文章作者：控制系统事业部 / 田贵明
前言：目前国家对高能耗、高污染的机组采取了比较严格的限制措施，对不合格机组采取了整改、技改、拆除等手段，因此对新炉型的节能、环保锅炉得到大力提倡，如大型的循环流化床，尤其是400t/h炉子以上得到了大力的发展，尽管炉型比较成熟，但是根据循环流化床的特性，CCS协调、AGC控制也是比较困难的，然而需要有较优化的控制策略也是不难的。根据淮南矿业集团潘三电厂项目，实际投运一年多，AGC投运达到优良效果，在同行业中处于技术水准，以技术共享为目的，特在端午放假期间编写此文，与各位读者分享。
关键词：CFB、协调控制、AGC
一、概述
循环流化床锅炉（Circulating Fludized Bed Boiler，以下简称CFB锅炉）作为一种煤的清洁、高效燃烧技术自八十年代初进入燃煤锅炉的商业市场以来，在中小型锅炉中已占有了相当的份额。并在技术日趋成熟的同时逐渐向更大容量发展。它是从鼓泡床沸腾炉和化工行业的循环流化床工艺发展而来的。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大等突出优点。循环流化床低成本实现了严格的污染排放指标，同时燃用劣质燃料，在负荷适应性和灰渣综合利用等方面具有综合优势，为煤粉炉的节能环保改造提供了一条有效的途径，并得到大量应用。
，CFB 锅炉燃烧大滞后现象，是一个非线性、多变化、多变量耦合的控制对象,其自动控制系统需要完成比煤粉锅炉更复杂的控制任务，同时针对传统的控制方法也是不可取的，需要采用较新的控制理念。
二、主要控制范围
下图为循环流化床的主要部件示意图，不难看出，循环流化床分为以下几部分：引风、一次风、二次风、流花风、返料、排渣、给煤、炉床、过热器、省煤器、空预器、汽包、水冷壁等主要几大系统。
从工艺流程我们能够看出主要自动调节的常规的控制子系统有：
炉膛压力调节；
一次风风量调节；
二次风风量调节；
流化风控制系统；
床层料位控制调节；
给煤燃烧控制调节；
汽包水位控制调节；
蒸汽温度控制调节；
石灰石脱硫控制调节；
以及其他辅助自动调节系统，如燃油压力、吹灰蒸汽压力。
单从子系统控制还无法满足整台机组系统的协调控制，更不能满足电网的自动发电控制，因此还必须有以下协调控制系统：
DEH与CCS协调控制接口系统；
负荷控制中心；
负荷调节系统；
控制回路保护系统；
辅机联锁动作保护系统，主要为RB，快速甩负荷；
机炉协调保护系统；
一次调频负荷补偿控制系统；
三、总体设计方案的设计
把整台机组作为整体考虑，不难分析，上面以LMCC（负荷指令控制中心）、燃烧协调、各控制子系统、参数耦合为主的几大部分组成，然而LMCC和协调燃烧又为整个控制系统的大脑，它接收AGC指令，指挥和控制、管理各子系统的协调运行。如果只靠接收上级指令，会使整个控制会偏差加大，因此必须在整个协调过程中必须有一个实际负荷的反馈系统，通过各种工况的试验、研究，定性为专家分析控制系统，它只针对本机组而言，对其他机组可能会有一些借鉴作用，照搬照抄反而可能会引起整个系统的恶化，因此我们称之为专家控制系统，只为本台机组控制服务的。
四、具体功能描述
下图为实际投运后的LMCC协调控制管理中心。
主控画面主要分为以下几个部分进行监视与控制：
实时曲线部分：能够直接、醒目地查看机组半小时的运行状态；
重要参数部分：显示实时数据，采用分类、重点的模式标示出重要参数的工况；
数据指令部分：通过输入窗口进行指令、速率、偏置的设定；
系统调节控制部分：主要在投入AGC前，完成个主要系统的接口的投入自动；
LMCC状态指示部分：主要显示机组的协调状态；
LMCC指令控制部分：根据机组的运行状况进行；
DEH阀门流量图部分：主要查看指令、反馈之间是否运行一致。
控制系统设有四种运行方式：
（1）协调控制运行方式：汽机侧的压力调节器处于跟踪，汽机功率及锅炉压力调节器均投入自动；
（2）炉跟机控制运行方式（BF）：锅炉自动调压，汽机手动（调功）运行方式；
（3）机跟炉控制运行方式（TF）：汽机自动调压，锅炉手动（调功）运行方式；
（4）机炉手动运行方式。
锅炉燃烧自动中前馈信号尤其重要，这个反映锅炉是否能够快速升降负荷的关键，这就需要下面四种信号作为有效前馈信号进行处理：
（a）功率指令信号作前馈信号；
（b）P1×PS/PT 作前馈信号；
（c）调速级压力P1作前馈信号；
（d）供求能量平衡*燃煤效率系数。
上述中，功率指令信号作为前馈信号调节，P1×PS/PT 次之，P1最慢。但四种信号互相补偿，达到了快速而又不过调的目的。
当单元机组运行协调控制方式情况良好时，可通过LMCC面板选择协调控制运行方式。此时，机侧的压力调节器处于跟踪，机侧的功率调节器及炉侧的压力调节器均投入自动。
汽机功率调节器投入闭环控制，DEH作为DCS控制的执行器，由DCS控制，控制汽机调门开度，满足外界负荷的需求。
协调控制方式下，锅炉压力调节器引入按负荷指令与频差的合成信号（
，δ为一次调频不等率系数）经函数模块
修正后作为前馈信号，主汽压力进行闭环控制，前馈信号中的
模块的作用是将负荷指令转换成数值上与燃料、风量（尤其是一次风，二次风作为配合补充）相匹配的合适指令，
实为微分环节，以使前馈信号具有较合适的动态特性。
控制系统静态时，燃料调节器的入口偏差信号为0，则有：
如果LMCC面板上的AGC按钮在投入状态，即负荷需求站处于自动状态，控制系统接受ADS（电力调度中心）负荷指令，参与电网AGC运行，AGC按钮不在投入状态，负荷由操作员设定或增、减调整。
炉跟机方式(机手动（调功），炉自动调压)、机跟炉方式(炉手动（调功），机自动调压)均为协调的一个子系统，因此各自完成自身作用即可。
机组的滑压运行是协调运行一个重要运行模式。它是指汽机调门接近全开，机组要求的压力与实际负荷指令形成的配比关系，需要保证机组的在最小的压力损耗前提下做的功。他是根据实际运行工况进行的一个修正曲线。
五、总结分析
经过多次试验和完善，尤其是专家分析控制子系统的经验库，有机的结合和修正其他各子系统的偏差，能够很好满足锅炉的燃烧的稳定性，同时能够快速响应电网的负荷需求。解决了AGC的自动投入难、AGC考核多的问题。
作者介绍：
田贵明 1979年生，现工作于南京科远自动化集团股份有限公司控制部，任部门副经理。作者于2002年毕业后专门从事自动控制专业，2003年正式开始火力发电的自动控制、保护动作等控制系统的设计与研究，并在很多十万等级以上机组取得了比较好的成果，尤其是锅炉自动控制、协调控制、AGC、一次调频均有较深的理论研究与实际投运经验。
