660MW超临界机组控制方案说明要点

龙泉金亨 660MW 超临界机组 MCS 控制策略 龙泉金亨龙泉金亨 2 2660MW660MW 超临界机组超临界机组 GE 新华控制工程有限公司 MCSMCS 系统逻辑设计说明系统逻辑设计说明 设计设计 校对校对 审核审核 批准批准 新华控制工程有限公司新华控制工程有限公司 2012 年 3 月 18 日 1 龙泉金亨 660MW 超临界机组 MCS 控制策略 660MW660MW 超超临界机组控制方案说明超超临界机组控制方案说明 1 1．超超临界机组模拟量控制系统的控制要求．超超临界机组模拟量控制系统的控制要求 超临界机组相对于亚临界汽包炉机组，有两点最重要的差别一是参数提高， 由亚临界提高至超临界；二是由汽包炉变为直流炉。正是由于这种差别，使得超临 界机组对其控制系统在功能上带来许多特殊要求。也正是由于超临界机组与亚临界 汽包炉机组这两个控制对象在本质上的差异，导致各自相对应的控制系统在控制策 略上的考虑也存在差别。这种差别在模拟量控制系统中表现较为突出。此处谨将其 重点部分做一概述。 1.11.1 超临界锅炉的控制特点超临界锅炉的控制特点 1超临界锅炉的给水控制、燃烧控制和汽温控制不象汽包锅炉那样相对独 立，而是密切关联。 2当负荷要求改变时，应使给水量和燃烧率（包括燃料、送风、引风）同时协 调变化，以适应负荷的需要，而又应使汽温基本上维持不变；当负荷要求不变时， 应保持给水量和燃烧率相对稳定，以稳定负荷和汽温。 （3）湿态工况下的给水控制分离器水位控制，疏水。 （4）干态工况下的给水控制 -用中间点焓对燃水比进行修正，同时对过热汽温 进行粗调。 （5）汽温控制采用类似汽包锅炉结构，但应为燃水比 喷水的控制原理，给水 对汽温的影响大；给水流量和燃烧率保持不变，汽温就基本上保持不变。 1.21.2超临界锅炉的控制重点超临界锅炉的控制重点 超临界机组由于水变成过热蒸汽是一次完成的，锅炉的蒸发量不仅决定于燃料 量，同时也决定于给水流量。因此，超临界机组的负荷控制是与给水控制和燃料量 控制密切相关的；而维持燃水比又是保证过热汽温的基本手段；因此保持燃/水比 是超临界机组的控制重点。本公司采用以下措施来保持燃/水比 （1） 微过热蒸汽焓值修正 GE 新华控制工程有限公司 2 龙泉金亨 660MW 超临界机组 MCS 控制策略 对于超临界直流炉，给水控制的主要目的是保证燃/水比，同时实现过热汽 温的粗调，用分离器出口微过热蒸汽焓对燃/水比进行修正，控制给水流量可以 有效对过热汽温进行粗调。 2 中间点温度 本工程采用中间点温度（即分离器出口温度）对微过热蒸汽焓定值进行修 正。当中间点温度过高，微过热蒸汽焓定值立即切到最低焓，快速修改燃/水 比、增加给水量。当中间点温度低与过热度，表明分离器处于湿态运行，此时 焓值修整切为手动。 3 喷/水比（过热器喷水与总给水流量比） 在超临界机组如果喷/水比过大（或过小），即流过水冷壁的给水量过小 （或过大），用喷/水比修正微过热蒸汽焓定值（即修正燃/水比），改变给水 流量，使过热减温喷水处于良好的控制范围内。 4 燃水指令的交叉限制回路 本工程给水最小流量限制、燃/水交叉限制，主要目的是在各种工况下防止 燃料与给水比的失调。燃料指令由锅炉指令加变负荷超调量前馈，经给水指令 增、减闭锁限制（中间点温度正常范围内）；给水指令经燃料指令增、减闭锁 限制（中间点温度正常范围内）。 （5）高加解列超调前馈 高加解列，给水温度偏低，通过超调前馈快速减少给水量（超调量与负荷成 比例关系），以确保燃/水比调整使过热汽温在正常范围内。 