提升直流炉供热机组灵活性的电热协调控制策略

为克服“以热定电”对直流炉供热机组变负荷性能的影响,该文引入并改进双重控制方法,从而实现电热的协调控制。基于运行数据,辨识获得热–电负荷转换的动态模型,建立直流炉供热机组电热协调控制模型;重构热负荷偏差积分信号,实现对热负荷能量的全程检测;设计电热协调的双重控制策略,一方面通过供热抽汽流量主动响应提升发电负荷响应速率,另一方面通过热负荷精准能量平衡实现热负荷的全程自主恢复。仿真结果表明:电热协调双重控制策略可使机组的变负荷速率达到额定负荷的3%/min,自动发电控制(automatic generation control,AGC)调节性能至少提升了一倍,并能维持热负荷等主要参数的稳定。所提控制策略实现了直流炉供热机组的电热协调控制,可显著提升机组的运行灵活性。

焓在超临界直流炉给水控制中的应用

超临界直流炉使用过程中在压力与温度的作用下产生过热蒸汽,为避免蒸汽温度发生波动,必须对汽水流程与蒸发点进行控制。焓值是热力学中用于表征物质系统能量的状态参量,可以作为控制过程中反馈燃水比的重要信号。因此,文章围绕焓在超临界直流炉给水控制中的应用展开分析,先对焓值应用的可行性进行论述,再探讨焓值控制机理与基本控制方案,结合案例对焓值的具体应用进行说明,以期利用灵敏度高、线性度高的焓值客观反应燃水比的失调情况,加强负荷控制,稳定维持过热蒸汽气温。

超超临界直流炉的主汽温度控制策略

直流炉主汽温度会直接影响机组的运行稳定性、安全性,并且还和运行效益直接相关。目前,火力发电厂会建设较大规模的管道群组来控制机组庞大的蒸汽量,在主汽温度控制上面临一定挑战。

直流炉机组简化非线性模型及仿真应用

通过合理简化和机制分析,建立适用于直流炉机组协调控制系统控制器设计的简化非线性数学模型。建模时考虑制粉环节、减温水环节和回热加热对过程输出的影响。该模型以燃料量指令、总给水流量、汽轮机阀门开度为输入,以汽轮机功率、主蒸汽压力和汽水分离器出口焓为输出。结合某1 000 MW超超临界机组运行数据辨识得到了在50%负荷到100%负荷范围内工作的机组模型参数。对模型进行了开环阶跃扰动实验和现场运行数据对比实验。仿真结果表明,模型开环动态特性与实际机组开环特性在本质上一致,且具有一定精度,可以用来设计协调控制系统控制器。

本生直流炉机炉协调控制系统的设计新方法及其工程应用

直流炉的控制技术是热控领域一个重要的研究课题,与汽包炉有较大的差别,该文从直流炉非线性数学模型的结构入手,导出其线性增量型数学模型,进而采用状态空间法加以描述,建立了相应的增量式状态观测器,分别设计了新型的适用于直流炉的机炉协调控制系统、锅炉给水控制系统和过热器蒸汽温度控制系统。通过在实践中对上述控制系统的整定与优化,取得了优良的控制效果:机组在大负荷范围(80MW)和高负荷变化速率(9MW/min)的工况下减负荷时,过热器出口汽温、机前压力和有功功率等参数的调节品质满足电力系统热工自动化的行业标准。现场实时控制的应用效果展示了该项技术的先进性和实用性,同时也为超临界机组控制策略的选择提供了参考和借鉴。

直流炉机组给水控制系统的设计与应用

超临界(或直流炉)机组协调与给水控制系统,其被控对象具有多入多出强耦合、非线性、变参数的特点。研究工作以受控系统能控且可稳为设计目标,以2种类型的实际运行机组为研究实例,设计相应的控制系统。针对直流炉机组给水控制系统的技术难点问题,首先分别给出协调与给水控制系统单独运行时的稳定性条件及证明,再进一步由数学推理给出整个控制系统联合运行的稳定性分析。以2台300MW亚临界直流炉机组和1台600MW超临界机组的实际运行效果,验证了该研究方法的有效性和实用性。数学分析还揭示了控制系统中PID调节器的作用,为实际工程应用中参数整定和误差估计提供了理论依据和实用方法。

