杨军统（1968—）
男，安徽灵璧人，高级工程师，（安徽电力科学研究院，安徽  合肥  230022）主要从事燃煤机组的自动控制研究。

摘要：本文论述了采用北京国电智深公司生产的EDPF系统的CCS构成、存在的主要问题及分析，并通过对135MW流化床机组CCS局部修改、优化完善及参数调整，使协调控制系统及其子系统能长期可靠地投入自动，保证本机组安全稳定运行，并能经受大幅度负荷变动的考验（负荷变动范围60～100%BMCR，负荷变化率    2%/min），包括给煤机投切扰动的考验，满足电网自动发电控制（AGC）的要求。

关键词：CCS；控制系统；流化床；AGC

Abstract: This paper discusses the CCS structure, main existing problems and analysis of EDPF system manufactured by Beijing State Grid Zhishen Company. Coordinated control system and its subsystems can remain long-term automatic, ensure the unit safe and stable operation, stand the test of substantial load changes (load change range: 60～100%BMCR; load change rate: ≥2%/min) including the test of coal feeder switching disturbance and meet AGC requirements by means of partial CCS modification of fluid bed unit 135MW, optimization and parameter adjustment.

Key words: CCS; control system; fluid bed; AGC

1　流化床AGC控制的现状

    从目前信息检索结果来看，全国流化床机组投入协调控制的已有少量，但尚未有投入AGC的报道，且仍未有协调控制的负荷变化率达到AGC运行指标要求的135MW流化床机组，即变负荷率达到1.5%Pe/min（2.0MW/min）以上。

    华电六安发电有限公司一期建设两台135MW流化床燃煤发电机组，为安徽省首台流化床机组，分散控制系统（DCS）采用北京国电智深公司研制的EDPF系统，协调控制系统原设计也采用直接能量平衡控制策略。#1机组调试过程中对原设计的协调控制系统控制参数进行了细致调整，但始终未能使该系统投入稳定运行，进一步验证了直接能量平衡不适用于循环流化床锅炉的控制。

2　协调控制技术难点

    循环流化床锅炉(CFB)具有燃烧效率高、污染低、燃料适应性广等特点而得到广泛的应用，但循环流化床锅炉燃烧，即主汽压力的控制问题已成为其推广应用的主要障碍。由于循环流化床锅炉是一个非线性、时变、多变量耦合的控制对象，使得正常运行时对于煤粉锅炉行之有效的常规控制方法已难以满足循环流化床锅炉的各项控制，主要表现在以下几个方面：

    （1）锅炉侧的迟延和惯性较大，适应负荷变化的能力差，主要表现在压力的滞后。而且机炉在适应电网负荷上存在很大差异，锅炉的惯性和迟延大，汽机的惯性和迟延较小，即“炉慢机快”。 

    （2）根据我国电网的技术要求，负荷稳态控制精度±0.5%Pe,动态控制精度±1.5%之内。国外推荐采用TFCCS的控制方式即汽机调压、锅炉调功。显然这种控制方式与上述我国对上网机组的控制要求不对应，是不可取的。为了满足电网对上网机组的要求，机组正常运行时只能采用BFCCS方式，该方式下，锅炉主控调节机前压力，汽机主控调节机组负荷,锅炉控制的主汽压力和汽机控制的负荷精度均要符合要求,二者缺一不可。

    （3）AGC联调时机组升降负荷速率应达到2.0%Pe/min（即2.7MW/min）以上，负荷最大动态偏差应控制在±1.5%Pe以内，稳态负荷控制精度在±0.5%Pe以内，主汽压力稳态控制在±0.25MPa以内,动态偏差控制在±0.5MPa以内。 

    （4）流化床床温的最佳控制温度为850～900℃，无论在稳态还是在动态其床温要保持相对稳定。

3　协调控制方案的实施

    机炉在适应电网负荷上存在很大差异，锅炉的惯性和迟延大，汽机的惯性和迟延较小，即“炉慢机快”。

    从设计的控制方案来分析：按照上述的协调控制方案，锅炉侧的压力控制器，根据不同负荷给定的主汽压力设定值计算出的能量信号与热量信号的偏差经压力调节器形成锅炉指令，给煤机根据指令不停地调整给煤量，而主汽压力的变化则在十分钟之后才能有明显的变化，因此使用直接能量平衡的控制方案，锅炉超压就在所难免。

    通过对流化床锅炉的特性试验发现实现循环流化床锅炉主汽压力控制是可以做到的，而且控制效果相当理想。针对“炉快机慢”的特点，为了使两个控制过程相匹配，采取以下控制策略。

    3.1　改直接能量平衡为间接能量平衡

    间接能量平衡协调控制系统协调方式采用负荷指令间接平衡，负荷指令经幅值限制、速率限制等处理后同时作用于汽机主控、锅炉主控和压力定值形成回路，使负荷要求变化时，机、炉协调动作并在机主控、炉主控和压力定值形成的负荷指令回路中增加微分环节和多级惯性环节，使微分时间和惯性时间为锅炉的惯性时间（包括热量产生时间和蓄热时间），保证机、炉动作从时间上匹配。采用上述方法将机、炉有机地结合在一起，克服了汽机响应速度快、锅炉惯性时间长的矛盾，保证了机组运行的稳定性。

    基于上述的间接能量平衡的原理确定了本机组的协调控制方案如下所述。

    3.1.1锅炉主控的控制方案