〔摘 要〕 由于員村熱電廠電熱用戶的變化以及單元制和母管制運(yùn)行方式的頻繁轉(zhuǎn)換等原因，使得原設(shè)計(jì)的熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定。經(jīng)過4條改進(jìn)措施的實(shí)施，蒸汽壓力和汽溫滿足了汽機(jī)的設(shè)計(jì)工況要求，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1 概 況
廣州發(fā)電廠員村熱電廠裝配3爐2機(jī)，采取母管制鍋爐運(yùn)行方式，抽汽凝汽式機(jī)組，除給廣東主網(wǎng)供電外，還供熱。其熱控系統(tǒng)采用日本集散型過程控制系統(tǒng)CENTUM-XL，其系統(tǒng)運(yùn)用了先進(jìn)的過程控制技術(shù)、電子技術(shù)，還靈活地運(yùn)用了人-機(jī)接口功能，采用冗余現(xiàn)場(chǎng)控制，其所有反饋控制都通過內(nèi)部?jī)x表實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可靠性較強(qiáng)。但運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，其與汽機(jī)本身設(shè)計(jì)的工況和運(yùn)行要求不太適應(yīng)，不能很好的保證汽機(jī)的進(jìn)汽壓力，熱負(fù)荷自動(dòng)控制系統(tǒng)無法自動(dòng)穩(wěn)定蒸汽壓力，給汽機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成了較大的威脅，本文擬就這一問題進(jìn)行討論和改進(jìn)。
2 最初設(shè)計(jì)
母管制鍋爐并列運(yùn)行有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1) 必須維持母管壓力來保證汽機(jī)進(jìn)汽壓力，所以并列運(yùn)行母管制鍋爐存在熱負(fù)荷分配問題，即各運(yùn)行鍋爐的負(fù)荷由一個(gè)主調(diào)節(jié)器來完成負(fù)荷分配任務(wù)，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)。
(2) 當(dāng)多臺(tái)鍋爐并列運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)鍋爐的蒸汽流量不僅與母管壓力有關(guān)，而且與本臺(tái)鍋爐的汽包壓力有關(guān)。
(3) 每臺(tái)鍋爐的工況是相互聯(lián)系的，每臺(tái)鍋爐的汽包壓力和蒸汽流量不僅與汽機(jī)的用汽量有關(guān)，也與任何一臺(tái)鍋爐的運(yùn)行工況有關(guān)。所以，在鍋爐最初投運(yùn)時(shí)，熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是按母管制運(yùn)行方式設(shè)計(jì)、施工的，采用串級(jí)三沖量自動(dòng)調(diào)節(jié)。圖1是其在CENTUM-XL內(nèi)的組態(tài)圖。
其中，PID為調(diào)節(jié)器組態(tài)表，LD為微分組態(tài)表，CALCU為熱量信號(hào)組態(tài)表，MAC為電動(dòng)機(jī)儀表，IN為信號(hào)輸入，OUT為信號(hào)輸出，SET為信號(hào)設(shè)定值，PV為過程值。 
圖1 在CENTUM-XL內(nèi)的組態(tài)圖
此組態(tài)圖的結(jié)構(gòu)框架為：母管壓力信號(hào)(GP-101)在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用，輸入主調(diào)節(jié)器(GP-101C)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器(GF-103C)的給定信號(hào)，對(duì)副調(diào)節(jié)器來講它起校正作用。蒸汽流量信號(hào)(GF-101)和汽包壓力信號(hào)(GP-102)為副信號(hào)，一起作為副調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，起前饋信號(hào)的作用，同時(shí)，在熱量信號(hào)組態(tài)表(GF-103E)中設(shè)置運(yùn)算公式：
PVC=IN+PV(GP-102A)×SV(CB-101)-PV(GF-103F)×n
其中PVC為過程量輸出，SV為設(shè)定值，CB-101為鍋爐熱容量系數(shù)，此處設(shè)為1，n為流量微分信號(hào)(GF-103F)的系數(shù)，可根據(jù)需要設(shè)定，此處設(shè)定為0.25。
3 出現(xiàn)問題
