屠士鳳，丁明利

（1.浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 樂清 325909；2.溫州市工業(yè)投資集團(tuán)有限公司，浙江 溫州 325000）

樂清發(fā)電廠二期為2臺超超臨界660 MW燃煤機(jī)組（3，4號機(jī)組），分散控制系統(tǒng)（DCS）采用北京ABB貝利控制有限公司生產(chǎn)的SYMPHONY系統(tǒng)。協(xié)調(diào)控制涵蓋了負(fù)荷指令控制、鍋爐主控、汽機(jī)指令控制、壓力設(shè)定、頻率校正、快速減負(fù)荷（RB）等控制回路；數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）的硬件采用Siemens公司的產(chǎn)品，在控制系統(tǒng)中增加了汽機(jī)主控部分，這是與一期600 MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)相比最大的區(qū)別。

1 協(xié)調(diào)控制方式簡介

在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，一般將機(jī)組控制方式分為以下4種：基礎(chǔ)方式（BASE），鍋爐主控和汽機(jī)主控同處在手動位置；汽機(jī)跟隨方式（TF），機(jī)前壓力由汽機(jī)控制系統(tǒng)控制，負(fù)荷通常由鍋爐控制系統(tǒng)開環(huán)控制；鍋爐跟隨方式（BF），機(jī)前壓力由鍋爐控制系統(tǒng)控制，負(fù)荷通常由汽機(jī)控制系統(tǒng)開環(huán)控制；協(xié)調(diào)控制方式（CCS），負(fù)荷調(diào)節(jié)同時由汽機(jī)和鍋爐通過前饋實現(xiàn)，再通過閉環(huán)控制回路對機(jī)組功率和機(jī)前壓力分別進(jìn)行校正。一般汽機(jī)側(cè)重控制負(fù)荷，鍋爐側(cè)重控制壓力，當(dāng)壓力偏差大時共同對機(jī)前壓力進(jìn)行控制。

樂清發(fā)電廠二期機(jī)組的汽機(jī)主控在DEH中實現(xiàn)，在自動狀態(tài)時分為初壓方式和限壓方式兩種，初壓方式為汽機(jī)控制主汽壓力；限壓方式時，汽機(jī)控制負(fù)荷?？梢院唵蔚乩斫鉃橄迚嚎刂曝?fù)荷，初壓控制壓力。初壓方式和限壓方式的切換，在DCS邏輯中判斷實現(xiàn)；汽機(jī)遙控指令請求由DCS送至DEH的負(fù)荷控制信號也在DCS邏輯中判斷實現(xiàn)。

2 控制系統(tǒng)異常事件分析

2.1 汽泵出口電動門開反饋信號跳變

2011年4月11日00：11，3號機(jī)處于自動發(fā)電控制（AGC）模式，負(fù)荷450 MW，5臺磨煤機(jī)運行，機(jī)組負(fù)荷跳變（最低跳到350 MW），操作員畫面上汽泵RB觸發(fā)，AGC、協(xié)調(diào)退出，汽機(jī)切至初壓方式，汽機(jī)、鍋爐處于跟隨方式，但大屏RB未報警，磨煤機(jī)未跳閘，主蒸汽壓力保持在17.6 MPa左右，并切至定壓運行，機(jī)組負(fù)荷下滑。00：27運行人員手動復(fù)歸汽泵RB信號，機(jī)組負(fù)荷繼續(xù)下滑。00：32機(jī)組負(fù)荷降至327 MW，運行人員將鍋爐主控撤至手動方式，后手動加煤量將機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在350 MW。其間檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)組RB系3B汽泵出口電動門開反饋信號跳變導(dǎo)致3B汽泵運行狀態(tài)丟失引起。后將3B汽泵出口電動門開反饋信號強(qiáng)制。01：31汽機(jī)控制切至限壓方式，鍋爐主控自動投入，機(jī)組恢復(fù)協(xié)調(diào)方式，見圖1。

圖1 汽泵RB時的控制系統(tǒng)曲線

汽泵出口電動門開反饋是汽泵運行狀態(tài)需要滿足的條件之一，該信號跳變造成汽泵運行信號的跳變，從而導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷跳變。當(dāng)汽泵運行信號消失時間大于0.5 s時，就觸發(fā)汽泵RB動作。汽泵RB觸發(fā)后由汽泵運行信號復(fù)歸，所以觸發(fā)的時間非常短，RB信號直接將DEH控制由限壓方式切至初壓控制方式。由于控制器掃描周期的影響（掃描周期為250 ms）爐側(cè)RB控制回路沒有觸發(fā)，因此鍋爐控制回路未走RB回路。在汽機(jī)切至初壓方式后，機(jī)組協(xié)調(diào)撤出，負(fù)荷指令控制回路撤出自動，鍋爐主控還在自動方式，所以鍋爐控制處于跟隨方式，大屏沒有RB報警。汽機(jī)在初壓方式時控制壓力，而此時鍋爐主控也處于跟隨方式控制壓力，因此造成了機(jī)爐控制上的混亂，汽機(jī)鍋爐控制系統(tǒng)同時控制主汽壓力。由于測量通道上的誤差，主汽壓力機(jī)側(cè)顯示值比爐側(cè)偏低0.2 MPa，在協(xié)調(diào)撤出時機(jī)側(cè)實際壓力低于壓力給定值0.1 MPa左右，汽機(jī)緩慢關(guān)閉調(diào)門；爐側(cè)實際壓力在17.7 MPa，大于給定值0.1 MPa，鍋爐主控緩慢減煤量。因此機(jī)組負(fù)荷一直下滑，直至鍋爐主控撤至手動運行。

