曹浩，李明，謝國鴻，蔣伯華

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

超(超)臨界火電機(jī)組給水自動切換控制研究

曹浩，李明，謝國鴻，蔣伯華

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

進(jìn)行了超(超)臨界汽輪發(fā)電機(jī)組智能控制系統(tǒng)給水自動切換控制研究，提出了給水智能切換需滿足的條件及切換策略。并在國電哈密電廠2×660 MW工程中成功實現(xiàn)了給水自動切換功能，給水自動切換過程參數(shù)穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

智能啟機(jī)；給水；自動切換；超(超)臨界

超(超)臨界機(jī)組發(fā)電技術(shù)具有良好的低污染及節(jié)能效果，近年來，我國的超(超)臨界機(jī)組在國內(nèi)火電裝機(jī)容量占比已經(jīng)超過20%，且隨著近幾年電力建設(shè)的逐步推進(jìn)，這一比重將會越來越高。由于超(超)臨界機(jī)組設(shè)備數(shù)量多，運(yùn)行參數(shù)高，被控參數(shù)耦合特性復(fù)雜，工藝系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性趨于更加緊密，運(yùn)行工況轉(zhuǎn)變更為快速，如果單靠人工操作，需要運(yùn)行人員具有較高的技術(shù)水平和全局控制觀念，難度較大。而且超(超)臨界機(jī)組運(yùn)行涉及大量設(shè)備啟停切換、參數(shù)動態(tài)調(diào)整，使操作人員在限定的時間內(nèi)為應(yīng)對運(yùn)行工況精神高度緊張、勞動強(qiáng)度大、風(fēng)險性大幅度提高，操作準(zhǔn)確性難以把握，容易使機(jī)組偏離最佳啟停運(yùn)行曲線，導(dǎo)致機(jī)組啟停時間變長，效率降低，甚至危及設(shè)備安全。因此在超(超)臨界機(jī)組運(yùn)行過程中采用智能控制系統(tǒng)(thermai power unit intelligent control system，簡稱PIC)具有重要意義。PIC控制基本原則是將電廠運(yùn)行規(guī)程轉(zhuǎn)化為邏輯組態(tài)，其流程嚴(yán)格遵循規(guī)程步驟，控制參數(shù)嚴(yán)格滿足規(guī)程要求，保證了設(shè)備操作的過程嚴(yán)謹(jǐn)，極大避免運(yùn)行人員誤操作可能，降低人員強(qiáng)度，提高設(shè)備安全性。

超(超)臨界機(jī)組智能啟機(jī)過程中給水自動切換屬于危險性較大的操作，對機(jī)組運(yùn)行影響很大，稍有不慎就會引起給水流量大幅波動、主汽溫度大幅變化，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行，甚至導(dǎo)致非計劃停運(yùn)。即使是熟練的運(yùn)行人員，由于需要監(jiān)視的測點、進(jìn)行的操作較多而使得并泵時間增長，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此，智能啟機(jī)過程給水智能切換控制技術(shù)是PIC控制中的關(guān)鍵點之一，對滿足多個階段給水自動需求，保證給水流量在各個階段切換中相對穩(wěn)定，并縮短切換的時間具有極其重要的意義。

本文結(jié)合國電哈密電廠2×660 MW超超臨界機(jī)組中的2號機(jī)組對智能啟機(jī)過程給水自動切換控制技術(shù)進(jìn)行了研究。該電廠2臺機(jī)組共用1臺30%容量電動給水泵組，由電動機(jī)直接驅(qū)動給水泵。每臺機(jī)組各配置1臺100%容量的汽動給水泵組。機(jī)組啟動時，先通過電動給水泵往鍋爐供水，當(dāng)負(fù)荷升高到一定值時，適時切換至汽動給水泵上水?；诮o水手動切換存在操作復(fù)雜、涉及參數(shù)眾多、危險性較高等因素，文中將通過設(shè)計智能給水切換控制系統(tǒng)來實現(xiàn)智能啟機(jī)過程給水自動切換。

1 給水智能切換控制策略

1.1 給水智能切換控制要求

智能啟機(jī)過程中，給水智能切換控制技術(shù)需要滿足各階段的控制需求。

1)低負(fù)荷運(yùn)行階段。保證電泵工作在安全區(qū)，采用電泵定速，由給水旁路調(diào)節(jié)閥控制流量，使總給水流量滿足最小流量的需求；

2)給水旁路自動切為主路階段。隨著給水流量需求的逐步增大，給水旁路調(diào)節(jié)閥開度也逐漸開大，此時需要打開主給水電動門，并切換為由電泵來控制給水流量；

3)汽泵并入電泵階段。電泵一般只有30%～50%的容量，因此在一定負(fù)荷條件下，需要自動完成汽動給水泵掛閘升速、與電泵并泵、電泵自動退泵等操作。

1.2 給水智能切換控制解決策略

一般來說，給水泵并泵可以分為電泵運(yùn)行時首臺汽泵并入、汽泵運(yùn)行時第2臺汽泵并入、1臺汽泵運(yùn)行時電泵并入3種情況，其并泵思路與過程均基本類似。文中以2號機(jī)組為例來進(jìn)行闡述，該機(jī)組是典型的“電泵運(yùn)行時汽泵并入”，配備的是不可調(diào)速電泵。