(1) 根據(jù)汽機(jī)本身設(shè)計(jì)的工況和運(yùn)行要求 ，蒸汽壓力應(yīng)穩(wěn)定在9.3±0.2 MPa，汽溫應(yīng)穩(wěn)定在530±5℃。但隨著員電供熱網(wǎng)的建成以及熱用戶的增加，用戶用汽的不穩(wěn)定使汽機(jī)抽汽量在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)從幾噸到幾十噸的變化，造成蒸汽壓力在9.1～9.7 MPa，汽溫在510～540℃波動(dòng)。其主要原因是給粉機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)跟不上蒸汽母管壓力的變化和鍋爐燃燒的滯后性。蒸汽負(fù)荷的不穩(wěn)定，就不能很好保證汽機(jī)的進(jìn)汽壓力，這給汽機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成了威脅。
(2) 在彎曲的蒸汽母管上布置的大小10多個(gè)閥門、彎位、三通都存在壓力損失，因而從1號(hào)爐到3號(hào)爐之間雖是連通管，但壓差相當(dāng)大(達(dá)0.1～0.2 MPa)，致使從1號(hào)爐出口取樣壓力不能正確反映3號(hào)爐出口壓力，同樣在3號(hào)爐出口取樣壓力也不能正確反映1號(hào)爐出口壓力。
(3) 投入運(yùn)行時(shí)，由于員電根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷需要，有時(shí)開1臺(tái)機(jī)爐，有時(shí)開2臺(tái)機(jī)爐，這樣，其運(yùn)行方式有時(shí)是單元制，有時(shí)是母管制。單元制機(jī)組的特點(diǎn)是：用電量增大蒸汽負(fù)荷上升，從而導(dǎo)致蒸汽壓力減小，熱負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)增大給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，從而增大給粉量，使蒸汽壓力重新穩(wěn)定在給定值。而母管制在穩(wěn)定壓力的前提下，哪個(gè)爐蒸汽流量升高，熱負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)就減小給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，這兩種運(yùn)行方式，蒸汽流量信號(hào)輸入副調(diào)節(jié)器時(shí)的信號(hào)的極性是不同的。所以，在單機(jī)單爐運(yùn)行時(shí)，采用母管制運(yùn)行方式，使熱負(fù)荷調(diào)節(jié)無法自動(dòng)穩(wěn)定蒸汽壓力。
4 改 進(jìn)
針對(duì)上述情況，在沒有改變CENTUM-XL內(nèi)的組態(tài)圖的情況下作了以下修改：
(1) 重新選取壓力取樣點(diǎn)，改掉由主汽母管壓力分配鍋爐熱負(fù)荷，采取每臺(tái)鍋爐集汽聯(lián)箱后的壓力作為主調(diào)節(jié)信號(hào)，只要每臺(tái)爐將集汽壓力控制在一定范圍內(nèi)，蒸汽母管即使有壓損，其母管壓力都能保持基本穩(wěn)定，舍去了母管壓力的變化對(duì)每臺(tái)鍋爐的影響。
(2) 在計(jì)算機(jī)軟件上正確設(shè)置好蒸汽流量信號(hào)極性，使它的組態(tài)方式自動(dòng)跟蹤運(yùn)行方式的變化，即流量運(yùn)算組態(tài)表(GF-103F)內(nèi)設(shè)定自動(dòng)跟蹤模式作出相應(yīng)的極性改變。
(3) 加強(qiáng)蒸汽流量信號(hào)的作用，將熱量信號(hào)組態(tài)表(GF-103E)內(nèi)的運(yùn)算公式里流量微分信號(hào)(GF-103F)的系數(shù)n改為0.5，即PVC=IN+PV(GP-102A)×SV(CB-101)-PV(GF-103F)×0.5。
(4) 對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定，根據(jù)其傳遞函數(shù)Gs(S)= (1+ +TdS) ，加強(qiáng)主調(diào)節(jié)器(GP-101C)的靈敏性，如將比例帶P、積分時(shí)間Ti適當(dāng)調(diào)小，微分時(shí)間Td適當(dāng)調(diào)大，以跟蹤集汽壓力的變化。
5 結(jié)束語
通過以上改進(jìn)，熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)重新投入運(yùn)行時(shí)，其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性大大提高了。鍋爐在運(yùn)行方式改變或汽機(jī)負(fù)荷改變時(shí)，其運(yùn)行都能及時(shí)跟上變化，蒸汽壓力穩(wěn)定在9.3±0.1 MPa，進(jìn)汽溫度穩(wěn)定在530±5℃，保證了汽機(jī)的運(yùn)行品質(zhì)，既減輕了運(yùn)行人員的工作量，又大大提高了鍋爐、汽機(jī)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。(范小慧 鄭望其)