注高加解列超调量只受最小流量限制，不受其他条件影响。注高加解列超调量只受最小流量限制，不受其他条件影响。 1.31.3 超临界锅炉的给水控制超临界锅炉的给水控制 超临界锅炉给水控制要完成了多重控制任务控制燃 /水比、实现过热汽温 的粗调、满足负荷的响应。 1）给水指令组成 给水指令由燃料指令经 fx对应的总给水量减去过热器喷水量、通过燃/水比 修正，加变负荷超调量前馈，经燃料指令增、减闭锁限制（中间点温度正常范围 内），加高加解列前馈。具体分析如下 GE 新华控制工程有限公司 3 龙泉金亨 660MW 超临界机组 MCS 控制策略 （1） 给水指令的前馈 给水指令的前馈包括静态前馈和动态前馈二部分组成。 ①静态前馈 这是给水指令的主导部分，由燃料指令折算出锅炉需要的给水总量，扣除减 温水量后，作为直流炉的给水指令，通过这部分的静态前馈，基本保证了燃/水之 比。由于燃料、给水对过热汽温反应存在时差，因此给水指令要经惯性环节延迟。 ② 变负荷超调量动态前馈 变负荷超过 1.59MW时对燃料、给水指令超调前馈，主要是为了提高机组 的负荷响应速度。 ③ 高加解列超调前馈 高加解列，给水温度偏低，通过超调前馈快速减少给水量（超调量与负荷成 比例关系），以确保燃/水比调整使过热汽温在正常范围内。 （2） 给水指令的反馈修正 静态前馈部分基本上确定了燃料与给水流量之间的关系，在实际运行中，这 一关系还应根据实际情况作必要的修正，使分离器出口焓维持在定值附近。反馈修 正的思路为当过分离器出口焓大于设定值时，适当逐步加大给水指令；反之，则 减少给水指令。 焓定值的确定可分为二种情况，一种是正常情况下焓定值的确定；另一种是当 分离器出口超温时的焓定值计算。 ① 正常情况下分离器出口焓定值的计算 在正常情况下，分离器出口焓定值由二部分组成一是基准的焓设定值；二 是由实际运行情况确定的定值修改量。 a．基准的焓设定值 基准的焓设定值是分离器出口压力的函数，fx 代表了不同负荷对分离器 出口蒸汽保证一定的过热度的控制要求。 b. 焓设定值的修正 GE 新华控制工程有限公司 4 龙泉金亨 660MW 超临界机组 MCS 控制策略 焓控设定值修正是指根据分离器出口温度或喷/水比在一定范围内修正焓控设 定值。当分离器出口温度大于定值 3℃（初设），经过焓设定积分器将焓设定值适 当减少，相应增加给水流量指令；反之相反。 用喷/水比（过热器喷水量/总给水量比值）对焓控定值进行修正，其因是直流 锅炉的给水流量控制与减温水总量的控制之间存在着必然的联系，比如当过热喷水 量大，就说明前面的水冷壁的给水流量偏小，即可以通过减小焓控定值，增加给水 流量而使过热喷水恢复到原来的值。 注焓定值修正范围中间点温度过热度在超过热、欠过热范围内，即注焓定值修正范围中间点温度过热度在超过热、欠过热范围内，即焓控控 设定值必须保证在设定值必须保证在 HmaxHmax 和和 HminHmin 之间。之间。 ② 分离器出口超温时的焓定值计算 给水控制系统还必须实现防止水冷壁管出口温度的越限，当分离器出口温度偏 差大于 3℃时，按上节方法减小焓设定值；当分离器出口温度大于限值（超过热） 时，控制回路将焓设定值迅速切至最低限 Hmin，从而快速增加给水流量，防止水 冷壁出口温度进一步上升；当水冷壁出口温度超过其对应负荷下的温度保护定值， 则发生 MFT，这是直流锅炉为防止水冷壁管超温而设置的一个重要保护。 2）湿态运行方式