一、系統(tǒng)概況
　　
　　華能銅川電廠2*600MW機(jī)組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司制造的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、全露天布置汽包爐，配東方汽輪機(jī)廠制造的一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷汽輪機(jī)。機(jī)組控制系統(tǒng)采用美國西屋公司研制的OvationDCS,其包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）、汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）等。機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用以鍋爐跟蹤方式為基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計方案，其主要包括負(fù)荷指令處理回路、壓力指令處理回路、鍋爐主控制器、汽輪機(jī)主控制器等，為了提高機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)品質(zhì)，取消了常規(guī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計中的壓力拉回回路。鍋爐主控制器以直接能量平衡信號作為前饋信號。
　　
　　二、控制策略
　　
　　機(jī)組協(xié)調(diào)控制（UCC）系統(tǒng)是根據(jù)單元機(jī)組的負(fù)荷控制特點(diǎn)，為解決負(fù)荷控制中的內(nèi)（機(jī)組內(nèi)部鍋爐和汽輪機(jī)之間）、外（機(jī)組與外部電網(wǎng)之間）能量供求平衡關(guān)系提出的一種控制策略。它使鍋爐和汽輪機(jī)同時按照電網(wǎng)負(fù)荷需求指令和內(nèi)部主要運(yùn)行參數(shù)的偏差進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以保證單元機(jī)組對外具有較快的功率響應(yīng)速度和一定的調(diào)頻能力，對內(nèi)具有將主蒸汽壓力偏差維持在允許范圍內(nèi)的能力。
　　
　　（1）在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中采用能量平衡信號作為前饋，采用能量平衡信號（當(dāng)前汽輪機(jī)對鍋爐的能量需求量）Pl/Pt/Ps,（Pl為汽輪機(jī)第1級后的蒸汽壓力，Pt為機(jī)前壓力,Ps為過熱蒸汽壓力設(shè)定值）取代傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的功率給定信號（圖1）。其中，P1/Pt，與汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度成正比，所以Pl/Pt，反映了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度，Pl/Pt/Ps，反映了汽輪機(jī)輸人能量。能量平衡信號是一個自校準(zhǔn)的信號，P1與輸人至汽輪機(jī)的能量成近似比例關(guān)系，從而Pl與機(jī)組輸出的實(shí)發(fā)功率近似為比例關(guān)系。由于鍋爐制粉、燃燒和傳熱過程滯后，在負(fù)荷變化過程中P1受到影響。當(dāng)Pt下降后，該能量平衡信號將增加，以補(bǔ)償鍋爐蓄能的流失。隨著丸逐漸趨于設(shè)定值，鍋爐的輸人能量與輸出能量達(dá)到平衡。
　　
　　（2）鍋爐主控燃料調(diào)節(jié)指令保持鍋爐熱量輸出與汽輪機(jī)熱量消耗的動態(tài)平衡。鍋爐主控PID的過程變量（PV）輸人信號為主蒸汽壓力，設(shè)定值（SP）輸人信號為主蒸汽壓力設(shè)定值，PID設(shè)計為比例積分調(diào)節(jié)功能。為了調(diào)試方便，將PV和SP輸人信號偏差的微分作用與PID模塊分開并單獨(dú)處理，其輸出與PID的輸出相加。對鍋爐主控指令起主要作用的能量平衡前饋信號進(jìn)行P+PD處理，以使其及時、快速地響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷以及燃燒工況的變化，保證前饋信號能夠較準(zhǔn)確地保持鍋爐燃燒和機(jī)組負(fù)荷之間的能量平衡。與前饋信號相比，PID的比例積分作用只起到補(bǔ)充和后續(xù)調(diào)節(jié)作用，因此其參數(shù)設(shè)計相對較小。利用PID調(diào)節(jié)作用，輔助燃燒調(diào)整起到減小偏差的作用。調(diào)試時應(yīng)避免過度依靠PID的比例積分作用，減小調(diào)節(jié)指令的反復(fù)波動。前饋信號加PID的共同作用，既提高了鍋爐對負(fù)荷的快速響應(yīng)能力，又保證鍋爐的穩(wěn)定燃燒。
　　
　　（3）汽輪機(jī)主控調(diào)節(jié)汽輪機(jī)蒸汽流量，保證正常情況下機(jī)組負(fù)荷按照電網(wǎng)負(fù)荷指令變化。機(jī)組負(fù)荷設(shè)定值與實(shí)際機(jī)組負(fù)荷偏差信號送到PID進(jìn)行比例、積分運(yùn)算。
　　
　　三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化
　　
　　機(jī)組的負(fù)荷指令經(jīng)過限制處理后，分別輸人鍋爐主控制器和汽輪機(jī)主控制器。由于DEH制造廠已對閥門的流量特性進(jìn)行了準(zhǔn)確量化，所以只需整定汽輪機(jī)主控PID的比例、積分參數(shù)。但是，鍋爐主蒸汽壓力的控制出現(xiàn)了較大滯后，其原因是直接能量平衡信號在機(jī)、爐能量出現(xiàn)不平衡后起作用，鍋爐主控PID在主蒸汽壓力測量值與其設(shè)定值出現(xiàn)偏差時起作用對此，將機(jī)組負(fù)荷指令進(jìn)行微分處理后得到負(fù)荷預(yù)估信號直接疊加到鍋爐蒸汽壓力控制回路，作為直接能量平衡前饋信號。優(yōu)化后的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)鍋爐主控制器見圖1。　　
　　負(fù)荷預(yù)估信號是指負(fù)荷設(shè)定值（LDCSP）發(fā)生改變后（手動或自動發(fā)電（AGC）指令改變）對其進(jìn)行微分處理，并采用負(fù)荷增、減開關(guān)（圖1中SELRATE）控制負(fù)荷指令的微分生成量，再由負(fù)荷升速率（LDCRATE）進(jìn)行修正。這樣，鍋爐主控制器的前饋信號就變成直接能量平衡和負(fù)荷預(yù)估2個信號。當(dāng)要求負(fù)荷變化時，汽輪機(jī)主控得到一個經(jīng)過幅度變化限制的指令，鍋爐側(cè)得到一個幅度變化瞬時被放大的指令，從l而消除鍋爐主蒸汽壓力控制的滯后。負(fù)荷預(yù)估信號題個動態(tài)信號，在負(fù)荷變化的起始階段起輔助作用，能夠提高機(jī)組快速響應(yīng)負(fù)荷變化的能力，不影響控制的穩(wěn)定性。
　　
　　四、動態(tài)試驗(yàn)
　　
　　協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投人協(xié)調(diào)控制方式并處于AGC模式，負(fù)荷變化速率為10MW/min，機(jī)組負(fù)荷由500MW降至400MW，試驗(yàn)結(jié)果見表1。　　
　　協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投人協(xié)調(diào)控制方式并處于AGC模式，負(fù)荷變化速率為10MW/min，機(jī)組負(fù)荷由400MW升至550MW，試驗(yàn)結(jié)果見表2。　　
　　由表1、表2可見，具有負(fù)荷預(yù)估信號的機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，各主要運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定。