由于二期機(jī)組的汽機(jī)主控在DEH中實現(xiàn)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)不同于一期超臨界機(jī)組的控制方式。DEH的汽機(jī)控制方式只有限壓方式（負(fù)荷控制方式）和初壓控制方式（跟隨方式），正常情況下限壓方式控制負(fù)荷，初壓方式控制壓力，沒有手動方式，汽機(jī)在初壓方式時就處于汽機(jī)跟隨方式。鍋爐控制方式有協(xié)調(diào)方式、跟隨方式和手動方式。汽機(jī)處于初壓方式時，鍋爐主控將自動切至鍋爐跟隨方式，直接控制壓力，因此會同時出現(xiàn)跟隨方式。其控制方式如表1所示。

表1 二期機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式

2.2 AGC方式下機(jī)組加負(fù)荷過程中DEH關(guān)閉調(diào)門

2011年3月10日13：20，4號機(jī)處于AGC方式，負(fù)荷420 MW，在加負(fù)荷時，實際負(fù)荷低于負(fù)荷指令，壓力偏低，當(dāng)壓力低于給定值2 MPa時，DEH不再控制負(fù)荷增加，引起負(fù)荷偏差的進(jìn)一步增大，但機(jī)組仍為協(xié)調(diào)方式。后運行人員將機(jī)組退出AGC方式，協(xié)調(diào)撤出，待主汽壓偏差＜1 MPa，實際負(fù)荷上升后重新投入?yún)f(xié)調(diào)控制。DEH中汽機(jī)控制方式的切換邏輯如圖2所示。

限壓方式下，當(dāng)（Ps-2.0 MPa）-Pt＞0 時，切至限壓方式下的壓力控制回路，汽機(jī)主控控制壓力，即通過開關(guān)調(diào)門直接控制壓力，壓力定值為（Ps-2.0 MPa）。

圖2 DEH系統(tǒng)汽機(jī)控制方式的切換

在DEH控制系統(tǒng)的限壓控制回路中，當(dāng)實際主汽壓力低于壓力定值2 MPa時，DEH的汽機(jī)控制壓力保護(hù)回路起作用，調(diào)門控制壓力，不參與負(fù)荷調(diào)節(jié)。此時如果負(fù)荷指令繼續(xù)上升，根據(jù)滑壓曲線，主汽壓力給定值也將繼續(xù)上升，造成主汽壓力測量值與給定值偏差的進(jìn)一步擴(kuò)大，汽機(jī)處于控壓方式，負(fù)荷偏差也將進(jìn)一步增大。因此機(jī)組在AGC方式下，要求當(dāng)機(jī)組DEH側(cè)的壓力保護(hù)回路起作用時，爐側(cè)閉鎖負(fù)荷指令增，待壓力測量值與給定值偏差小于2 MPa時，恢復(fù)負(fù)荷控制回路。

2.3 低負(fù)荷時一臺汽泵跳閘導(dǎo)致MFT

2011年10月1日15：31，3號機(jī)準(zhǔn)備停機(jī)，機(jī)組負(fù)荷330 MW，4臺磨煤機(jī)運行，給煤量127 t/h；2臺汽泵并列運行，汽泵轉(zhuǎn)速4 600 r/min左右，給水流量927 t/h。3B小機(jī)因速關(guān)油壓低低保護(hù)動作跳閘，機(jī)組主燃料跳閘（MFT）動作，首出信號為給水流量低低（定值為573.2 t/h）。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，由于當(dāng)時機(jī)組負(fù)荷低于RB動作的負(fù)荷值（370 MW），因此3B小機(jī)跳閘后未觸發(fā)RB動作。機(jī)組負(fù)荷控制回路和鍋爐主控控制回路保持不變，未切至RB方式下的控制回路，因此爐側(cè)經(jīng)過焓控修正后的給水指令根據(jù)鍋爐主控指令保持在925 t/h。如果汽泵RB動作觸發(fā)，鍋爐主控將走RB控制回路，給水指令走RB方式，水量起初會增加。3B小機(jī)跳閘4 s后，實際給水流量開始快速下降，這時3A汽泵轉(zhuǎn)速指令上升，在給水流量低于MFT值后，延時9 s，觸發(fā)機(jī)組MFT動作，給水流量最低至548 t/h。

