對于大多數(shù)含脫硫裝置的電站而言，增壓風(fēng)機(jī)是必須配置的，其煙氣系統(tǒng)通常的控制策略為增壓風(fēng)機(jī)控制增壓風(fēng)機(jī)入口壓力，引風(fēng)機(jī)控制爐膛負(fù)壓。對于風(fēng)機(jī)串聯(lián)運行系統(tǒng)，這種控制方式結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，但是當(dāng)出現(xiàn)煙氣流量大幅變動、風(fēng)機(jī)RB等惡劣工況時，由于爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力之間的耦合作用，一旦調(diào)整不好，該控制方式容易產(chǎn)生振蕩甚至發(fā)散，對機(jī)組運行帶來較大風(fēng)險。本文提出一種增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)聯(lián)合協(xié)調(diào)控制的方式，該方式利用兩種風(fēng)機(jī)同時控制爐膛負(fù)壓，并兼顧增壓風(fēng)機(jī)入口壓力。通過該控制方式可以有效避免傳統(tǒng)控制模式帶來的一些弊端。
1 對象特性分析
壓力反映了氣體的狀態(tài)，是質(zhì)量、溫度等參數(shù)的綜合體現(xiàn)。爐膛壓力和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力由煙氣量、燃料量、送引風(fēng)機(jī)狀態(tài)、增壓風(fēng)機(jī)狀態(tài)、爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度、爐內(nèi)溫度、煙氣溫度等參數(shù)決定。下面假定高溫低壓的煙氣為理想氣體，對壓力特性進(jìn)行定性分析。
由理想氣體性質(zhì)可得：p=mRT/V (1)
對(l)式求導(dǎo)得：

對于鍋爐而言其容積V是固定的，因此由(2)式中可以看出壓力和氣體的質(zhì)量、溫度的狀態(tài)直接相關(guān)。具體對爐膛壓力和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力而言，其主要影響因素如下：
爐膛壓力和爐內(nèi)煙氣質(zhì)量變化、爐內(nèi)溫度變化相關(guān)。引起爐內(nèi)煙氣質(zhì)量變化的因素主要包括：送風(fēng)量、引風(fēng)量和燃料量；引起爐內(nèi)溫度變化的因素主要是爐內(nèi)燃燒工況的變化。
增壓風(fēng)機(jī)入口壓力和引風(fēng)機(jī)至增壓風(fēng)機(jī)煙道內(nèi)煙氣質(zhì)量變化、煙氣溫度變化相關(guān)。引起煙道內(nèi)煙氣質(zhì)量變化的因素主要包括：引風(fēng)機(jī)排煙量，增壓風(fēng)機(jī)出力；引起煙道內(nèi)煙氣溫度變化的因素主要包括爐膛排煙溫度的變化。
以增壓風(fēng)機(jī)控制其入口壓力、引風(fēng)機(jī)控制爐膛負(fù)壓的傳統(tǒng)控制方式，在正常工況時完全可以滿足對爐膛壓力和脫硫系統(tǒng)的控制需求。然而在某些特殊工況下卻存在不安全因素。
例如在爐膛內(nèi)燃燒發(fā)生劇烈變化、煙氣流量快速下降的工況下。爐膛壓力迅速下降，引風(fēng)機(jī)出力減小。隨后增壓風(fēng)機(jī)入口壓力也隨之下降，增壓風(fēng)機(jī)也減小出力。不過由于引風(fēng)機(jī)初期出力的減小和壓力傳遞的時間差，當(dāng)引風(fēng)機(jī)出力減小后一段時間增壓風(fēng)機(jī)才開始減小出力。由此導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)和引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)相互耦合，使得壓力可能出現(xiàn)反復(fù)波動、波動幅度過大、波動時間過長等現(xiàn)象，嚴(yán)重時壓力的波動可導(dǎo)致爐膛壓力保護(hù)動作甚至可能拉塌煙道。
因此在傳統(tǒng)的控制邏輯中，針對風(fēng)機(jī)RB的工況通常增加了相應(yīng)的前饋邏輯：風(fēng)機(jī)RB時，增壓風(fēng)機(jī)出力迅速減小至原來的70％左右。同時為了減小增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)和引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)之間的耦合作用，通常將增壓風(fēng)機(jī)對其入口壓力的調(diào)節(jié)能力設(shè)得較弱。這樣一來，當(dāng)機(jī)組正常工況波動時，很可能出現(xiàn)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)過程較長，調(diào)節(jié)品質(zhì)較差的情況；當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)磨煤機(jī)跳閘導(dǎo)致燃燒工況大幅波動時，則會出現(xiàn)由于調(diào)節(jié)能力不足導(dǎo)致壓力波動過大，嚴(yán)重影響安全運行。
2 協(xié)調(diào)控制仿真試驗
增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)控制主要是指：爐膛負(fù)壓由增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)來共同控制，增壓風(fēng)機(jī)在控制爐膛負(fù)壓的同時兼顧增壓風(fēng)機(jī)入口壓力。采用風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)控制后，當(dāng)爐膛內(nèi)燃燒發(fā)生劇烈變化導(dǎo)致煙氣量大幅改變時，增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)同向調(diào)節(jié)，克服了兩者之間的耦合作用，不會產(chǎn)生由于增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的滯后性、風(fēng)機(jī)之間的耦合性導(dǎo)致的增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的不同步，減少了增壓風(fēng)機(jī)對風(fēng)煙系統(tǒng)的內(nèi)擾，使得包括爐膛負(fù)壓在內(nèi)的風(fēng)煙系統(tǒng)各參數(shù)調(diào)節(jié)品質(zhì)得到提高。
根據(jù)前面分析的壓力特性，對風(fēng)煙系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模，并對仿真模型進(jìn)行對比仿真試驗，定性仿真風(fēng)量大幅下降時風(fēng)煙系統(tǒng)的工作狀態(tài)。在仿真中分別采用兩種控制模式并調(diào)整參數(shù)至最優(yōu)，仿真結(jié)果如圖l所示。從圖1中可以看出：



