超超临界机组自动化成套控制系统
600MW超临界机组深度调峰热工控制系统约束条件及对策
600MW 超临界机组深度调峰热工控制系统约束条件及对策摘要：为适应碳达峰、碳中和目标下燃煤机组的发展趋势，通过研究 QB 厂600MW 机组深度调峰至 30%额定负荷下热工控制系统对机组安全运行的限制及保护等条件，提出了针对性的解决对策，为同类型机组深度调峰工况的安全运行提供了有益借鉴。
关键词：深度调峰；热工控制；限制；保护；安全1热控技术对超临界火电机组深度调峰的约束与保护1.1协调控制系统的负荷区间限制QB 厂600MW 超临界机组协调控制系统通常针对50%额定负荷以上负荷区间，在 50%额定负荷以下以启停机控制为主，协调投用的最低负荷为 300MW。
当机组运行过程中负荷低于 50%额定负荷以下时，控制对象特性会发生较大变化，主要运行参数以及设备都接近于正常调节范围的下限，调节、安全裕度较小，存在协调控制系统调节品质差、AGC 响应速度慢、一次调频性能差、燃烧不稳定等问题。
在低负荷工况时，机组被控过程的动态特性变化显著。
煤质、燃烧稳定性、电网调度指令的频繁变化等各种扰动因素叠加时，采用常规PID 和并行前馈的控制策略有时难以有效控制，需要针对深度调峰工况进行逻辑优化。
1.2大负荷区间主、再热汽温控制深度调峰工况下，给水量、燃料量、减温水、协调等回路因为调节对象特性相比中高负荷工况差异明显，过热汽温控制品质不能满足自动连续运行要求，负荷稳定时汽温控制一般，在变负荷时，主汽温控制偏差较大，有时主汽温控制的较低，影响机组经济性，需要做出针对性的逻辑优化。
再热汽温控制采用尾部烟道挡板调整，再热烟气挡板控制无法投入自动，运行人员手动操作量大，且再热汽温波动较大。
有时再热汽温控制的很低，影响机组经济性。
由于配煤不均，燃料量波动大，频繁开关锅炉尾部烟道挡板，造成再热汽温波动大。
1.3脱硝排放控制系统脱硝喷氨控制控制无法投入自动，运行人员手动操作量大，且烟囱入口 NOx 浓度波动较大，存在超标风险。
另外，NOx 浓度测量存在测点少、延迟长等特点，动态过程中极易造成控制回路振荡发散，值班员监盘时工作量大，存在过度喷氨的现象，加剧空预器、烟冷器的堵塞程度。
1000 MW超超临界机组精处理系统改造及智能化升级
1000 MW超超临界机组精处理系统改造及智能化升级
钱陈虎;拓凯;陈明;刘天涯;雷俊茹;田文华
【期刊名称】《能源科技》
【年(卷),期】2024(22)1
【摘要】某电厂2×1000 MW超超临界机组锅炉给水采用加氧处理(OT),利用西安热工研究院“火电厂高速混床运行性能诊断及优化专家系统”对精处理高速混床和再生系统进行诊断,发现运行末期泄漏离子、再生系统缺乏智能监控装置及再生酸碱用量大等问题。
应用树脂输送图像智能识别及控制仪(IRIC)和双层多孔板布水装置改造后,树脂体外再生过程实现了智能控制,树脂输送终点识别准确率100%;高速混床平均周期制水量增幅108%,出水Na+和Cl-含量均优于《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T 12145—2016)要求,经济效益和安全效益显著。
【总页数】5页(P56-60)
【作者】钱陈虎;拓凯;陈明;刘天涯;雷俊茹;田文华
【作者单位】国能朗新明环保科技有限公司南京分公司;西安热工研究院有限公司;国家能源集团泰州发电有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM621
【相关文献】
1.1000 MW超超临界燃煤机组废水处理系统优化
2.某660MW超超临界机组凝结水精处理系统运行技术
3.1000MW超超临界机组凝结水精处理系统调试问题及
处理措施4.某1000 MW超超临界机组锅炉补给水处理系统除盐方案探讨
5.1000MW超超临界机组0号高压加热器改造对机组经济性的影响
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
660MW超超临界机组协调控制系统优化分析
