关于我厂 AGC 方式下负荷快速响应的分析与解决建议摘要: 本文针对近期我厂#2 机组在 AGC 调节过程中负荷响应慢，存在较大迟延的现状分析了原因，根据现场实际情况提出了一些建议，并结合实际操作过程中的实例，阐述了如何尽量减小负荷响应迟延时间，以及如何改进负荷响应慢的措施电网调度对发电机组 AGC 的主要投运指标有以下几个方面：1. 机组负荷变化速率；2. 机组负荷响应迟延时间；3. 机组负荷变化范围；4. 机组负荷静态偏差；5. 机组负荷动态偏差；在上述的几个指标中，负荷变化速率和负荷响应迟延时间是其中重要指标根据我厂#2 机最新观察数据显示，以一次 AGC 投入状态下的涨负荷为例，AGC 负荷指令和实际负荷都是 181MW，AGC 给定负荷 196MW，协调指令以 6MW/min 的速率由 181MW 涨到 196MW，而实际负荷由 181MW 涨到196MW，大约需要 6 分钟左右，平均涨负荷速率为 2.5MW/min，与协调指令的涨负荷的速率 6MW/min 相差甚远在中调下属的每个电厂都投入 AGC 的情况下，我厂负荷增长不能快速响应 AGC 的负荷指令，则负荷可能就被其它负荷响应快的电厂抢去，这样对我厂就会造成直接的经济损失。
一、控制方式对负荷响应的影响（一）我厂机、炉协调控制具有四种控制方式1、基本方式（BASE）：指锅炉、汽机主控均处于手动控制方式，由操作员设定汽机主汽调门阀位指令和锅炉燃料指令来控制机前压力和机组负荷如果汽机控制在“非远操方式”时，汽机主汽调门开度交给 DEH 系统控制，汽机主控输出跟踪主汽调门阀位反馈这种方式一般在低负荷（负荷小于 160MW） 、事故状态、机侧和炉侧辅机自动故障的情况下使用2、锅炉跟随（BF）： 是汽机局部故障时的一种辅助运行方式，此时汽机主控在手动方式，由操作员手动设定汽机调门开度指令，控制机组负荷锅炉主控在自动方式，该方式下机组负荷响应快，但以牺牲主汽压力为代价，不管是内扰还是外扰的影响，动态过程压力波动相对较大，系统抗干扰能力较差，因此锅炉侧引入了汽机主汽调门指令前馈，对外扰有一定的抑制作用3、汽机跟随（TF）:3 是在锅炉局部故障时或启、停磨煤机等工况变动大时的一种辅助运行方式，此时锅炉主控在手动控制方式，由操作员手动设定燃料指令，汽机主控自动调整机前压力，该方式下动态过程压力波动较小，机组运行稳定，但是机组负荷响应慢4、协调方式（CCS）：机、炉协调控制系统 CCS 是一种以锅炉跟随为基础的协调控制方式，是基于直接能量平衡原理的协调控制系统，该方式下汽机主控自动控制机组负荷，锅炉主控主要是来维持汽机能量需求与锅炉放热量的平衡。
这种协调控制系统策略的特点是机组负荷响应快，负荷控制精度高，动态过程压力相对锅炉跟随方式波动较大二）我厂的实际运行模式及分析我厂机组在 AGC 投入的情况下，协调方式（CCS）一定在投入状态，及第四种方式运行，AGC 给定负荷指令后，协调指令以 6MW/min 的速率上升至 AGC 给定的指令，再由协调来控制涨负荷我厂采用的是直吹式制粉系统，从改变煤量到蒸汽流量、压力发生变化有较大的迟延，对于#2 机组来说，由于煤质的不同，该迟延一般在1.5--2.5 min 左右此外，当机组处于滑压段运行时，还存在一个主汽压力反向变化的过程，从蒸汽流量发生变化到该变化量积累到足以使主汽压力发生有效变化还将需要更长的时间因此，在常规的协调控制方式下，为防止主汽压向反方向偏离，不得不将汽机指令作延时处理，并放宽汽压控制偏差的允许范围，这时机组将处于一种迟缓的、控制受到限制的状态1、制粉系统响应的迟延时间机组对负荷响应的延时取决于锅炉接到负荷指令后，从煤量改变到蒸汽流量发生变化所需时间，由于制粉系统的类型不同，机组对负荷的响应速度也不同中储式制粉系统因为没有制粉过程的影响，负荷响应较快；钢球磨直吹制粉系统可以利用磨煤机筒体的存粉，通过调节系统的前馈作用，可以提高负荷响应速度，但是对于我厂使用的中速磨直吹式制粉系统，磨内只有少量存粉，负荷指令给煤量增加的前馈作用不明显，因此对负荷的响应速度较慢。
