1.前言
1997年11月，我們接到山東省電力工業(yè)局“魯電調（1997）389號”文件，要求山東電網各大電廠制定出投入AGC（Automatic Generation Control,自動發(fā)電控制）功能的計劃，并在兩年內實現(xiàn)。
我們接到文件后，感到壓力很大。當時，我廠熱控設備先天不足，存在很多難以消除的缺陷，比如，汽機是東方汽輪機廠生產的D42型機，汽機控制系統(tǒng)是上海新華公司生產的DEH－Ⅲ型（電液并存型中壓抗燃油系統(tǒng)）。國內此類型的DEH系統(tǒng)無一套能投入正常運行，山東電網有七臺300MW機組用此類控制系統(tǒng)，其中我廠占四臺。將DEH改造成純電調高壓抗燃油系統(tǒng)的方案還存有疑慮，且沒有300MW機組改造成功的先例。一旦改造失敗，后果不堪設想。CCS、FSSS、DAS等系統(tǒng)都是由不同廠家配套的已經落伍的設備，存在故障率高、備件難買、數(shù)據(jù)不共享、新功能無法實現(xiàn)等缺陷。
由于DEH及CCS部分子系統(tǒng)不能投入自動，所以CCS的協(xié)調控制功能無法實現(xiàn)，要實現(xiàn)AGC功能是不可能的。因此，必須對熱控系統(tǒng)進行*改造，這既是企業(yè)自身發(fā)展的需要，也是電網發(fā)展的需要。
2.方案論證及前期準備
*，AGC是指根據(jù)電網負荷指令控制發(fā)電機功率的自動控制系統(tǒng)，是當今電力生產自動化水平的zui高境界。若發(fā)電機組能長期可靠地在AGC方式下運行，不僅說明這臺機組可控性能好、自動化水平高，而且，標志著這個企業(yè)管理水平高、職工技術水平高。
實現(xiàn)AGC功能絕不是一件簡單的事情，不是做一下表面文章就可以達到的。必須做大量的扎實、細致的工作。
1998年初，我廠將DEH、CCS等主要熱控系統(tǒng)改造列入當年的重點技改項目，2月下旬，即派出科技副總帶領有關技術人員去湖北省荊門熱電廠收資、調研，對其#5機組（200MW）由純液調改為純電調的情況進行了詳細地了解，并寫出可行性報告。
3、4月份，結合CCS改造，邀請西安熱工研究院和山東電力工程咨詢院協(xié)助我廠對熱控系統(tǒng)改造方案進行宏觀論證，同時與新華公司和上海?？怂共_有限公司就DEH、CCS改造進行了探討。由于?？怂共_公司生產的DEH系統(tǒng)在國內無應用實例，zui后確定使用新華公司DEH-ⅢA純電調高壓抗燃油控制系統(tǒng)和XDPS-400分散控制系統(tǒng)（DCS）對我廠熱控系統(tǒng)進行改造。
5月份，我廠成立了熱控設備改造領導小組，并挑選技術尖子組成了工作小組，著手對#1機組熱控系統(tǒng)實際情況摸底、排查，研究對策，制定方案。在大修前的五個月里，僅DEH改造就分別在東汽、電廠和新華公司召開了三次技術聯(lián)絡會，解決了大量技術難題。選派12名運行和檢修人員赴制造廠參加培訓和監(jiān)造，及早消化技術資料。
進入10月份以后，領導小組每周舉行一次改造協(xié)調會，將存在的問題及限期整改意見寫入會議紀要，由生產技術部門監(jiān)督執(zhí)行。10月底，#1機組大修準備工作基本結束，大修項目計劃表、網絡圖、安全技術措施、調試措施、圖紙資料等技術文件都下發(fā)至有關班組，只待設備出廠驗收。
3.方案實施
