火力发电厂协调控制的研究

摘要：对火电厂的集控运行模式以及机组的协调控制做出简要分析，旨在复制火电厂发电工作。

关键词：火电厂;集控运行;机组;协调控制

在过去的几年里，因为火电机组控制对象比较繁复并且变化多样，以往火电机组的操控方式比较单调，所以传统的导入与输送难以达成现代社会对锅炉控制的最新需求，火电机组锅炉控制体系呈现的控制成效不够理想。通过分析针对此方面的探究可以发现，现阶段采用的火电机组锅炉控制技术还具有大惯性、不稳定以及难以确定等问题，导致以往的控制方式不能针对数学模型来展开精准、明确的控制与分析。中国与国外的诸多学者都希望将火电机组锅炉控制技术所存有的缺陷彻底解决，所以在火电机组建设模型、选取控制对策、选取参变量以及完善子系统等方面均开展了大规模的研究。现阶段国内的发电厂中应用最多的技术是协调控制系统，同时也与国内开展电力的进程有着密切的关联火电机组中锅炉、汽轮机组都具有其运行特性，所以在实践过程中，对于锅炉和汽轮机组都要进行严谨地操纵，只有这样才可以将现有资源的作用充分发挥出来。

1 协调控制系统的概念及特点

伴随社会对电力资源越来越大的需求，电力企业在不断改革自身的经营体系，基于这种形式，大容量发电机组也把自身的工作模式做出了相应变化，机组不再只达成需要的基础功率消耗，还要加入到电网的频率调制与电网的高峰频率调制工作中，即使电网整体的其中一部分呈现出了反常状态，也要确保大容量发电机组可以继续运行。在加入到电网的频率调制与电网的高峰频率调制工作中时，机组要满足以下需求：

（1）机组可以根据负荷的变化进行状态调整，来达成实践过程中的要求，承载负荷低时也要确保可以继续运行;

（2）在电网调频调峰的大负荷范围内，需要保持机组的关键变量，如主蒸汽压力等维持稳定。根据以上所讲述的需求方面，一般都依靠汽轮机、锅炉以及辅助设备的综合性质功能，还有单元机组对整体系统的操控情况，一定要共同拥有承载基础负荷以及时刻进行平稳工作的功能，所以将汽轮机组与锅炉进行结合构成一个全面、完善的综合性体系—协调控制系统是非常关键且不可缺少的。基于火力发电站，协调控制系统是一种限制系统的技术，此系统关键的构成包括以下三方面：主压力拟定、汽轮机、锅炉主控制以及复合指令处理。协调控制系统运行的方式是在频率实际数值和标准数值之差指令、锅炉指令以及调度指令发布之后，负荷指令来解决回路接收并且立刻执行选取和计算，并且基于电站辅机展开工作的情况进行整合，发布机组真实的负荷指令，之后再通过汽轮机、锅炉主控制回路接取并对阀门开度和锅炉的燃烧效率实施相应的调配整顿;从主压力拟定回路来讲，最关键的是对于机组平稳工作的保证，专业人员对变化幅度的数值与变化率使用有效的方法进行处理，随后再基于此获得比较符合的机前压力设定点。协调控制系统进行协调的作用包含了以下三个层面的意义：锅炉协调、机组与电网需求间协调以及锅炉与汽轮机间协调。

（1）锅炉协调。关键指的是锅炉与电站辅机之间进行协调的呈现，其中的辅机包含水泵、送风机以及磨煤机等。

（2）机组与电网需求间协调。关键指的是 AGC 控制和电网进行一次频率调制的控制，其目标为在电网负荷需求改变时，机组随之产生迅速反应。

（3）锅炉与汽轮机间协调。同时控制锅炉与汽轮机，使汽轮机的工作速度和平稳情况得到相应的提高，电网负荷调度时可以做出迅速反应。

其中要关注的是：协调控制系统对于直流锅炉和汽包锅炉，即使呈现出来的控制观念是一样的，但根据发电厂不一致的汽水循环方法，针对控制系统的以上两种锅炉具有显著的差别。

2 发电厂集控运行系统

传统的火电厂运行是没有一个统一的系统的，他的各个部分的控制系统都是相对独立的，在运行时，电力输出控制、机组控制、火炉控制等环节缺少必要的联系，使得电厂生产效率低下。

集控运行系统（DCS）是火电企业高新技术， 是基于高自动化实行的综合性的控制系统。集控系统的核心是微处理器，主要组成部分有开关、变送器、CS 系统、电缆以及盘台设备等。复杂的组成部分造就的是其实时性高、存储量大、安全性高、稳定性强等优势，再通过软件来实施对各个部件的高度调配控制，大大地提高了火电厂发电生产效率，因此集控运行系统在火电厂中得到了广泛应用。

现代化的中大型火电厂目前均采用的是集控运行系统，其具有丰富的控制系统和检测系统画面显示功能。不同的控制系统，需要显示的画面是不一样的。总的来说，结合总貌、分组、控制回路、流程图、报警等画面，以字符、棒图、曲线等适当的形式表示出各种测控参数、系统状态，是DCS 组态的一项基本要求。此外，根据需要还可显示各类变量目录画面、操作指导画面、故障诊断画面、工程师维护画面和系统组态画面。

3 集控运行系统原理

相较于传统的火电厂技术，集控运行技术更能体现出现代化生产工艺的数字化、集成化以及高自动化。他的主要核心是实施对火电厂生产线的集中控制和管理，生产线控制技术是利用计算机功能提高火电厂生产的自动化水平，实现对大中型生产线的实时监控和在异常情况下人为操作的调节控制技术;生产线管理技术则是完善和提高生产线的生产效率，统计分析在集控运行系统工作中的信息，指导集控运行系统在生产过程中的经济运行，预防生产事故的发生等技术的综合统一。

4 机组协调控制系统

4.1 软件系统

软件系统的主要组成部分是服务端与客户端，它可以对于两端硬件环境进行分析，科学合理地分配管理动作，从而达到降低集控运行成本的目的。为了避免服务器出现故障后影响系统的运行，所以需要设计两台服务器，在其中一台服务器发生故障时可以自动切换到另一台服务器上以保证客户端的正常运行。客户端的主要职责是给服务器传递信息以保证服务器能够接收并完成客户端的要求，这种架构模式对于操作员的能力有较高需求。

4.2 硬件系统

硬件系统的主要组成部分是系统服务，现场控制以及检测控制，系统服务层的主要功能是连接监控层的控制器和计算器，发送和接受信息，实现对冗余网的有效利用。现场控制层的主要功能是在与主控室相邻的电子室内安装现场控制站DPU 和数据采集站DPU，他们将信号接收到以后对其进行逻辑运算，将结果发送到现场执行器。检测控制层的主要功能是与服务器实时通讯，完成各种数据的传输。

由于人们对电力的需求越来越大，导致发电厂的机组规模越来越大，发电厂机组的负荷也越来越大，所以集控运行和机组协调控制能力一定要跟上负荷所需，才能保证发电厂机组的正常运行状态。这两个环节都是发电厂生产过程中的重 要组成部分，研究二者的相互联系并进行创新发展，会给我国发电事业带来非常大的帮助。

参考文献：

[1]兰宏武;蔡文;张骏利;张敬斌;张艳艳.基于DCS 的燃气-蒸汽联合循环机组运行智能控制系统. 电子设计工程，2025（07）

[2]李华桥;田文喜;陈伟;李发强;王东伟.核级 DCS 机箱设备散热性能研究及影响因素分析. 重庆理工大学学报（自然科学），2023（05）