1 机组协调及风煤控制回路优化

　　AGC功能的正常投入是建立在机组协调控制系统具有良好控制品质的基础上的。机组协调控制系统设计得是否合理，功能是否完善，协调系统在机组负荷变动试验时能否达到或优于网调对AGC投入机组各项控制指标的要求，是AGC功能顺利投入的必要前提。整个机组的模拟量控制系统中，协调控制系统位于最上层，协调系统能否正常投入及投入效果与协调系统本身的方案设计和投入情况有关。对于直吹式锅炉，风煤控制系统各子控制回路的调节品质对机组负荷的变化率有较大影响。

1.1 磨煤机一次风量和出口风粉温度调节系统的优化

　　通过现场负荷变动试验和定值扰动试验后发现，有些主要控制系统的调节品质均需要进行优化。如磨煤机一次风温调节系统的稳定性和调节品质都很差，一旦出现磨煤机给煤量发生变化时，系统就会出现长时间的等幅振荡，磨煤机出口风粉温度的摆动幅度为±（4～6）℃，执行机构冷风挡板的振幅为±1（5%～20%），而通常对磨煤机出口温度的控制要求为±（1～2）℃。

　　检查磨煤机一次风量及出口温度控制回路的控制方案和参数设置发现，这2个控制回路不仅参数设置不当，而且控制方案也应做进一步的修改。图1给出了修改前的磨煤机冷、热风挡板控制原理图。

    

图1 修改前的磨煤机风量及温度控制回路

　　由图1看出，热风挡板调节回路的前馈环节取自于DEB协调中锅炉能量的需求信号，而该信号是一总的指令信号。对于磨煤机来说，在机组正常运行过程中各台磨煤机的出力相差很大，因此一般将单台磨煤机对应给煤机的给煤量（或给煤指令信号）作为热风挡板的前馈，这样在机组负荷变动时就可以及时地改变热风挡板的开度，从而适应给煤量的变化。对于冷风控制回路来说，原设计的前馈输入为热风挡板开度指令。由于冷、热风挡板间存在有较强的耦合关系，因而为了实现二者间的解耦控制，当磨煤机负荷处在稳态时，冷、热风挡板间的动作方向是相反的，因此图1的原控制方案中热风对冷风的前馈是错误的，但好在原设计的前馈环节非常弱（前馈系数为0.05）。

　　当磨煤机出力改变（对于直吹式锅炉，一般用给煤机的给煤量代表），如增加给煤量时，热风挡板应相应地开大以增加一次风量，而对于冷风挡板，此时应关小以维持出口温度。因此对冷、热风控制逻辑作如图2的修改。

    

图2 优化后的磨煤机风量及温度控制回路

　　磨煤机出口风粉温度控制属于典型的大迟延、大惯性的环节，引起系统低频振荡的主要原因一般都是由于调节器的参数设置不当，特别是积分时间设置不当。修改前冷风挡板调节器（TOM1_PID）的参数为：
比例系数（K₁）为1.2；积分系数（K₂）为0.6；微分系数（K₃）为0.0。

　　根据冷风挡板调节的情况可知，上述参数设置中比例作用较弱、积分作用过强是导致系统振荡的主要原因。此外对于大惯性、大迟延环节，一般都要设置一定的微分作用。

　　优化后参数为：比例系数（K₁）为2.0；积分系数（K₂）为0.2；微分系数（K₃）为0.2。

　　优化后系统的稳定性得到很大提高，即使在机组大幅度变负荷的情况下，磨煤机出口温度的变化范围在±1.5℃之内，彻底避免了系统的反复振荡。同时，磨煤机一次风量调节速度明显加快，增强了机组对负荷变动的快速响应能力。

1.2 一次风母管压力调节系统的优化

　　一次风压力对于锅炉的变负荷率有较大影响，其设定值为机组负荷的函数。观察一次风压趋势图得知，一次风压调节系统的执行机构的一次风电机转速死区较大，灵敏度较低，当指令改变±2%时，由一次风电机转速增减而引起的一次风压力才开始变化。根据有关标准，对于电厂六大风机的执行机构灵敏度的要求应不大于±1%，故机组的一次风电机变频器调节转速本身有待减小死区，因此对一次风压力设定值的函数关系曲线进行了修正，如该系统的前馈来自磨煤机一次风量调节器输出指令的总和，应经过微分环节而不是直接加入；在变负荷情况下，一次风压力定值的改变可以加上人为的偏置予以修正。

1.3 协调控制系统的优化

　　制约AGC升、降速率的因素一是底层自动调节系统的调节品质欠佳，二是协调控制系统本身的参数整定是否合理。观察发现，影响负荷变化率的主要原因在于其功率调节回路的参数设置不当，变负荷时调门的动作基本上取决于前馈环节。

　　张家口电厂二期4台机组的协调控制系统均采用DEB400，其功率调节回路是一个串级系统，见图3。上级的PID用于控制机组的负荷，其输出作为下级调节器汽机第一级后压力P₁调节的设定值。在机组升负荷过程中，由于两级PID参数设置的不合理，所以造成负荷处于负偏差时汽机调门已开始关闭，这样必然影响机组的升速率；另一方面，负荷调节回路如果调节过慢，则也会造成负荷调节品质变差。

　　针对上述情况，对功率控制回路的两级PID参数进行了优化，优化前后调节器的参数见表1。

    

图3 机组功率控制回路原理图

　　由表1可见，对于功率调节器JGEN-PID而言，其比例作用有所加强，积分作用则增加了4倍；而对于P1_PID，其比例作用有所增强，积分作用则降为原来的1/10。

表1 功率控制回路优化前后的参数设置


调节器
参数
优化前
优化后


JGEN-PID

K₁(比例)

K₂（积分）

JGEN_FF（前馈)

0.85

2.00

0.40

0.52

0.50

　　协调控制系统优化后，机组功率调节回路的调节品质得到了很大改善。经过实验，当机组的负荷变化率设定为7MW/min时，机组的负荷变动趋势由趋势图分析可知，AGC投入系统的负荷响应速度变快了，实际负荷的变化率也基本上达到或超过该设定速率。由此可见，此次的AGC优化试验达到了预期的目的。  

2 AGC投入运行时的建议
　　（1） 当一次风压力随负荷变化较缓，无法满足磨煤机的正常运行时必须加以干预，以适应煤量的变化。
　　（2） 投入送风自动运行时要特别注意氧量的修正，应先将氧量输出设为1.0，然后再投入。
　　（3） 个别磨煤机运行时由于煤的干湿程度不合适，可能造成磨煤机的振动摆幅较大，因此在此种情况下建议磨煤机手动调节。
　　（4） 为了机组能稳定运行，机组正常运行时最好采用滑压运行，保证自动控制不受人员干扰。