1998年12月5日至1999年2月4日和1999年6月14日至8月12日，華能德州電廠#1、2機組分別進行了大修，兩次大修改造范圍基本一樣，大修中應用新華公司提供的XDPS-400系統(tǒng)將原獨立的幾套控制系統(tǒng)改造為具有五個子系統(tǒng)的較完整的DCS（包括CCS、DAS、DEH、MEH、BPC）。實現(xiàn)了分散控制、數(shù)據(jù)共享,完成了熱控系統(tǒng)的升級改造.改造后的DCS系統(tǒng)共設有MMI（人機接口站）10套，其中工程師站3套，歷史數(shù)據(jù)站1套，操作員站6套。
下面圍繞AGC功能的投入，重點介紹自動控制系統(tǒng)的改造情況：
3.1DEH、MEH、BPS改造：
DEH、MEH和BPS三套系統(tǒng)選用了新華公司生產的DEH-ⅢA、MEH－ⅢA和BPS－I型控制系統(tǒng)（液壓系統(tǒng)使用同一套EH油站），實現(xiàn)了汽機島控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)一體化，開創(chuàng)了國產300MW機組汽機島一體化改造的先河。
使用DEH-ⅢA取代原簡易DEH-Ⅲ系統(tǒng)，即高壓純電調抗燃油控制系統(tǒng)取代原來電液并存中壓抗燃油系統(tǒng)，并增加ATC功能。新系統(tǒng)有五只機柜，兩對DPU，一對用于基本控制，一對用于ATC計算。與MEH、旁路系統(tǒng)公用工程師站1套。
使用MEH&BPC取代原新華公司MEH-Ⅰ和歐陸公司的旁路系統(tǒng)。MEH&BPC系統(tǒng)共有2個機柜、2對DPU控制，一對用于A小機，另一對用于B小機及旁路控制系統(tǒng)。改造后，各項技術指標和控制功能均達到要求。
3.2CCS改造
?。＃薄?機組原CCS為SPEC200MICRO組裝式控制儀表，經過近8年的運行，設備存在較多難以消除的缺陷，其功能也比較落后，在組成較為復雜的系統(tǒng)時已感到困難，再加上執(zhí)行機構、閥門等方面原因，協(xié)調系統(tǒng)一直未能投入，自動投入率不高。
根據(jù)機組實際情況，對原系統(tǒng)組態(tài)進行了修改。機組主控制系統(tǒng)作為整個機組控制的核心，它接受外部負荷指令、頻差信號、壓力信號和機組運行狀態(tài)信號，根據(jù)機組運行狀態(tài)和調節(jié)任務，對負荷指令進行處理，并選擇相應的運行方式，使之與機組的運行狀態(tài)和負荷能力相適應，協(xié)調機爐負荷，并進一步發(fā)出機爐協(xié)調動作的指令，即汽機指令送往汽機DEH，鍋爐指令送往鍋爐燃燒系統(tǒng)，來實現(xiàn)機組負荷控制、頻率控制和壓力控制。其主要功能有∶
?。?）機組負荷指令形成
（2）機組邏輯保護
?。?）機組各種運行方式的選擇和切換
燃燒控制系統(tǒng)是主控系統(tǒng)的子系統(tǒng)。它接受主控系統(tǒng)發(fā)出的鍋爐指令，完成對鍋爐負荷的控制。
燃燒控制系統(tǒng)包括燃料控制系統(tǒng)、送風控制系統(tǒng)和引風控制系統(tǒng)。分別以給粉機轉速、送風機動葉和引風機入口擋板為控制手段來實現(xiàn)對鍋爐燃燒量、總風量和爐膛壓力的控制。
燃料控制系統(tǒng)中，燃料量的測量采用熱量信號，給粉機轉速信號僅作為偏差監(jiān)視。
此系統(tǒng)中，由于原控制方案的不盡合理，在自動投入后，效果不好，加之滑差電機可靠性太差，在投切給粉機等變工況下，汽壓變化較大。改造后的燃燒控制系統(tǒng)在控制策略和實施方案上均有重大改進，在自動狀態(tài)下根據(jù)負荷的變化，按照一定規(guī)律可以實現(xiàn)單臺給粉機及二次小風門的切投和操作，使鍋爐燃燒達到*狀態(tài)，減少鍋爐爆燃和滅火等事故的發(fā)生，達到降低煤耗、提高經濟效益的目的。