学术论坛660MW超超临界机组协调控制系统优化分析张 鑫（京能（锡林郭勒）发电有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）摘要：本文主要对国内某发电公司的两台660MW超超临界机组协调控制系统进行分析，首先分析了机组的协调控制相关的策略特点与难点，然后对机组的运行期间出现的协调控制系统问题加以优化，最终为机组的运行安全和经济运行打下一定的基础。
关键词：660MW超超临界机组；控制策略；优化；大延迟；协调控制系统1 概述本次分析的机组为660MW超超临界褐煤间接空冷机组。
锅炉为高参数超超临界褐煤直流锅炉，并使用中速辊式正压直吹式的制粉系统，汽轮机为高背压九级回热高效汽轮机，发电机为双水内冷汽轮发电机，机组辅机配置为：空气预热器两台、磨煤机七台、送风机两台、引风机两台、一次风机两台、汽动给水泵一台，公用电泵一台。
热工控制系统（DCS）使用OVATION分散控制系统，模拟量控制系统（MCS）能够对系统进行分散控制，并针对锅炉和汽轮机以及设备加以连续的闭环控制，确保机组稳定安全，符合安全启、安全停、定压、滑压的运行标准。
2 协调控制的策略分析超超临界机组使用的协调控制系统由汽轮机和锅炉的主控回路、负荷指令和主蒸汽压力的相关设定、协调方式的切换、辅机故障快速减负荷、频率和热值的校正等功能回路。
汽轮机和锅炉的主控回路一般情况下有四种不同的运行控制：汽轮机跟随控制方式（锅炉和汽轮机的主控系统分别是手动和自动），机炉协调控制方式（锅炉和汽轮机的主控系统均为自动），锅炉跟随控制方式（锅炉和汽轮机的主控系统分别为自动和手动），基本控制方式（锅炉和汽轮机的主控系统均为手动）。
协调控制系统通常使用锅炉跟随的方式。
炉跟机协调控制方式下，由锅炉主控系统来承担维持机前压力，而汽轮机主控则使用在对机组的负荷控制。
此种控制方式特点为机组负荷响应快，负荷控制精度要高，但机前压力波动大。
依据相关部门对机组的要求，使用此协调的方式可以更加符合要求，下图1显示为2.1 机组的负荷指令和蒸汽压力定值处理回路机组的负荷指令回路是负责机组接收外部负荷指令，然后再进行处理，最后再当作负荷的给定值发送至锅炉与汽轮机的主控系统，总共三个子回路：最大限制和最小限制回路，负荷控制站，变化率限制回路。
两种1000MW超超临界机组协调控制典型控制方案分析
各级汽温 偏差
中间点温 度过热度
燃料量BIR指令 燃水比控制WTR
WTR控制的原理图
2020/2/5
31
汽温传递机理
2020/2/5
32
一、超临界机组的流派
二、超临界机组的动态特性
三、煤水比控制的分类
四、ALSTOM 1000MW机组的协调控制
五、西门子直流炉全程给水控制
六、三菱1000MW机组的协调控制
在给水控制的干态阶段，给水流量指令=
FWSP H2SP H2CORR H1SP H2SP H2CORR H1actual PIEnthalpy
理论给水流量，或根据煤水比得到的给水流量
当分离器出口蒸汽压力变化时，蒸发器内金属的蓄热也将发生变化，无论是吸 热还是放热，这部分热量都将影响到给水的实际吸热量，也就是说，煤燃烧产生 的热量并非全部被水所吸收或水所吸收的并非只有煤燃烧产生的热量（还有金属 释放的热量），因此应从蒸发器理论吸热量的计算中排除
2020/2/5
3
一、超临界机组的流派
二、超临界机组的动态特性
三、煤水比控制的分类
四、ALSTOM 1000MW机组的协调控制
五、西门子直流炉全程给水控制
六、三菱1000MW机组的协调控制
七、BIR指令
八、三菱机组的煤水比（WTR）控制
九、投运效果
2020/2/5
4
超临界机组的动态特性
热力 学 理 论认为，在22.115MPa,温度374.15℃时，水的汽化会在一 瞬间完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存 的两相区存在，两者的参数不再有区别。当水蒸汽参数大于上述临 界状态的压力和温度值时，则称其为超临界参数。 超超临界参数的概念实际为一种商业性的称谓，以表示发电机组具 有更高的压力和温度。我国将超超临界机组的研究范围设定在蒸汽 压力大于25MPa或蒸汽温度高于593℃的范围。 由于在临界参数下汽水密度相等，因此在临界压力下无法维持自然 循环，只能采用直流炉。超临界直流炉的汽水行程如下图所示。