2、滑压运行的影响滑压运行对负荷的适应性较差，这是因为机组在滑压运行时，锅炉蓄热能力将随参数的变化而变化，变化方向恰好与负荷需求方向相同，所以降低了负荷响应速率以降低负荷为例，当负荷降至定滑压切换点后，锅炉参数下降，释放的蓄热补充了煤量下降所减少的热量虽然控制调节器已经调节煤量下降，但由于制粉系统的迟延作用，对负荷的变化影响较小，所以负荷保持 2 分钟左右的时间，才开始下降3、磨煤机启停的影响磨煤机的启停会对直吹式制粉系统机组的负荷调节产生影响，负荷在一定范围内变化时，不需要启停磨煤机的操作，但若负荷变化大，则需要启动或停止磨煤机，其中暖磨、空磨的操作，影响锅炉燃烧工况，造成参数波动，因此有些机组在启动或停止磨煤机时对主汽压力以及负荷造成一定干扰4、锅炉蓄热能力的利用协调控制系统在负荷调节过程中，是否利用锅炉的蓄热能力，对负荷的响应速度影响较大锅炉蓄热的储存和释放发生在机组负荷的变化过程中，由于汽压的变化使汽化潜热改变，或者由于汽温的变化使锅炉受热面金属热容量改变，他们的变化需要一定的时间，因此无法利用在负荷指令变化瞬间缩短负荷变化的纯迟延，而太快的温度变化对于机组是不允许的当汽机调门迅速地关闭或打开时，可以造成汽压的突然变化，使蒸发量突然改变，以适应负荷的瞬间需求。
通过汽压的变化利用锅炉蓄热能力，尽管在一定程度上缩短了负荷的响应迟延，但其程度取决于参数的允许偏离设定值的范围，受到机组安全、经济运行的限制三）改善 AGC 调节品质的技术手段1、汽机调门迅速响应负荷指令，充分利用锅炉的蓄热能力协调控制系统接到 AGC 负荷指令调节后，汽机调门不加任何迟延迅速打开，并放宽限制汽机调门动作的压力波动允许值，缩短负荷响应纯迟延时间利用锅炉蓄能力，暂时牺牲主汽压力参数的稳定，满足负荷指令变化的需求，同时注意加强汽机调门限制功能，避免由于调门动作过快而引起参数大幅度波动和调节过程过长2、增强煤量和一次风量的前馈作用利用负荷指令的前馈信号，迅速改变给煤量，使锅炉的燃烧率发生变化，适应负荷的需要我厂采用直吹式制粉系统，制粉需要一段时间，负荷指令的前馈信号，只能提高负荷变化速率，不可能有效地缩短负荷响应纯迟延时间将负荷指令前馈信号同时作用在一次风量，利用磨煤机中的蓄粉快速响应负荷指令，免去了制粉过程所需要的时间，可以缩短负荷响应纯迟延时间我厂现在的负荷指令前馈信号作用在改变给煤量的影响上并不明显，协调控制负荷增长，调门开启，而这时的煤量增加并不明显，非常缓慢，不能满足负荷增长的需求，只有当主汽压力有明显的下降时，煤量才会大幅度增加，来满足负荷增长的需求。
对于制粉系统来说，我厂自动投入率低，一次风母管压力以及每台磨煤机的风量、风温皆由手动控制正常情况下，为了降低制粉电耗，提高经济效益，磨煤机入口热风挡板保持全开状态，基本不具有调节作用，实际调整通过升降一次风机频率来改变磨煤机入口风量和入口风压，改变磨煤机入口冷风挡板来调节磨煤机出口温度所以这种情况下需要运行人员在 AGC 给出负荷指令后，及时增加一次风机的频率，增加一次风母管压力，充分利用磨煤机中的蓄粉来增加燃料量，提高主汽压力，从增加一次风母管压力到蒸汽流量、压力发生变化，对于#2 机组来说，由于煤质的不同，该迟延一般在 20--30 s 左右，明显要快于给煤量的反应时间同样道理，在 AGC 给出降负荷指令后，相反的操作即可3、启停磨时对协调的配合AGC 给定负荷指令后，协调控制开始涨负荷，当原有运行的制粉系统不能满足涨负荷需求时，需要启动备用制粉系统启动过程中，需要暖磨，而暖磨需要一定时间（冬季时间更长） ，开启备用磨入口风门后，原有运行磨组的入口一次风压就会大幅降低，这时如果不及时增加一次风机频率，就会导致原来运行的磨组出力不足，造成主汽压力下降，负荷自然就无法快速响应所以在暖磨过程中，一定通过增加一次风机频率保持原运行磨组的入口风压、风量保持不变或更高，这样才不至于影响负荷的快速响应。