直流炉一次调频控制策略研究与应用

直流炉由于蓄热能力小,使其一次调频能力受到限制。针对华能南京电厂1、2号直流炉机组,在详细测试和分析直流炉机组动态特性的基础上,通过仿真比较,确定了直流炉机组一次调频的控制策略。实际运行表明,改进后的一次调频控制系统有效地协调了直流炉和汽轮机间的能量平衡,使在由于一次调频引起机组功率快速升、降的过程中仍能维持较好的机前压力,确保了一次调频控制系统的长期、稳定投入。

直流炉机组简化非线性动态模型

以某1 000MW超超临界机组为例,基于机理分析并结合机组实际运行数据,通过分析制粉过程、锅炉受热系统、过热器系统和汽轮机的动态特性,建立了直流炉机组在大范围变工况运行下的简化三输入三输出非线性动态模型.该模型以燃料质量流量、总给水质量流量、汽轮机阀门开度为输入,以汽水分离器出口比焓、主蒸汽压力和汽轮机功率为输出.采用机组稳态运行数据确定模型的静态参数,利用负荷变化剧烈的数据辨识动态参数,对模型进行阶跃扰动实验,并与实际运行数据进行对比.结果表明:所建立的模型能够反映机组主要的动态特性和非线性特性,具有结构简单、参数求取容易、复现性好等优点.

直流炉机组燃煤发热量信号测量模型

针对直流炉机组特点,提出了一种适用于直流炉的燃煤发热量信号测量模型.为了提高模型的动态性能,同时考虑了制粉系统动态和锅炉动态.利用国内某1 000MW超超临界机组的运行数据对模型参数进行了辨识,并对该模型的精确度进行了验证.结果表明:该模型抗锅炉侧扰动性能强,具有一定精度,可以用于实时监测燃煤发热量.

姚孟电厂1号直流炉控制系统设计及增量式状态控制器的应用

根据直流炉被控对象和姚孟电厂1号300MW本生直流机组设备本身的特点,分别设计了新型的、适用于直流炉的机炉协调控制系统、锅炉给水控制系统和过热器蒸汽温度控制系统。通过对机炉协调、锅炉给水和过热器蒸汽温度等控制方案的特点分析,体现了应用基于增量式状态观测器的状态反馈控制与传统的PID串级调节系统相结合的控制策略的优越性。采用该控制方案,机组在大负荷范围(80MW)和高负荷变化速率(9MW/min)工况下减负荷时,过热器出口汽温变化和机前压力变化等调节品质满足电力系统热工自动化的行业标准,并能很快达到稳定。现场实时控制的应用效果显示了该项技术的先进性和实用性,同时也为超临界机组控制策略和方案的选择提供了参考和借鉴。

超超临界直流炉机组协调控制策略

介绍了超超临界直流炉的控制特点,分析了其控制系统的现状及难点。针对超超临界直流锅炉多变量、非线性、大延迟、大惯性等特点,在日本三菱公司提供的控制策略基础之上,结合工程实际,提出了合理的控制策略。利用并行前馈、动态参数补偿等手段较好地解决超超临界直流炉的控制难题,合理平衡机炉间能量的供给与需求,解决了机炉间强耦合的问题。在工程实践中,提出了一整套参数整定和优化的方案,取得了比较好的效果。

国产UP直流炉水冷壁改造方案分析

针对姚孟电厂300MW直流锅炉改造方案进行了水动力分析,对比了改造前后锅炉水冷壁的负流量响应特性和正流量响应特性,指出该炉垂直管圈炉膛水冷壁水动力特性不佳,低负荷运行造成水冷壁超温及管间流体和金属温差大爆管的主要原因是高质量流速设计及其产生的负流量响应特性,给类似锅炉改造提供了借鉴经验。

直流炉干湿态自动转换控制研究

在直流炉湿/干态切换过程中,起动热力系统的运行状况非常复杂,手动控制易对系统产生较大扰动,特别是水煤比控制不当将导致干湿态之间频繁切换和机组参数的剧烈波动,从而影响机组正常运行。分析直流炉干湿态转换过程,提出了一种通过控制燃料量和给水流量实现干湿态自动转换的控制方案,并应用于某2×600MW机组直流炉。该方案实现了直流炉干湿态转换过程的全程自动控制。

基于稳定逆的直流炉机组协调控制系统前馈-反馈控制

为改善协调控制系统在机组运行过程中的控制效果,提出了基于直流炉机组非线性模型的前馈-反馈控制方法:首先通过合理简化,建立具有一定精度且适用于控制器设计的非线性模型,再引入稳定逆理论,求取该模型的稳定逆解,利用逆系统前馈控制使得机组输出迅速达到设定值附近,最后设计具有多个输出变量的反馈控制器,以消除外界扰动引起的跟踪误差.在不同的静态工作点下完成状态扰动与设定值扰动的仿真实验,并与基于状态反馈线性化的非线性内模结构的控制效果进行了对比.结果表明:基于稳定逆的前馈-反馈控制具有良好的设定值跟随能力.