660MW超超临界汽轮机设备及系统介绍
660MW超超临界汽轮机设备及系统介绍
一、基本原理
660MW超超临界汽轮机是一种采用超超临界循环技术的汽轮机，其工作原理主要是利用燃烧产生的高温高压蒸汽驱动汽轮机转动发电机发电。
该汽轮机采用超超临界循环技术，能够在高温高压状态下工作，提高了燃烧效率和发电效率，同时减少了CO2排放。
二、结构特点
1.燃烧系统：采用先进的燃烧技术，能够高效燃烧，减少NOx和SOx 排放。
2.锅炉系统：采用超超临界循环技术，实现高温高压循环，提高了锅炉效率。
3.汽轮机系统：采用先进的涡轮设计和材料，能够实现高效率的能量转换。
4.发电机系统：采用高效率的发电机设计，能够实现高效率的发电。
三、系统组成
1.燃烧系统：包括燃烧室、燃烧器和燃气管道等，用于将燃料燃烧产生高温高压蒸汽。
2.锅炉系统：包括锅炉本体、过热器、再热器和除尘器等，用于将燃烧产生的高温高压蒸汽转化为动能。
3.汽轮机系统：包括高压汽轮机、中压汽轮机和低压汽轮机等，用于将高温高压蒸汽的动能转化为机械能。
4.发电机系统：包括同步发电机、变压器和电气设备等，将汽轮机转动的机械能转化为电能。
牛玉广--超超临界机组自动化成套控制系统
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.2
0.21
发热量系数
抗煤质扰动控制示意图
16
机组升降负荷过程燃烧器摆角和喷水联合调节，减温水只在再热汽温超温时 喷入，且流量较低，节能效果明显。
基于内模控制的燃烧器摆角及喷水联合调节 17
4. 基于激励式仿真机的控制系统设计与调试
需要解决的两个关键问题： 仿真机模型的准确性问题，包括静态准确性与 动态准确性 模型与DCS的连接问题，DPU/虚拟DPU
f6(x)
+
氧量调节器
-
实际氧量
++
DDF
++
频率校正回路
锅炉主控
f4(x)
×
+ f3x)
+
一阶惯性 A/B
+ f5x) 微过热蒸汽焓 -
值设定 微过热蒸
汽焓值
焓值调节器
× 动态解耦
汽轮机 指令
总风量 指令 燃料量 指令
给水流 量指令
1000MW超超临界机组协调控制框图
13
依据火电机组全工况下的非线性测度，建立分段控制模型
3
2. 系统结构
体系结构
4
功能结构
激励式仿真机
6
SIS构成
实时/历史数据库 管理系统
目前实际工程项目 数据已达到50万点
3. 超超临界机组建模与控制
仿真模型
A l13
d
2u3
d
DH
1
DH
3
Q1
机组模型
控制模型
整体非线性模型
dpd dt
9
a1(uT pd8
600MW超临界机组总体介绍
600MW超临界机组总体介绍
首先，600MW超临界机组是一种燃煤发电机组，采用超临界锅炉及超
临界蒸汽参数运行。
其设计能力达到了600兆瓦，是一种大型的发电机组。
它采用了先进的燃煤发电技术，具有较高的发电效率，可以最大限度地利
用煤炭资源。
600MW超临界机组的核心设备是超临界锅炉。
它采用了高温高压的工质，将锅炉内的水蒸汽压力提高到临界值以上，使得蒸汽温度大幅度提高。
这种工艺使得机组的热效率得到提高，能耗减少。
同时，超临界锅炉还具
有较小的包容性和快速启停的特点，适合应对电网负荷波动和需求峰谷的
变化。
此外，600MW超临界机组还采用了先进的自动化控制系统。
通过实时
监测和分析各项参数，调整机组的工作状态，使其保持在最佳的工作状态。
这种自动化控制系统能够有效地提高机组的稳定性和可靠性，减少人工干
预的需求。
总的来说，600MW超临界机组是一种现代化、高效能的发电设备。
它
不仅具有高热效率和低耗能的特点，还具有较低的排放量和高度自动化的
控制系统。
这使得600MW超临界机组成为了目前燃煤发电的首选，为能源
供应提供了可靠支持，同时也对环境保护做出了贡献。
超超临界1000MW机组的系统介绍
超超临界1000MW机组的系统介绍
严卫春;董真;刘孝峰
【期刊名称】《热力透平》
【年(卷),期】2008(037)001
【摘要】介绍上汽超超临界1000MW机组汽封、润滑油、顶轴油、本体疏水系统,并与引进Westinghouse技术的相关系统进行对比,以增强读者对超超临界1000MW机组系统的深入了解.