同样道理，在停运磨组后及时降低一次风压，来满足负荷的快速响应4、采用定压-滑压联合调节方式提高负荷响应速度滑压运行方式在低负荷下具有较好的经济性，并使汽轮机各部件承受较低的热应力，在调峰运行，有必要改变传统的定压运行方式综合考虑机组节能、负荷响应和安全稳定运行，采用联合滑压控制方式，即定压-滑压-定压方式，一般在 30~40%额定负荷以下采用定压运行方式，在30~80%范围内采用滑压运行，80%以上负荷采用定压运行方式在提高滑压工况下的负荷响应速度，控制方式为在变负荷时，首先在滑压方式把压力设定高点，设定（主汽压力速率限制）升压速率快点，让煤量超前响应负荷增长，从而加快负荷响应，这样即满足快速变负荷的要求，又能在稳态时完成机组的滑压运行要求5、正确使用风煤交叉限制燃烧控制系统采用燃料/空气交叉限制（风煤交叉限制） ，在机炉协调控制系统方案中，锅炉主控的燃料与送风系统之间，按过量空气原则引入交叉限幅，实现加负荷先加风后加燃料，减负荷先减燃料后减风二、高压调节阀的特性对负荷响应的影响我厂#2 机的实际情况是，在顺序阀方式（多阀方式）下，#1、#2 高调门开到 35%左右时，#3 高调门开始开启，这时总的调门开度为 70%左右；#1、#2 高调门开到 100%时，#3 高调门开到 8.1%，总的阀门开度为83.1%；#3 高调门开到 26.8%时，#4 高调门开始开启，这时总的调门开度为 88.72%。
根据观察，主汽压力与负荷匹配到#1、2 高调门开到 50%左右时（也就是负荷一定时，主汽压力维持一定， #1、2 高调门开度正好在 50%左右），这时 AGC 给定一个高负荷的指令，协调跟踪，总的调门开度增大，#1、#2、#3 高调门同时开启，#1、#2 高调门从 50%左右开始开启到#1、2高调门全开的这个过程中，时间大约需要 5—8 分钟，这个时间内负荷的增长是很缓慢的，远远达不到 AGC 及协调的要求，这就大大的影响了负荷的响应时间，所以我们在实际运行中可以通过改变主汽压力，尽量避开这个高调阀的开度范围，也就是避免让#1、#2 高调阀停留在 50%到 100%之间，这样可以改善负荷的快速响应例如，负荷 195MW，主汽压力 13.6MPa，主、再热气温额定，这时的#1、#2 高调门正好刚刚全开，#3 高调门开度8.1%正常运行时，如果负荷低于 195MW，我们把主汽压力设定低一些，如果负荷高于 195MW，则可以按照滑压设定压力高些，总的原则就是改变主汽压力，保证#1、#2 高调门全开，但是这种情况可能会影响滑压运行的曲线，影响机组的总体经济性由于汽轮机运行一段时间后、高调门解体检修、研磨后，调门的流量特性都会发生改变，与原调门流量开度修正函数产生偏差，在机组变负荷、一次调频时容易出现负荷突变或调节缓慢等问题，使机组的调节性能无法满足电网相关技术要求。
因此，必须定期对汽轮机高压调门的流量特性进行测试，根据实际情况对其控制参数进行优化整定，确定最佳重叠度，提高发电机组的控制品质和调节性能，保障发电机组安全、 稳定运行而我厂从投运到现在，没有做过调门流量特性实验当前的情况，应该对我厂汽轮机调门的流量特性进行一次实测，进行汽轮机调门控制参数优化工作的前提是对各调门的实际流量特性以及机组整体流量特性有全面、准确的掌握，因此汽轮机调门流量特性实测具有重要意义汽轮机阀门管理及流量特性优化对提高机组的控制品质、调节性能具有积极的意义，在实际生产中应该给予足够重视结论：在协调方面，可以通过对制粉系统的超前响应来调节，运行人员通过手动超前提高、降低一次风压，提前设定主汽压力，最大限度的辅助协调系统来响应负荷增长负荷稳定运行时，尽量避开调门特性不好的区段，保证在涨负荷时能够让调门快速。