〔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行方式的頻繁轉(zhuǎn)換等原因，使得原設(shè)計的熱負荷自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定。經(jīng)過4條改進措施的實施，蒸汽壓力和汽溫滿足了汽機的設(shè)計工況要求，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，采取母管制鍋爐運行方式，抽汽凝汽式機組，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)運用了先進的過程控制技術(shù)、電子技術(shù)，還靈活地運用了人-機接口功能，采用冗余現(xiàn)場控制，其所有反饋控制都通過內(nèi)部儀表實現(xiàn)，系統(tǒng)可靠性較強。但運行發(fā)現(xiàn)，其與汽機本身設(shè)計的工況和運行要求不太適應(yīng)，不能很好的保證汽機的進汽壓力，熱負荷自動控制系統(tǒng)無法自動穩(wěn)定蒸汽壓力，給汽機的安全、經(jīng)濟運行造成了較大的威脅，本文擬就這一問題進行討論和改進。
2 最初設(shè)計
母管制鍋爐并列運行有以下幾個特點：
(1) 必須維持母管壓力來保證汽機進汽壓力，所以并列運行母管制鍋爐存在熱負荷分配問題，即各運行鍋爐的負荷由一個主調(diào)節(jié)器來完成負荷分配任務(wù)，構(gòu)成串級控制系統(tǒng)。
(2) 當(dāng)多臺鍋爐并列運行時，每臺鍋爐的蒸汽流量不僅與母管壓力有關(guān)，而且與本臺鍋爐的汽包壓力有關(guān)。
(3) 每臺鍋爐的工況是相互聯(lián)系的，每臺鍋爐的汽包壓力和蒸汽流量不僅與汽機的用汽量有關(guān)，也與任何一臺鍋爐的運行工況有關(guān)。所以，在鍋爐最初投運時，熱負荷自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是按母管制運行方式設(shè)計、施工的，采用串級三沖量自動調(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為熱量信號組態(tài)表，MAC為電動機儀表，IN為信號輸入，OUT為信號輸出，SET為信號設(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(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，對副調(diào)節(jié)器來講它起校正作用。蒸汽流量信號(GF-101)和汽包壓力信號(GP-102)為副信號，一起作為副調(diào)節(jié)器的輸入信號，起前饋信號的作用，同時，在熱量信號組態(tài)表(GF-103E)中設(shè)置運算公式：
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(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)汽機本身設(shè)計的工況和運行要求 ，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)定使汽機抽汽量在短時間內(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。其主要原因是給粉機轉(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。蒸汽負荷的不穩(wěn)定，就不能很好保證汽機的進汽壓力，這給汽機的安全經(jīng)濟運行造成了威脅。
(2) 在彎曲的蒸汽母管上布置的大小10多個閥門、彎位、三通都存在壓力損失，因而從1號爐到3號爐之間雖是連通管，但壓差相當(dāng)大(達0.1～0.2 MPa)，致使從1號爐出口取樣壓力不能正確反映3號爐出口壓力，同樣在3號爐出口取樣壓力也不能正確反映1號爐出口壓力。
(3) 投入運行時，由于員電根據(jù)電網(wǎng)負荷需要，有時開1臺機爐，有時開2臺機爐，這樣，其運行方式有時是單元制，有時是母管制。單元制機組的特點是：用電量增大蒸汽負荷上升，從而導(dǎo)致蒸汽壓力減小，熱負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)增大給粉機轉(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，哪個爐蒸汽流量升高，熱負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)就減小給粉機轉(zhuǎn)速，這兩種運行方式，蒸汽流量信號輸入副調(diào)節(jié)器時的信號的極性是不同的。所以，在單機單爐運行時，采用母管制運行方式，使熱負荷調(diào)節(jié)無法自動穩(wěn)定蒸汽壓力。
4 改 進
針對上述情況，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，改掉由主汽母管壓力分配鍋爐熱負荷，采取每臺鍋爐集汽聯(lián)箱后的壓力作為主調(diào)節(jié)信號，只要每臺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每臺鍋爐的影響。
(2) 在計算機軟件上正確設(shè)置好蒸汽流量信號極性，使它的組態(tài)方式自動跟蹤運行方式的變化，即流量運算組態(tài)表(GF-103F)內(nèi)設(shè)定自動跟蹤模式作出相應(yīng)的極性改變。
(3) 加強蒸汽流量信號的作用，將熱量信號組態(tài)表(GF-103E)內(nèi)的運算公式里流量微分信號(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) 對調(diào)節(jié)器進行參數(shù)整定，根據(jù)其傳遞函數(shù)Gs(S)= (1+ +TdS) ，加強主調(diào)節(jié)器(GP-101C)的靈敏性，如將比例帶P、積分時間Ti適當(dāng)調(diào)小，微分時間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，熱負荷自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)重新投入運行時，其穩(wěn)定性、準確性、快速性大大提高了。鍋爐在運行方式改變或汽機負荷改變時，其運行都能及時跟上變化，蒸汽壓力穩(wěn)定在9.3±0.1 MPa，進汽溫度穩(wěn)定在530±5℃，保證了汽機的運行品質(zhì)，既減輕了運行人員的工作量，又大大提高了鍋爐、汽機運行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。(范小慧 鄭望其)