【总页数】5页(P22-25,62)
【作者】严卫春;董真;刘孝峰
【作者单位】上海交通大学机械动力系,上海,2000301;上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海,200240;上海交通大学机械动力系,上海,2000301;上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海,200240;上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海,200240
【正文语种】中文
【中图分类】TK263
【相关文献】
1.超超临界1000MW机组双切圆锅炉主再热汽温提升方法研究 [J], 胡庆伟; 苏胜; 向军; 崔晓宁
2.超超临界1000MW机组启动期间降低NOx排放的研究 [J], 沈志勇;李冬;李军
3.超超临界二次再热1000MW机组回热系统优化 [J], 程辉
4.超超临界1000MW机组一次调频控制策略研究与优化 [J], 陈节涛;曾海波;张林;
周传杰
5.超超临界1000MW机组深度调峰风险分析及措施 [J], 马云飞
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（3）控制器参数整定 被控对象特性试验； 控制器参数整定； 函数关系及前馈参数整定。
（4）控制系统投运调试 稳定运行调试； 定值扰动调试； 升降负荷调试； 异常工况调试。
➢ 全仿真系统调试完毕后，将虚拟DPU中的控制逻辑及 参数下载到现场DCS的DPU中，可以作为现场调试的初 始值。
仿真机负荷控制中心界面
运行优化指导 设备状态评估
炉膛出口烟温、火焰位置因子计算 锅炉效率计算 热循环效率及汽温、汽压、减温水量耗差计算
控制系统优化 关键信号构造
NOX排放量预测 制粉系统运行优化 基于前馈和解耦的协调、燃烧及其它子系统综合优化
原始信号校准
锅炉热量信号软测量 煤发热量、水份、灰份、可磨性软测量
氧量软测量 锅炉给水流量、主蒸汽流量、风量、氧量综合校准
20
同一机组仿真模型与不同DCS的连接
5. 应用情况
1000MW超超临界机组仿真系统 22
基于仿真机的控制系统调试技术
（１）信号检查 信号名称检查； 连接方式检查； 补偿计算检查； 信号质量检查等。
（2）控制逻辑检查 阀门、挡板等调节机构的手动操作检查； 自动投切逻辑检查； 手自动跟踪及无扰切换检查； 控制器动作方向检查。
f6(x)
+
氧量调节器
-
实际氧量
++
DDF
++
频率校正回路
锅炉主控
f4(x)
×
+ f3x)
+
一阶惯性 A/B
+
f5x) 微过热蒸汽焓 -
焓值调节器
值设定 微过热蒸
汽焓值
00MW超超临界机组协调控制框图
× 动态解耦
汽轮机 指令
总风量 指令 燃料量 指令
给水流 量指令
13
依据火电机组全工况下的非线性测度，建立分段控制模型
N
模 糊 监 督 器
f1(x) f2(x) f3(x)
多变量
控制器1
B1 1
k1
B1'
1'
多变量
控制器2
B2 2
k2
B2'
2'
多变量 控制器3
B3 3 B3'
k3 3'
B +
+
控制模型非线性测度示例
多模型控制系统
锅炉二次风配风方式综合优化
锅炉燃烬风量综合优化 锅炉一次风煤配比综合优化
锅炉排烟氧量综合优化 一次风压、二次风压优化
9
NE a4 (uT pd8 a5 )
分段线性模型
WPB
(s)
0.509(1 36s) (1189s)(1 205s)
e23s
模型分类
机组框图模型
9
某1000MW超超临界机组框图模型 10
1100 1050 1000
950 900 850 800 750
0 2780 2760 2740 2720 2700 2680 2660 2640
3
2. 系统结构
体系结构
4
功能结构
5
激励式仿真机
SIS构成
7
实时/历史数据库 管理系统