在控制邏輯中，當(dāng)一臺汽泵跳閘后，機(jī)側(cè)給水控制回路中沒有將跳閘信號直接疊加到運行中的汽泵輸出指令上，而是根據(jù)流量測量值低于給水指令的偏差，按調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理計算控制輸出值，指令增加以提高轉(zhuǎn)速，因此在時間上相對較慢。加上當(dāng)時機(jī)組負(fù)荷低，給水流量小，單臺汽泵出力低于機(jī)組MFT定值，因此引起機(jī)組跳閘。此次事件暴露出在低負(fù)荷時，單臺汽泵跳閘后，另一臺汽泵的響應(yīng)速度太慢。因此在汽泵指令輸出回路中將原來5 s慣性環(huán)節(jié)，改成2 s。

3 協(xié)調(diào)系統(tǒng)改進(jìn)措施

3.1 鍋爐主控的改進(jìn)

將鍋爐主控跟隨方式的控制器輸入信號由主汽壓力計算的偏差值改為常數(shù)0，同時將控制前饋信號改為常數(shù)0。當(dāng)機(jī)組在協(xié)調(diào)方式時，鍋爐主控跟隨方式控制器跟蹤鍋爐主控輸出；機(jī)組協(xié)調(diào)退出，汽機(jī)控制處在初壓方式控制機(jī)組主汽壓力，鍋爐主控處在自動時的跟隨方式，此時由于跟隨控制器的輸入偏差信號為0，鍋爐主控控制器輸出保持不變。如有需要，運行人員手動撤出鍋爐主控自動。

3.2 負(fù)荷指令控制回路的改進(jìn)

升負(fù)荷過程中機(jī)組處于欠壓方式時，如果負(fù)荷指令繼續(xù)上升，將造成主蒸汽壓力偏差的進(jìn)一步擴(kuò)大。實際壓力與給定壓力偏差小于2 MPa時，汽機(jī)控制壓力保護(hù)回路起作用，由限壓控制負(fù)荷方式切換至限壓控制壓力方式。在DEH處于限壓方式的控壓方式時，送“汽機(jī)處于限壓方式下控壓方式”信號至DCS，作為負(fù)荷閉鎖增的判據(jù)，閉鎖機(jī)組負(fù)荷指令增，待實際壓力小于定值2 MPa時，恢復(fù)閉鎖信號，并在操作員站畫面上報警顯示。

3.3 汽泵運行狀態(tài)判斷邏輯修改

汽泵原來的運行狀態(tài)判斷為：汽泵沒有跳閘信號、汽泵轉(zhuǎn)速大于2 200 r/min、汽泵出口電動門全開、汽泵出口電動門關(guān)信號無?；蛘吡硪环N判斷依據(jù)：汽泵沒有跳閘信號、汽泵轉(zhuǎn)速大于2 200 r/min、前置泵進(jìn)口電動門已開、前置泵沒在合位。這兩種不同的判斷汽泵運行狀態(tài)方法統(tǒng)一為（以下任一條件丟失時，汽泵運行狀態(tài)丟失）：無汽泵跳閘信號、小機(jī)轉(zhuǎn)速大于2 200 r/min、汽泵出口電動門已開或前置泵出口流量10 s內(nèi)下降 250 t取“非”。

3.4 增加高加手動撤出時給水指令切換判斷條件

在手動撤出2臺高加時，給水溫度低于210℃，符合給水指令控制回路和焓控回路中高加出系的判據(jù)。給水指令控制回路切換至高加撤出計算回路，給水量增加50 t左右，焓控受限于給水指令，無法修正過熱度，使得過熱度過低，長期維持在10℃左右。因此在高加運行畫面中增加按鈕“手動撤高加”，未投入按鈕的信號和原邏輯中給水溫度低于210℃信號相“與”作為焓控系統(tǒng)中高加自動撤出、給水指令曲線切換的邏輯判據(jù)；運行畫面按鈕“手動撤高加”未投入，閉鎖運行人員手動操作1，2，3號抽電動門，但高加水位三高時高加自動出系優(yōu)先；投入“手動撤高加”，則閉鎖給水溫度低于210℃作為焓控系統(tǒng)中高加未撤出、給水指令曲線不切換的邏輯判據(jù)。原邏輯中高加水位三高使高加自動撤出時燃料主控減煤3%～5%及給水系統(tǒng)控制增加水量2%，現(xiàn)改為減煤值保持不變，增加水量1%。

4 結(jié)語

樂清發(fā)電廠二期工程機(jī)組是浙能集團(tuán)下最先投產(chǎn)的2臺超超臨界機(jī)組，DCS側(cè)的協(xié)調(diào)控制方式與其他機(jī)組控制方式相比發(fā)生了很大的變化。經(jīng)過對機(jī)組運行中暴露問題的不斷分析和深入探討，對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行了多方面的完善和修改，使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)不管在調(diào)節(jié)品質(zhì)還是在穩(wěn)定性上都有了很大的提高，更好地適應(yīng)了負(fù)荷變化的需要，發(fā)揮了機(jī)組調(diào)頻、調(diào)峰的能力，機(jī)組的安全性能得到了進(jìn)一步的提升。

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