送風控制系統(tǒng)中，風量測量采用了溫度校正以減少測量誤差，通過氧量控制回路對實現(xiàn)總風量加以校正，來實現(xiàn)*空氣過量系數(shù)燃燒。原系統(tǒng)中，由于風量、氧量信號測量不準確，執(zhí)行機構調節(jié)特性不好等原因，自動一直未能投入。
引風控制系統(tǒng)中，采用三臺變送器選中進行爐膛壓力測量，采用風量信號對引風機進行前饋控制。
?。＃掣呒铀豢刂频?1套系統(tǒng)，原設計為基地調節(jié)儀調節(jié)。由于信號脈沖管路太長，在信號傳輸過程發(fā)生相移和時滯現(xiàn)象，造成自動投入一直不好。進入DCS變?yōu)殡娦盘柨刂疲鉀Q了這一難題。
3.3就地設備改造
原風量測量裝置采用機翼式，用于測量二次風、一次風及磨熱風流量。該測量裝置易堵、測量不準，一直是困擾我們不能投送風自動的難題。風量信號的準確性、快速性，直接影響自動系統(tǒng)的可靠投入。此次大修，我們經收資調研，選用山東電力研究院設計制造的雙文丘利管式風量測量裝置。改造后測量精度提高，易堵現(xiàn)象明顯改觀，將送風自動投入。
給粉機轉速控制原設計采用滑差電機控制，每臺給粉機配一臺滑差控制器，每層配一個操作器。因滑差控制器質量低，性能差，控制效果很差，造成給粉機轉速波動大，加上給粉機下粉不均勻，使鍋爐燃燒調節(jié)效果不佳，汽壓波動較大，影響機組的安全穩(wěn)定運行。此次大修我們將２０臺給粉機由滑差電機控制改為變頻控制。改造后，調速精度高，速度快，調速特性大大提高，并且每臺給粉機可根據(jù)不同情況單獨加偏置，以適應不同給粉管對不同風速的要求，加以適當周界風配比，使鍋爐燃燒工況大大改觀，汽壓調節(jié)響應迅速，汽壓波動很小，為機組穩(wěn)定經濟運行打下了良好的基礎。
原二次風門執(zhí)行器為國產ZWK-１型氣動執(zhí)行器。采取分層控制，每層配一個Ｆisher640電/氣轉換器。由于氣動執(zhí)行器質量欠佳，爐四角保溫效果差，造成氣缸密封圈因過熱損壞，氣缸漏氣嚴重，執(zhí)行器經常拒動，以至輔助風、周界風、過然風控制系統(tǒng)不能投入自動，或雖能投入但調節(jié)效果很差，影響機組的經濟運行。此次大修，我們采用北京科建公司提供的進口氣動執(zhí)行器，將５２臺風門改為可單個調節(jié)，并且所有信號、氣源管路重新用不銹鋼管配置，改造后，執(zhí)行器動作靈活可靠，可控性大大增強，自動調節(jié)效果有很大提高。由于風煤比合適，鍋爐燃燒充分，使機組經濟性能有進一步提高。
4.AGC功能的實現(xiàn)
AGC功能，簡言之，即是協(xié)調控制系統(tǒng)直接接受電網調度中心控制計算機發(fā)出的負荷指令信號來調節(jié)發(fā)電機組的負荷，確保電網安全、經濟運行。
機組協(xié)調控制系統(tǒng)由負荷管理中心（主畫面）和機爐控制系統(tǒng)兩部分組成。
4.1負荷管理中心包括負荷指令的形成、運行方式選擇和汽壓指令形成。
4.1.1負荷指令的形成：
負荷指令一般由運行人員給定，當實現(xiàn)AGC時，由電網調度中心直接發(fā)出，如果參加一次調頻時，頻率偏差信號作為分量加入到負荷指令中去。