目前实际工程项目 数据已达到50万点
3. 超超临界机组建模与控制
仿真模型
A l13
d
2u3
d
DH
1
DH
3
Q1
机组模型
控制模型
整体非线性模型
dpd dt
9
a1(uT pd8
a5 ) a2uB a3uW
最优设定值
最优运行方式
单元机组 协调控制
燃烧 控制
回路级 控制
给水 控制
回路级 控制
全局优化控制结构
单元机组 协调控制
燃烧 控制
回路级 控制
给水 控制
回路级 控制
频率校正回路
负荷 指令 设定 回路
DYN 一阶惯性
ICR
++ + ++ +
+ -
实际功率
汽机主控
f1(x)
+ -
实际压力
负荷指令
压力调节器
于内模控制的燃烧器摆角及喷水联合调节
4. 基于激励式仿真机的控制系统设计与调试
需要解决的两个关键问题： 仿真机模型的准确性问题，包括静态准确性与 动态准确性 模型与DCS的连接问题，DPU/虚拟DPU
ห้องสมุดไป่ตู้18
利用运行数据及优化算法（如遗传算法）进行模型修正
高温过热器模型
修正前 修正后
19
仿真机模型与DCS的通信 数据通信方式：数据接口； OPC方式：OPC Server,OPC Group, OPC Item
1000MW机组非线性控制模型及验证26200
中 间 点 焓 值 /kJ/kg
负 荷 /MW
实际值 计算值
1000
2000
3000 时 间 /s
4000
5000
6000
实际值 计算值
1000
2000
3000 时 间 /s
4000
5000
6000
中调负 荷指令
机组能 耗指标
机组/全厂信息监控
机组负荷指令
Thank you
32
•
每一个优秀的人，都有一段沉默的时 光。那 一段时 光，是 付出了 很多努 力，忍 受孤独 和寂寞 ，不抱 怨不诉 苦，日 后说起 时，连 自己都 能被感 动日子 。。20. 8.1320. 8.13Thursday, August 13, 2020
超超临界机组自动化成套控制系统
牛玉广
华
北
电
力
大
学
国家火力发电工程技术研究中心
电站设备状态监测与控制教育部重点实验室
1
1. 背景
863重点项目：火电行业重大工程自动化成套控制系统
目标： 研究开发一套适用于百万千瓦级超超临界火电机组的
自动化成套控制系统，形成以分散控制系统（DCS）为 核心，包括厂级监控信息系统（SIS）、全激励仿真系统 （SIM）、现场总线技术及高参数智能化仪表、超超临界 机组优化控制策略等在内的百万千瓦级超超临界火电机组 整体自动化解决方案。
2
主要研究内容：
超超临界机组自动化成套控制系统体系结构和关键技术 超超临界机组自动化控制系统 超超临界机组控制系统用现场总线技术及高参数智能仪表 超超临界机组运行特性分析与优化控制策略 超超临界机组厂级监控信息系统 超超临界机组的高精度、全激励仿真系统 超超临界机组自动化成套控制系统工程设计技术 超超临界机组自动化成套控制系统工程实施技术
阶跃扰动试验曲线
控制系统参数调整界面
控制系统闭环运行曲线
试验研究平台-DCS、SIM、SIS
实验室研究平台： 数据-仿真-试验-闭环优化调试环境
虚拟DCS
全仿真机
优化控制
状态监控中心（SIS） 历史数据库
控制优化中心
状态检测 能耗特性
海量历史数据中心及仿真中心
➢ 包括超超临界机组的运行历史数据库系统。数据存储容量 5TB。完整的火电厂运行数据中心。 ➢ 超超临界机组全激励全仿真机系统以及控制系统评价软件体 系。
燃烧优化控制框图
抗煤质扰动控制示意图
修正后煤质做功能力系数
2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4
相 关 系 数 0.9596 1.3
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.2
0.21
发热量系数
机组升降负荷过程燃烧器摆角和喷水联合调节，减温水只在再热汽温超温时 喷入，且流量较低，节能效果明显。