并泵前，系統(tǒng)調(diào)用“并入汽泵、退出電泵”子功能組。功能組啟動需滿足以下條件。

1)機(jī)組功率＞125 MW；2)機(jī)組功率穩(wěn)定；3)給水旁路調(diào)節(jié)閥自動；4)主給水電動閥未開；5)電泵運(yùn)行且電泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥自動；6)電動給水泵出口電動門開；7)汽泵在遙控位；8)汽泵未出力；9)汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥＞90%；10)汽泵轉(zhuǎn)速偏差穩(wěn)定。

上述條件若滿足，則執(zhí)行步序流程，如圖1所示。

圖1 智能給水切換流程圖

開始并泵后，汽泵按升速曲線向目標(biāo)值進(jìn)行升速，直到汽泵出口壓力與給水操作臺前壓力的差值絕對值不超過0.3 MPa，停止升速。然后緩慢開啟汽泵出口電動門至全開位。開門后，判斷汽泵是否出力，“汽泵已出力”條件為:開出口門前汽泵入口流量大于300 t/h，且汽泵出口壓力與給水操作臺前壓力的差值大于0.4 MPa。若條件不滿足，則汽泵繼續(xù)按照升速曲線向目標(biāo)值升速，直到“汽泵已出力”條件滿足后停止升速。此時汽泵仍為手動，電泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥切手動，用2 min左右全開。然后緩慢關(guān)閉電泵出口門直至全關(guān)，并汽泵退電泵流程結(jié)束。并泵過程中，汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥保持全開，到300 MW左右再投自動。

以上過程中，運(yùn)行人員隨時可以按下停止按鈕，以結(jié)束并泵過程；停止后若并泵條件滿足，仍可重新按下并泵按鈕，給水泵將按以上流程繼續(xù)并泵。

2 給水智能切換現(xiàn)場實現(xiàn)

該機(jī)組給水智能切換控制系統(tǒng)中，PIC智能啟機(jī)系統(tǒng)處于升負(fù)荷階段，負(fù)荷升至145 MW且滿足1.2節(jié)所述各條件，開始進(jìn)行并入汽泵退出電泵操作。

圖2為2號機(jī)組并泵過程各相關(guān)參數(shù)趨勢圖。

圖2 并汽泵退電泵過程相關(guān)參數(shù)趨勢圖

從圖2可以看出，整個自動并泵過程給水平臺出水壓力變化穩(wěn)定，給水流量波動較小，完全滿足運(yùn)行要求。

3 結(jié)論

通過研究超(超)臨界機(jī)組智能啟機(jī)過程給水智能切換控制策略，提出具體的自動給水切換的要求及切換流程，在國電哈密2×660 MW機(jī)組上首次成功實現(xiàn)了給水智能切換控制，智能切換過程平穩(wěn)可靠，參數(shù)擾動小。智能啟機(jī)過程給水智能切換控制成功實現(xiàn)，其意義如下。

1)提高機(jī)組安全性

給水泵并泵屬于汽機(jī)側(cè)危險性較大的操作，操作不當(dāng)容易引起跳機(jī)。PIC系統(tǒng)根據(jù)實際機(jī)組運(yùn)行規(guī)程和經(jīng)驗設(shè)計有針對性的特殊功能模塊，自動、實時完成切換操作，保證運(yùn)行參數(shù)變化平穩(wěn)，大大減少了并泵工況的危險性；

2)提高運(yùn)行過程經(jīng)濟(jì)性

優(yōu)化的PIC系統(tǒng)采用先進(jìn)控制算法和策略，通過將主要參數(shù)精確、穩(wěn)定地控制在運(yùn)行效率最高的數(shù)值附近，不僅是變工況操作時運(yùn)行參數(shù)平穩(wěn)，還可以最大限度地提高機(jī)組變工況運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3)提高機(jī)組自動化水平

自動并泵屬于給水全程自動的子控制系統(tǒng)，其切換的智能化可以實現(xiàn)機(jī)組給水的全程自動控制，無需人工手動干預(yù)，從本質(zhì)上提高了機(jī)組整體的自動化水平和運(yùn)行效率。

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Study on automatic feedwater transition for ultra supercritical thermal power units

CAO Hao，LI Ming，XIE Guohong，JIANG Bohua
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

This paper analyzes the automatic feedwater transition of thermal power unit intelligent control system，and proposes the necessary conditions and strategies of feedwater intelligent transition.The study was used in the project of Guodian Hami Power Plant，and the trend of relative parameters during the process of transition was stable to meet the requirement.

intelligent start；feed water；automatic feedwater transition；ultra super-critical

TM621.3

B

1008-0198(2017)01-0050-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.01.012

曹浩(1982)，男，博士，工程師，從事方向為旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷。

2016-07-22