當發(fā)生RB時，負荷指令由RB功能送出，根據(jù)不同的事故，發(fā)出不同的降負荷速度和指令。發(fā)出的負荷指令受到大小值的限制，使負荷指令在機組允許范圍之內，并通過負荷變化速率限制。定壓和滑壓（變壓）兩種運行方式速率是不同的，前者為5MW/min，后者為4MW/min。
負荷系統(tǒng)手動時，負荷變化速率不限制，在發(fā)生迫升時，通不過降負荷指令，但手動操作可以降。
當發(fā)生迫升或迫降時，對zui終負荷指令進行增、減修正，以適應燃燒系統(tǒng)狀態(tài)。
為了方便運行，在負荷自動時，負荷指令跟蹤實際負荷指令，在滑壓運行時，負荷指令轉換成滑壓的壓力設定值，此設定值運行人員可以通過偏置加以修正。
4.1.2運行方式選擇：
以主次來分，有爐跟蹤、機跟蹤兩種。
從汽壓參數(shù)來分，有定壓、滑壓兩種。
從上面兩種方式綜合和實用的角度分類，共有：
?。?）爐跟機定壓協(xié)調系統(tǒng)
?。?）爐跟機滑壓調節(jié)系統(tǒng)
（3）機跟爐滑壓調節(jié)系統(tǒng)
?。?）爐調定壓協(xié)調系統(tǒng)
?。?）機調定壓系統(tǒng)
共五種方式，根據(jù)機組狀態(tài)運行人員，可自由選擇。
一般來講，多選擇（1）、（2）方式，機或爐不正常時可選（4）或（5）運行方式。
4.1.3汽壓指令的形式
定壓運行時，由運行人員設定?；瑝簳r，用負荷設定值間接設定，滑壓曲線按定-滑-定方式運行。
4.2機爐控制系統(tǒng)
4.2.1爐跟機協(xié)調系統(tǒng)
?。?）負荷調節(jié)系統(tǒng)
負荷調節(jié)系統(tǒng)為常規(guī)的系統(tǒng)，功率偏差通過DEH調節(jié)汽機進汽量，從而達到調整發(fā)電機負荷的目的。
?。?）汽壓調節(jié)系統(tǒng)
燃燒調整汽壓。這里不是直接調整汽壓，而是采用了直接能量平衡法調整汽壓。
定滑壓運行方式區(qū)別僅在于汽壓定值為常數(shù)還是按一定規(guī)律變化。
4.2.2機跟爐協(xié)調系統(tǒng)
（1）汽壓調節(jié)系統(tǒng)
這里是用汽機調節(jié)門開度調節(jié)汽壓。由于此通道慣性小，調節(jié)品質很好。
?。?）負荷調節(jié)系統(tǒng)
負荷調節(jié)系統(tǒng)仍用原熱量信號，而將設定值轉換成熱量信號設定值，能夠較快地調整機組負荷。由于冷凝器真空的變化等原因，會使負荷指令與熱量信號關系不是一成不變的，即僅靠上一措施不能保證負荷為設定值，為此，又串聯(lián)了負荷控制主回路。
5.性能評價
DEH改造后，實現(xiàn)了ATC方式開機，并做了閥門流量特性試驗，優(yōu)化了調門重疊度，這在國內DEH改造中都是的。改造后的機組如期投入運行，各項技術指標均達到新機投產的標準。DEH的轉速控制、負荷控制、OPC、AST等基本功能都很正常。DEH改造中解決了#1、機組長期存在的調門不嚴的重大隱患。提高了機組的安全性、可靠性。DEH改造后顯著減小了調門前后的壓降，汽機熱耗下降，同時為實現(xiàn)協(xié)調控制及AGC控制奠定了堅實的基礎。
CCS改造后，協(xié)調系統(tǒng)和優(yōu)化燃燒系統(tǒng)先后投入了正常運行，AGC投入成功。自動投入率由改造前的86.49%提高到目前的，自動調節(jié)特性大大優(yōu)于手動操作，減輕了運行人員的勞動強度，實現(xiàn)了減人增效。AGC功能的應用，不但提高了機組快速適應電網對負荷的調度，滿足*調度和調頻的要求，而且，機組的安全性和經濟性大大提高。
