DEB在某自备电厂协调控制中的应用和常见故障分析

摘 要：文章以某自备电厂2×300MW机组DEB设计和运行情况为背景，阐述并分析了采用直接能量平衡（DEB）策略的协调控制系统技术原理、工程实现、过程实际响应以及运行效果。特别是对近两年来DEB出现的故障进行详细的分析和总结。

关键词：自动控制理论；火电厂；热工自动化；应用研究

中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）31-0164-03

1 DEB原理分析

1.1 直接能量平衡控制系统以直接能量平衡信号（P1*Ps/Pt）作为燃料的指令信号，热量信号（P1+dPd/dt）作为燃料的反馈信号，这样构成的系统具有以下特点：对燃料控制过程的同时就控制了压力，其原理为燃料控制器的控制始终应保证控制器的输入信号相等，得到以下关系：P1*Ps/Pt=P1+dPd/dt，在稳定工况下dPd/dt基本为零，以上等式为：P1*Ps/Pt=P1，运算中抵消等式两边P1，得到：Ps/Pt=1由此保证了Pt=Ps，热量信号度量了进入炉膛燃料的总发热量而与燃料的数量无关，这样构成的控制系统克服了由于燃料变化导致发热量变化从而使机组的能量平衡發生变化。

1.2 （DEB）燃烧控制功能设计：燃烧控制系统具有两部分，一部分是直接能量控制系统，另一部分是燃料控制系统。（图3所示）

图1、图2所示为直接能量平衡原理在单元机组协调主控系统SAMA图。

2 DEB工程实现

2.1 本文主要分析机组在定压方式运行工况下，如图1、图2、图3所示，某自备电站DEB控制器直接能量平衡信号（P1*Ps/Pt）作为燃料的指令信号（前馈），热量信号（P1+dPd/dt）作为燃料的反馈信号，输出做为燃烧控制器的指令信号，燃烧控制器的反馈信号采用直接测量的燃料量，最终由燃烧控制器控制各个给煤机的给煤量。

2.2 由图1、图2、图3仔细分析还可以看出，在汽机调门维持不变的情况下，P1/Pt 维持一定，改变压力设定值Ps即改变了锅炉的燃料指令，从而达到了控制负荷的目的，也就是说直接能量平衡信号不但适用于定压控制方式，而且也适用于滑压运行方式。由于采用了直接能量平衡信号，降低了汽机调门动作对锅炉出口压力的动态影响，从而提高了在变负荷工况下机组对负荷的响应性。

2.3 某自备电站进入锅炉的燃料量具有煤、焦炉煤气和高炉煤气三种，在控制系统内将焦、高炉煤气按照各自的关系计算为燃煤值。系统增加燃料控制系统的目的主要是根据直吹式制粉系统燃料可以直接测量的特点，利用燃料测量快速性的特性增加控制系统的内环，主要用以克服燃料的扰动给系统造成的影响。

3 DEB定压控制方式下机组实际出现问题分析

在机组稳定运行时，DEB可以快速稳定的维持机组能量平衡，但是在这两年来的实际运行中，多次出现DEB波动大，导致DEB解自动。

导致DEB波动大的原因大致有：

GV3调门波动，导致调节级压力急剧变化，相应的热量信号也随之变化，DEB控制器设定值与测量值偏差增大，输出出现波动，进而导致燃烧控制器大幅度的增减给煤量，最终能量平衡被打破，DEB解自动。如图4。

进入炉膛的燃料量瞬间发生大的变化，导致汽包压力以及机前压力发生变化。（如图2所示汽包压力作为热量信号，当汽包压力突然变化，则dPd/dt发生很大变化，从而导致热量信号发生变化），而机前压力变化会使能量需求信号跟热量信号朝相反方向变化，进而出现DEB波动大；如图5实时曲线：当时运行人员投入一台磨煤机（未投自动），瞬时投入10吨煤，导致热量信号从57.33上升到60.35，燃料指令从113下降到80，这时机前压力已经从16.12MPA升高到16.88，能量需求信号由于机前压力的升高快速从58.48下降到56.47。最终燃料指令输出到60t/h，已经达到DEB输出下限，出现超调现象，最终导致燃料大幅度波动，DEB解除自动（运行手动解除）。如图5。

在机组升降负荷过程中，由于运行人员操作原因导致风、煤、水配比不佳，（由于两台机组送风机均未投过自动，燃料燃烧的稳定性只能通过运行人员手动操作维持），所以也会导致DEB出现波动；如图6送引风控制系统所示，送风控制未投自动。

由于某自备电厂属于煤-掺烧煤气的新型环保机组，故当低负荷运行时，由于掺烧煤气量占总燃料量的比重很大，且煤气不参与DEB调节（煤气量折合成煤量参与燃料量计算），由于煤气流量、压力、热值极其不稳定，从而使燃料控制频繁动作，只能通过调节给煤量来维持煤气波动导致的能量失衡，当煤气量波动较大时，燃料控制会出现较大的震荡，从而导致DEB出现波动。不再附实时曲线图说明，燃气系统画面如图7。

3 结束语

文中分析了采用直接能量平衡策略的协调控制系统技术原理、工程实现、过程实际出现的问题，由机组的实际运行工况得出，当机组在200MW以上运行时且磨煤机三台以上运行时，DEB调节能够很好的维持机组能量平衡，当低负荷运行或者煤气掺烧比例过大，磨煤机投入少于三台，DEB会出现波动和超调现象。总而言之，直接能量控制思想由于其控制稳定、快速等特点，在火电厂得到了广泛的应用，但无法避免由于人为因素或者实际运行工况导致波动情况。加强对设备的维护，加强对维检、运行人员技能水平的提升都是提高机组效率的方法。

参考文献：

[1]首钢自备电厂2×300MW机组CCS操作员手册[Z].

[2]首钢自备电厂2×300MW机组CCS SAMA图[Z].