(l)在原控制策略下，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)存在較強(qiáng)的耦合作用(風(fēng)機(jī)之間的反向調(diào)節(jié))；采用協(xié)調(diào)控制后，風(fēng)機(jī)之間的耦合作用減弱了。
(2)采用協(xié)調(diào)控制后，無論爐膛壓力和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力，其壓力波動幅度和波動的持續(xù)時間均得到了改善，風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)幅度也變得更加平緩，風(fēng)煙系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)得到了顯著提高。
3 協(xié)調(diào)控制實施效果
定性仿真試驗證明協(xié)調(diào)控制模式能有效地減弱風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)之間的耦合性作用，同時改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，增加控制的安全性。按照仿真試驗思路在某300MW機(jī)組上進(jìn)行了引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)合控制試驗，對不同工況下風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制的控制品質(zhì)進(jìn)行考核。
3.1 協(xié)調(diào)控制策略
某電廠＃5機(jī)組為300MW亞臨界燃煤機(jī)組，其鍋爐采用上海鍋爐廠制造的亞臨界壓力一次再熱控制循環(huán)鍋爐。引風(fēng)機(jī)為靜葉可調(diào)軸流式，設(shè)計工況為953070m3/h，風(fēng)機(jī)全壓設(shè)計工況為4693Pa。該機(jī)組配置石灰石-石膏濕法脫硫裝置，一爐一塔，每臺爐煙氣系統(tǒng)配置一臺100%BMCR容量的動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，用于克服FGD裝置投入時引起的煙氣壓降。增壓風(fēng)機(jī)的性能保證能適應(yīng)風(fēng)機(jī)設(shè)計工況35％-100%BMCR負(fù)荷下正常運行，并留有一定裕度。
針對該機(jī)組，按照圖2中所示SAMA圖示意圖對原徑制組態(tài)進(jìn)行修改。

在修改的過程中還應(yīng)注意下面問題：
(l)考慮到增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)特性的差異，在主控MA站出口增加f(x)回路，調(diào)節(jié)不同風(fēng)機(jī)之間的特性差異。同時需要在增壓風(fēng)機(jī)至主控的反饋回路中增加反算的f(x)回路，以保證跟蹤的實現(xiàn)。
(2)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力修正回路主要用于保證穩(wěn)態(tài)工況下維持增壓風(fēng)機(jī)入口壓力，需要考慮該PID的修正范圍。同時在跟蹤回路中應(yīng)保證該部分修正量在風(fēng)機(jī)手動時跟蹤至零位，以及設(shè)定值對實際壓力的跟蹤。
3.2 協(xié)調(diào)控制實施效果
在風(fēng)機(jī)聯(lián)控試驗中，將AGC撤出運行，穩(wěn)定在機(jī)組負(fù)荷在240Mw附近，在該負(fù)荷段下進(jìn)行負(fù)壓定值擾動試驗和負(fù)荷變動試驗，并調(diào)整引風(fēng)機(jī)控制至最優(yōu)品質(zhì)。經(jīng)調(diào)整后的相關(guān)試驗曲線如圖3中所示。

經(jīng)調(diào)整后的試驗數(shù)據(jù)如表l-2中所示。

由相關(guān)試驗數(shù)據(jù)可以看出，引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)控爐膛負(fù)壓的方式是可行的，經(jīng)過參數(shù)的整定，完全能滿足控制需要。
4 小 結(jié)
通過仿真試驗證明風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)控制模式能有效地減弱風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)之間的耦合性作用，同時改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，增加控制的安全性。通過某300MW機(jī)組上風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制方式的實施，證明風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)控制是安全可行的，能提高惡劣工況變化時風(fēng)煙系統(tǒng)的控制品質(zhì)。為增壓風(fēng)機(jī)控制、引風(fēng)機(jī)控制提供了一種新的思路。但是還存在下面一些問題值得進(jìn)一步探討和研究：
(l)在風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制模式下，增壓風(fēng)機(jī)由爐膛壓力控制回路和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制回路共同參與調(diào)節(jié)。兩個壓力控制回路之間的比例目前為一定值，該定值由不同工況下的調(diào)整需要綜合而定。在下一步的研究中可以考慮根據(jù)不同工況動態(tài)分配兩個回路之間的比例關(guān)系，以進(jìn)一步提高控制品質(zhì)。
(2)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力反應(yīng)了引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)之間的出力分配關(guān)系，可以通過調(diào)整增壓風(fēng)機(jī)入口壓力找到較為經(jīng)濟(jì)的工況。在下一步的研究中可以考慮：當(dāng)給定不同負(fù)荷段下的最優(yōu)入口壓力設(shè)定點后，區(qū)分穩(wěn)定工況和動態(tài)工況，動態(tài)調(diào)整增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制回路的控制器參數(shù)，提高穩(wěn)定工況下入口壓力控制的準(zhǔn)確性和動態(tài)工況下入口壓力控制的穩(wěn)定性，從而使相關(guān)系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳。