(1.贵州黔东电力有限公司;2.贵州省凯里市镇远县青溪镇五里牌)
摘要：本文研究了黔东电厂锅炉燃烧系统的自动控制问题。首先简述了锅炉燃烧自动调节系统存在的问题、特点及调节系统的任务；分析了燃烧系统调节对象的特性。根据调节系统特点，把燃烧控制分成送风机控制、一次风机控制、二次风机控制和协调控制四大部分,并对锅炉燃烧自动控制具体实施的方案做了简要概述。
关键词：燃煤锅炉自动控制PID协调控制
一、项目概述
黔东电厂2×600MW亚临界机组三大主机分别由东方锅炉、东方汽机和东方电机厂制造。其中锅炉燃烧方式为“W”型火焰前后墙对冲，DCS系统采用南京西门子有限公司的SPPA-T3000控制系统，因电厂燃用煤种与设计煤种偏差较大，加之基建投产后未能正常发电，锅炉燃烧控制所涉及的风、煤调整基本由运行手动干预，机组自动投入率仅56%，容易出现以下问题：
1.磨煤机容量风门（12套）和二次风挡板（72套）全手动操作，运行人员操作量大，容易出现监盘不到位引起的不安全事件；
2.送风自动和一次风压自动均不能投入，自动投入率低，不满足大机组自动投入率要求；
3.手动调节属事后调整，飞灰、主再热汽压、氧量等主要参数指标波动较大，影响锅炉运行经济性。
二、项目实施难点
1.送风自动不具备投入条件，未对控制策略相关参数及调节性能进行细调，未投入送风全程自动。
2.一次风自动采用单回路压力设定回路（运行手动设定），锅炉主控直接动作容量风门，磨煤机停运、跳闸工况下容易出现一次风机抢风工况。
3.现有控制策略由汽机主控、锅炉主控组成，具备BF、TF、CCS三种模式功能，未采用燃料主控，锅炉主控输出指令直接动作容量风门。协调及AGC模式下容量风门投入自动台数较少，协调、AGC等模式下负荷、汽压跟踪适应性及控制品质较差。
4.燃料控制对象受煤种、煤质、锅炉特性及容量风门调节特性影响较大。磨煤机容量风门（12套）、二次风C/F挡板（72套）等优化工作量大。
三、任务目标
通过对锅炉燃烧自动优化后，机组自动投入率实现100%，锅炉燃烧实现随负荷自动加减燃料、配风实现全程自动控制，在稳态及变负荷工况下提高各子系统的适应能力，使控制偏差在允许范围内。以达到大机组的自动投入要求，减轻运行人员劳动强度，提高机组运行的安全性和经济性能。
四、解决思路
第一步：对锅炉燃烧控制自动各子系统控制策略进行分析，在不同工况、煤种情况下开展调节对象特性试验，确定被调量、调节量和扰动因素；同时结合运行手动操作经验和运行曲线，对控制策略进行设计和完善；
第二步：从安全角度对控制策略中自动切除条件进行评估，完善控制策略；
第三步：利用机组停机时机，完成控制策略组态，机组启动后对控制策略相关参数进行整定；
第四步：对各子系统进行试投，观察自动调节品质和优化控制策略及参数；
第五步：系统联调，对控制策略参数进行优化，确保整体性能指标。
五、实施方案
（1）送风机控制：对送风量、氧量与负荷对应曲线进行优化，送风自动具备全程自动投入条件，能满足风箱差压、氧量调节回路要求，且具备电流平衡、二次风门自动及闭锁回路。通过对风量控制回路、氧量校正回路优化，实现最佳氧量控制；实现电流平衡，避免失速和风机抢风情况；二次风门控制实现在负荷变化、磨煤机启停、燃烧器启停、吹灰等情况下均能投入自动，最终实现送风机自动全程投入。
（2）一次风机控制：根据目前燃用煤种及设备现状对控制策略和被控对象进行研究，提出适用于负荷、煤种多变工况下的新控制策略，实现一次风压根据负荷、煤质情况进行自动设定；通过一次风压控制优化，配合磨煤机容量风控制，实现负荷变化时容量风能够快速响应，满足协调控制要求；通过电流平衡控制优化，避免失速和风机抢风情况，最终实现一次风机自动全程投入。
（3）二次风控制：增加二次风自动配风优化控制策略，根据负荷、煤质、容量风开度等多种因素对二次风的控制进行优化，实现配风自动化。
（4）协调控制：对协调控制策略进行整体优化，设计新的协调控制策略。基于现代控制理论的创新控制策略，建立机组协调控制模型，对锅炉主控、汽机主控、燃料主控能够满足机组协调控制和AGC控制系统的稳定、准确、快速的要求；实现自适应调整和学习功能，能够适应负荷变化，煤质变化等各种工况控制品质满足电网和机组控制要求。
采用状态观测、预测控制等现代控制理论基础建立机组控制模型，作为机组闭环控制的核心环节，有效提前调节过程，大幅提高机组协调主控制系统和主汽温控制系统的动态调节过程的响应速度、减少调节过程的动态偏差，同时具备快速稳定性能，提高PID参数适应性。
机组协调控制优化建立在常规控制基础上，充分利用经过试验建立起的锅炉和汽机模型，通过状态控制和解耦计算，从而大大提高控制品质，并且避免执行机构的频繁动作。在提高机组效率和稳定性的同时减少了设备维护量。
六、结论
通过对锅炉燃烧自动优化后，机组自动投入率实现100%，大大减轻了运行人员了劳动强度，锅炉燃烧实现随负荷自动加减燃料、配风、给水流量，主再热汽温实现全程自动控制，主汽压、汽温、CCS、AGC控制品质显著提高，减少管壁超温次数，提高了锅炉运行的安全经济性。
（1）送风自动全程投入，在国内电厂首家实现二次风配风全程自动。
（2）一次风压随负荷、煤种、主蒸汽压力自动设定功能，全程自动投入。
（3）机组调试前为定压运行方式，操作员根据当前负荷改变主汽压力设定值，优化后投入滑压运行方式，主汽压力设定值由负荷-滑压曲线确定。
（4）容量风全部投入自动，实现了随机组负荷自动加减燃料功能，不需要运行手动干预容量风。
参考文献
[1]向贤兵.自动控制理论.2007-08-01/中国电力出版社.
[2]刘建华、郭旺.热水锅炉燃烧系统自动化控制简介.锅炉制造2010-7第四期.