對于大多數(shù)含脫硫裝置的電站而言，增壓風機是必須配置的，其煙氣系統(tǒng)通常的控制策略為增壓風機控制增壓風機入口壓力，引風機控制爐膛負壓。對于風機串聯(lián)運行系統(tǒng)，這種控制方式結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，但是當出現(xiàn)煙氣流量大幅變動、風機RB等惡劣工況時，由于爐膛負壓和增壓風機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，對機組運行帶來較大風險。本文提出一種增壓風機和引風機聯(lián)合協(xié)調(diào)控制的方式，該方式利用兩種風機同時控制爐膛負壓，并兼顧增壓風機入口壓力。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)。爐膛壓力和增壓風機入口壓力由煙氣量、燃料量、送引風機狀態(tài)、增壓風機狀態(tài)、爐內(nèi)燃燒強度、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，對壓力特性進行定性分析。
由理想氣體性質(zhì)可得：p=mRT/V (1)
對(l)式求導得：

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機入口壓力而言，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：送風量、引風量和燃料量；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。
增壓風機入口壓力和引風機至增壓風機煙道內(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：引風機排煙量，增壓風機出力；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。
以增壓風機控制其入口壓力、引風機控制爐膛負壓的傳統(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，引風機出力減小。隨后增壓風機入口壓力也隨之下降，增壓風機也減小出力。不過由于引風機初期出力的減小和壓力傳遞的時間差，當引風機出力減小后一段時間增壓風機才開始減小出力。由此導致增壓風機調(diào)節(jié)和引風機調(diào)節(jié)相互耦合，使得壓力可能出現(xiàn)反復波動、波動幅度過大、波動時間過長等現(xiàn)象，嚴重時壓力的波動可導致爐膛壓力保護動作甚至可能拉塌煙道。
因此在傳統(tǒng)的控制邏輯中，針對風機RB的工況通常增加了相應(yīng)的前饋邏輯：風機RB時，增壓風機出力迅速減小至原來的70％左右。同時為了減小增壓風機調(diào)節(jié)和引風機調(diào)節(jié)之間的耦合作用，通常將增壓風機對其入口壓力的調(diào)節(jié)能力設(shè)得較弱。這樣一來，當機組正常工況波動時，很可能出現(xiàn)增壓風機入口壓力調(diào)節(jié)過程較長，調(diào)節(jié)品質(zhì)較差的情況；當機組出現(xiàn)磨煤機跳閘導致燃燒工況大幅波動時，則會出現(xiàn)由于調(diào)節(jié)能力不足導致壓力波動過大，嚴重影響安全運行。
2 協(xié)調(diào)控制仿真試驗
增壓風機和引風機的協(xié)調(diào)控制主要是指：爐膛負壓由增壓風機和引風機來共同控制，增壓風機在控制爐膛負壓的同時兼顧增壓風機入口壓力。采用風機的協(xié)調(diào)控制后，當爐膛內(nèi)燃燒發(fā)生劇烈變化導致煙氣量大幅改變時，增壓風機和引風機同向調(diào)節(jié)，克服了兩者之間的耦合作用，不會產(chǎn)生由于增壓風機入口壓力的滯后性、風機之間的耦合性導致的增壓風機與引風機調(diào)節(jié)的不同步，減少了增壓風機對風煙系統(tǒng)的內(nèi)擾，使得包括爐膛負壓在內(nèi)的風煙系統(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，對風煙系統(tǒng)進行仿真建模，并對仿真模型進行對比仿真試驗，定性仿真風量大幅下降時風煙系統(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，引風機和增壓風機的調(diào)節(jié)存在較強的耦合作用(風機之間的反向調(diào)節(jié))；采用協(xié)調(diào)控制后，風機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機入口壓力，其壓力波動幅度和波動的持續(xù)時間均得到了改善，風機的調(diào)節(jié)幅度也變得更加平緩，風煙系統(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機調(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機組上進行了引風機和增壓風機聯(lián)合控制試驗，對不同工況下風機協(xié)調(diào)控制的控制品質(zhì)進行考核。
3.1 協(xié)調(diào)控制策略
某電廠＃5機組為300MW亞臨界燃煤機組，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。引風機為靜葉可調(diào)軸流式，設(shè)計工況為953070m3/h，風機全壓設(shè)計工況為4693Pa。該機組配置石灰石-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)軸流式風機，用于克服FGD裝置投入時引起的煙氣壓降。增壓風機的性能保證能適應(yīng)風機設(shè)計工況35％-100%BMCR負荷下正常運行，并留有一定裕度。
針對該機組，按照圖2中所示SAMA圖示意圖對原徑制組態(tài)進行修改。

在修改的過程中還應(yīng)注意下面問題：
(l)考慮到增壓風機與引風機特性的差異，在主控MA站出口增加f(x)回路，調(diào)節(jié)不同風機之間的特性差異。同時需要在增壓風機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)增壓風機入口壓力修正回路主要用于保證穩(wěn)態(tài)工況下維持增壓風機入口壓力，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機手動時跟蹤至零位，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
在風機聯(lián)控試驗中，將AGC撤出運行，穩(wěn)定在機組負荷在240Mw附近，在該負荷段下進行負壓定值擾動試驗和負荷變動試驗，并調(diào)整引風機控制至最優(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，引風機和增壓風機聯(lián)控爐膛負壓的方式是可行的，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機的協(xié)調(diào)控制模式能有效地減弱風機調(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機組上風機協(xié)調(diào)控制方式的實施，證明風機的協(xié)調(diào)控制是安全可行的，能提高惡劣工況變化時風煙系統(tǒng)的控制品質(zhì)。為增壓風機控制、引風機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一步探討和研究：
(l)在風機協(xié)調(diào)控制模式下，增壓風機由爐膛壓力控制回路和增壓風機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，以進一步提高控制品質(zhì)。
(2)增壓風機入口壓力反應(yīng)了引風機和增壓風機之間的出力分配關(guān)系，可以通過調(diào)整增壓風機入口壓力找到較為經(jīng)濟的工況。在下一步的研究中可以考慮：當給定不同負荷段下的最優(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)整增壓風機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)濟性達到最佳。