高效率、大规模的超临界机组在火电厂中的应用越来越广泛和普及。600MW超临界机组与传统的亚临界机组相比，能大量的缩减发电过程中的用煤量，在减少能源消耗、提高能源利用率、缩减电厂运营投资成本的同时，相同的电量在生产过程中释放出的废物及污染物明显较少，符合国家节能减排的要求，给电力行业带来了更好的经济效益、社会效益。
一.600MW超临界机组概述
600MW超临界机组是我国进行新的火力发电厂建设，及原有火力发电厂改建、扩建中，重点推行使用的主流机组。超临界机组是一类过热器的出口主蒸汽压超过了22.129Mpa的特殊机组，是采用了汽水的一次性循环模式的直流锅炉，是机炉控制耦合性强、多参数、非线性特性强的被控对象。就技术及原理理论而言，当水的多个状态参数值符合临界点状态值要求时，水会在很短时间完成气化反应，即此时的饱和水、饱和蒸汽之间不存在汽水共存状态，且临界状态下的汽水密度是相同的，汽水将无法进行正常的循环，要将传统的汽包锅炉替换成直流锅炉，才能实现汽水的一次性循环。在超临界机组的实施工程中要综合考虑锅炉的惯性大、汽机反应快、煤水比控制难度大等特点，将机炉视为联系密切、一体化的对象进行整体研究，进行协调控制策略的研究和协调控制系统的实施。为了更好的满足电网的AGC要求（AGC指机组的自动化程度高，正常工况下的调整、运行工作由控制系统全部自动完成，由调度中心遥调下的自动发电的控制系统直接操控机组出力负荷），超临界机组设计中均融入了协调控制策略，协调控制策略中多采用汽机跟随或锅炉跟随方式，为了更好的满足电网调度中心的AGC需求，以及实现负荷的快速响应需求，在新建火力发电厂的 600MW超临界机组的设计中，多采用的协调控制系统是以锅炉跟随方式为基础，协调控制策略的实现通过组态完成。
二.600MW超临界机组协调控制系统
超临界机组协调控制对象的特点
将超临界机组与传统的亚临界机组进行对比可以看出，两者的汽机以及大部分辅机在运行方式及控制方式上并没有太大的区别，但因为锅炉的运行方式大为不同，直流、无气泡的运行方式使锅炉的控制方式较传统方式存在一定的不同。
直流锅炉相较于气泡锅炉的惯性较小，在对电网进行调峰时的调节能力以及机组在正常运行状态下的快速改变负荷的能力等方面要比亚临界机组更有优势，但是，超临界机组的蓄热能力及惯性较小，响应外界扰动的速度比亚临界机组快，以及运行特点等，决定了超临界机组中直流锅炉的动态特征更为复杂，机组的操控更加困难。锅炉与汽轮机之间的非线性耦合关系是超临界机组运转控制中的难点，一般的控制系统无法获得很好的控制效果。超临界机组运行中的各参数要比亚临界机组运行参数高出很多，在跨越临界参数的过程中，汽水的特性将发生很大的变化，尤其是跨越临界压力时，工质比热迅速降低、温度突升，多产生超温现象；煤水比的控制较难，对中间点温度的确定及选择比较困难等。
超临界机组协调控制方式
为了满足运行工况的不同，超临界控制机组在控制方式多设计为手动方式、汽机跟随方式、锅炉跟随方式以及协调控制方式四种。手动方式可简称为BASE方式，此时锅炉和汽机都切换成手动方式。汽机跟随方式简称为TF方式，以汽机跟随锅炉，锅炉负荷由锅炉控制器操控，汽机的主控来维持主汽压的稳定，此方式下，机组的主汽压力值稳定，但锅炉的负荷响应缓慢。锅炉跟随方式简称为BF方式，跟机的是锅炉跟随的炉，由汽机的主控来进行机组负荷的控制，以锅炉的主控来进行主汽压力值稳定性的维持，运用该方式的机组，负荷的响应较快、主汽压力值波动较大。协调控制方式是以锅炉跟随为基础的方式，可简称为CCS方式，是600MW超临界机组设计中协调控制系统真正采用的控制方式及策略，此方式下，由汽机控制器实行机组功率的调节，机前压力的维持由锅炉控制器负责；因为汽机调门能快速的响应功率需求，因此，机组功率的响应速度较快，功率控制的精度较高，但机前压力的波动性较大；在超临界机组处于稳态时，锅炉的主控来维持主汽压力，并将其调节至压力的给定值，汽机的主控进行机组功率的调节，并将其调整至功率给定值。
超临界协调控制系统的内容
协调控制系统是通过回路控制，同时向锅炉主控、汽机主控传达指令，从而达到在保障机组运行稳定性的基础上，实现负荷变化的快速响应，将机组的调频以及调峰能力实现最大程度的发挥。
超临界机组协调控制系统实现过程中涉及到的重点内容有协调控制策略的设计与实现，负荷定值回路，主汽压定值回路，锅炉主控器，汽机主控制器等几个方面。
超临界机组协调控制策略是协调控制系统设计实施的重点内容；负荷定值形成回路操作的目的是，将外部负荷的要求指令以及内部的负荷信号，进行合理的选择与处理，将它们转变成实际负荷的相关指令，来作为机、炉运行状态适用的机组负荷的给定值指令；要参照机组运行工况，来确定机组的运行方式是滑压还是定压，确定主汽压的定值，经由运行人员设定的高低限幅模块以及速度变化模块，形成最终的主汽压定值，其定压定值跟随实际压力，实现手动自动之间的无扰切换，完成主汽压定值形成回路；锅炉主控器的任务主要是维持机前压力值的稳定，给主汽压力设置定值，过程值是主汽压力的实际过程值，锅炉主控的前馈是主汽压力设定值；在汽机跟随模式下，汽机主控设置为主汽压力的设定值，过程值则是主汽压力的实际值，汽机主控的前馈是主汽压力实际值。
总结：
超临界机组协调控制系统在功能设计上是比较合理完善的，执行结构的性能也比较稳定，各个主要的模拟量的控制系统在系统设备的投入运行中也进入了自动化的运行状态，系统的自动性提高之后，调节参数的控制质量也大为提高，有效保证了600MW超临界机组在运行中的稳定性、可靠性与经济性。
参考文献
[1] 劉立伟,方廷璋,吴延龙.600MW超临界机组协调控制系统的分析与设计[J]. 电力建设,2009(07)
[2] 孙月亮,董泽,亢猛.1000MW超超临界机组协调控制策略分析[J].河北电力技术,2010(03)
[3] 张朝阳,李卫华,宋兆星.600MW超临界直流炉机组协调控制系统策略[J]. 华北电力技术,2009(01)
[4] 杨亮,牛玉广,高志存. 2×600MW超临界机组协调控制系统分析与优化[J]. 热电技术,2008(03)
[5] 钱庆生.600MW超临界机组控制系统特点与协调控制策略[J].热电技术, 2008(02)
[6] 王家兴,白焰,董玲,张军涛,郑敏.超临界600MW机组直流炉协调控制系统及AGC策略的改进与应用[J].热力发电,2008(12)
[7] 韩忠旭,张智,刘敏,邱忠昌,戴关明,黄焕袍,朱明程,吴飞君.北仑1和2号600MW单元机组协调控制系统的设计与应用[J].中国电机工程学报,2009(18)