350MW超临界机组协调控制系统的优化设计与应用研究

论文摘要

随着科学技术的进步和电力工业的飞速发展，尤其是“十一五”以来，我国大力倡导“节能减排”，对火力发电行业采取了“上大压下”的政策，关停了100MW以下高煤耗、高排放，低效率的亚临界机组，大力推广大容量、高参数、低煤耗、低排放的超临界机组，使得我国超临界机组得到了快速发展。超临界机组的控制技术是超临界发电技术中的重要一环，而机组的协调控制系统是为解决负荷控制中机组和电网之间两个能量的供求平衡关系而提出的，是机组整个控制系统的核心，其主要的控制思想是将锅炉和汽轮发电机作为一个整体来进行控制，使其同时按照电网的负荷指令和机组内部主要运行参数的偏差要求来进行协调控制，既要保证机组能快速响应电网负荷变化的需要，又要保证机组的主要运行参数的稳定。对于整个机组的安全、稳定和经济运行起着关键的作用。本文笔者根据所参与的华能瑞金电厂一期2×350MW超临界机组协调控制系统的优化项目，首先，阐述和分析了超临界机组协调控制系统的组成及其各个部分的典型设计方案。然后，重点介绍了对瑞金电厂350MW超临界机组的协调主控——锅炉、汽机主控回路及协调子系统——主蒸汽温度控制系统的优化设计方法，其中，对锅炉主控回路综合运用了前馈-反馈、非线性等控制策略，通过合理选取锅炉主控的前馈信号，使锅炉能够快速根据外部电网负荷的变化及主蒸汽压力的变化，快速调节锅炉的燃料需求量，进而改变主蒸汽流量，以能快速满足汽机的能量需求；对于汽机主控回路增加了压力拉回和负荷偏差前馈信号，以使汽机能根据电网负荷的变化迅速改变主汽调门的开度，进而改变机组的实发功率，以快速响应电网负荷变化的需求；并将状态观测器这一先进的控制策略应用到了超临界机组的主蒸汽温度控制系统中。最后，详细的介绍应用新华XDPS-400+DCS对优化后的控制逻辑组态的编写方法，给出了完整的控制组态逻辑。经过对优化设计后的系统参数的整定，瑞金电厂一期的两台机组分别于2010.4和2010.6并网运行，各项指标均达到了较好的水平。瑞金电厂2×350MW超临界机组是我国首批国产350MW超临界机组，因此，本论文的工作对国产350MW超临界机组的锅炉、汽机主控及主蒸汽温度控制系统的设计具有一定的参考价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 主要英文缩写说明表
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景及意义
• 1.1.1 论文研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 课题的提出
• 1.3 超临界机组发展及其协调控制系统的研究现状
• 1.3.1 超临界机组的发展
• 1.3.2 超临界协调控制系统的研究现状
• 1.4 论文的主要工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 协调控制系统的组成及典型的设计方案
• 2.1 超临界机组协调控制系统的组成
• 2.1.1 主蒸汽压力设定回路
• 2.1.2 机组负荷形成回路
• 2.1.3 锅炉主控回路
• 2.1.4 汽机主控回路
• 2.1.5 主蒸汽温度控制系统
• 2.2 超临界协调控制系统的设计方案
• 2.2.1 主蒸汽压力形成回路
• 2.2.2 机组负荷形成回路
• 2.2.3 锅炉、汽机主控回路
• 2.2.4 主蒸汽温度控制系统
• 2.3 本章小结
• 第三章 350MW 超临界机组协调控制系统的优化设计
• 3.1 机组协调主控回路的设计
• 3.1.1 前馈-反馈控制系统
• 3.1.2 协调主回路的设计
• 3.2 主蒸汽温度控制系统的设计
• 3.2.1 状态观测器
• 3.2.2 主蒸汽温度控制系统的设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 350MW 超临界机组协调控制系统的逻辑组态
• 4.1 新华 DCS 的概况
• 4.1.1 硬件系统
• 4.1.2 软件系统
• 4.2 DCS 组态中的特殊环节的实现
• 4.2.1 实际微分环节
• 4.2.2 一阶惯性环节
• 4.3 协调主控回路组态
• 4.3.1 锅炉主控回路
• 4.3.2 汽机主控回路
• 4.4 主蒸汽温度系统控制逻辑组态
• 4.4.1 一级 A 侧过热器状态观测器
• 4.4.2 一级过热器 A 侧喷水减温器
• 4.5 本章小结
• 第五章 实际应用效果
• 5.1 协调主控系统应用效果
• 5.1.1 升降负荷时协调主控曲线
• 5.1.2 负荷稳态时协调主控曲线
• 5.2 主蒸汽温度控制系统应用效果
• 5.2.1 升降负荷时的温度曲线
• 5.2.2 负荷稳态时的温度曲线
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间已发表和录用的论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目