超临界直流炉典型启动系统对比分析

介绍了新型的超临界直流炉的启动系统,其大多为采用带内置式分离器和炉水循环泵的启动系统,按炉水循环泵与给水泵联接方式的不同可以把启动系统分为串联与并联2种型式。通过对2种具有不同型式启动系统的600 MW超临界直流炉的调试,从系统布置、控制特性及分离器水位变化特性3个方面进行了比较分析,认为串联式启动系统具有系统布置简单可靠、运行安全性高和水位易于控制的优点,更适于超临界火电机组启动及低负荷工况的安全稳定运行。

基于非线性内模控制的直流炉机组协调控制系统设计

直流炉机组三输入三输出强耦合、非线性的对象结构使其协调系统的抗干扰性和负荷适应能力受到影响。为提出机组全工况优化运行的控制方案,首先通过合理的简化,建立起具有一定精度且利于控制器设计的直流炉机组模型。应用状态反馈精确线性化求出其逆系统,通过反馈控制律的作用实现了系统模型的线性化与输入、输出的完全解耦。并结合对建模误差与外扰有较强鲁棒性的多变量内模控制结构,对反馈线性化后的伪线性系统进行控制设计。最后在不同的稳态工作点下进行状态扰动与设定值扰动的仿真试验,结果表明应用非线性内模控制方法设计的协调系统在较大的工况范围内具有较好的稳定性与动态性能。

超超临界直流炉核心模型的建立与仿真分析

为了系统地研究超超临界直流炉蒸汽发生器的动态特性,以泰州电厂1000MW超超临界直流炉为研究对象,通过合理简化和机理分析,采用非线性集总参数移动边界的方法,建立了蒸汽发生器的数学模型。建模过程中,针对相变点的位移问题,将相变点的位置作为独立变量置入模型,成功解决了超超临界工况下大扰动动态仿真所面临的问题。通过二次建模,使计算机的仿真更便于实现。在仿真模型的基础上,针对亚临界和超超临界两种典型工况,进行动态仿真,试验结果与实际系统的动态特性相符。通过模型的建立,为超超临界直流炉系统工程分析和大规模火电厂仿真机的开发打下了良好的基础。

典型吹管工艺在超临界直流炉上的实践对比

为提高超临界直流炉蒸汽吹管工艺的质量,确保新建火电机组能够长期稳定地安全运行,在2个不同引进技术制造的在建600MW超临界直流炉的实际吹管过程中进行了蓄能法和降压法2种蒸汽吹管工艺的对比研究,总结了技术要点。根据炉型II稳压吹管过程中的实际压力、负荷及设计参数进行了模拟计算,分析了蒸汽流量、干度、过热度、比容等参数对吹管系数的影响。结果表明:在采用稳压转干态一段法工艺的基础上,尽可能提高给水流量及过热度可确保超临界直流炉蒸汽吹管质量。

超临界直流炉停炉后的真空干燥法保养分析

针对DG-1913/25.4-II3型直流锅炉在停运期间氧气会引起潮湿的金属面产生严重氧腐蚀问题,分析了影响氧腐蚀的因素,阐述了真空干燥防腐保养方法的系统结构、操作步骤、操作注意事项,并对防腐效果进行了检验,指出该方法是大容量超临界锅炉防腐保养简单易行且经济安全的一种保养法,对锅炉防腐保养有借鉴意义。

基于焓值计算的直流炉给水控制优化及实践

从焓值控制的原理出发,介绍了焓值控制的特点,并在焓值选取位置对焓值控制的影响、高加出系工况下焓值控制中存在的问题、真空变化对给水控制的影响等方面展开了分析,提出了相关建议和控制策略优化的方向。经过优化后的控制策略在超临界600MW机组上得到了应用,取得了良好的效果,验证了优化后的控制策略完全能满足控制的要求。