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        DEH功率回路快減負(fù)荷異常分析及防范措施

        2017-12-01 10:42:44貴州黔東電力有限公司劉海兵
        電力設(shè)備管理 2017年10期
        關(guān)鍵詞:調(diào)頻脈沖機(jī)組

        貴州黔東電力有限公司 劉海兵

        DEH功率回路快減負(fù)荷異常分析及防范措施

        貴州黔東電力有限公司 劉海兵

        本文主要針對600MW機(jī)組降負(fù)荷過程中DEH功率回路切換時導(dǎo)致機(jī)組快速減負(fù)荷異常情況進(jìn)行分析,通過對DCS的歷史數(shù)據(jù)、DEH控制邏輯的檢查分析和混仿,查找異常原因,并提出改進(jìn)建議,供同行業(yè)借鑒。

        功率;快減;異常

        0 概述

        某廠2×600MW亞臨界機(jī)組三大主機(jī)分別由東方電氣、東方鍋爐、東方汽輪機(jī)廠供貨,其中分散控制系統(tǒng)采用西門子SPPA-T3000系統(tǒng)(DCS),汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)(DEH)采用ABB公司Symphony系統(tǒng),CCS方式下系統(tǒng)間采用硬接線方式進(jìn)行通訊。

        1 事件經(jīng)過

        機(jī)組負(fù)荷305MW,主汽壓力10MPa,運(yùn)行人員手動解除CCS,下一秒,將機(jī)組DEH本機(jī)控制方式由“閥控”方式切為“功率自動”方式,自動投入后功率設(shè)定值未能正常跟蹤當(dāng)前負(fù)荷,而與之前的總閥位指令值(69.9%)相等(69.9MW)。機(jī)組負(fù)荷根據(jù)設(shè)定值快速下降,22:11:11因快減速率較快,閥門因慣性導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷接近0MW,主汽壓力最高達(dá)到約19MPa。

        圖1 異常前后主參數(shù)趨勢

        圖2

        快減負(fù)荷發(fā)生后,運(yùn)行人員手動切除DEH功率自動并投入CCS方式以調(diào)整負(fù)荷,22:18:43負(fù)荷由異常發(fā)生后最低值(0MW)上升至265MW。期間鍋爐受熱面發(fā)生大規(guī)模超溫,當(dāng)班值長向調(diào)度申請同意后,由運(yùn)行人員對機(jī)組進(jìn)行手動打閘處理。圖1是事故發(fā)生前后3min內(nèi)的主參數(shù)趨勢變化。

        2 原因分析

        從對事故過程直觀判斷上,認(rèn)為該事故觸發(fā)的直接原因?yàn)橛伞伴y控”切“功率自動”的方式切換引起。因而對DEH中以上方式切換的相關(guān)邏輯進(jìn)行了檢查分析,圖2~4是經(jīng)簡化后的方式切換邏輯。

        圖3

        圖4

        在DEH控制器中,按以上時序循環(huán)執(zhí)行方式切換邏輯。分別對圖中邏輯進(jìn)行說明,圖2中:當(dāng)功率自動投入脈沖觸發(fā)后,各切換塊輸出均為SETPOINT,同時手動置值塊REMSET在該脈沖的作用下輸出也為SETPOINT,然而圖2中括號內(nèi)的序號表示各功能塊在控制器中的實(shí)際執(zhí)行步序,即先執(zhí)行圖左側(cè)的切換塊(1),再執(zhí)行REMSET塊(2),最后執(zhí)行中間的切換塊(3),因而REMSET的輸出并非跟蹤圖中最左側(cè)的SETPOINT,而是跟蹤中間切換塊的輸出作用,故而REMSET的輸出(即TARGET)=上一周期的SETPOINT。

        圖3中:SETPOINT與TARGET相減,若其絕對值大于0.5MW,則RAMPED TARGET始終保持初值,否則RAMPED TARGET=TARGET。

        圖4中:功率自動投入脈沖觸發(fā)后,SETPOINT=實(shí)際負(fù)荷-一次調(diào)頻增量;脈沖消失后,SETPOINT=RAMPED TARGET。

        通過對DCS歷史記錄進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),事故發(fā)生時功率自動投入后TARGET跟蹤實(shí)際負(fù)荷,而SETPOINT卻等于自動投入前的總閥位指令。因而判斷方式切換發(fā)生時圖3中的邏輯發(fā)生了信號保持導(dǎo)致TARGET未能將其數(shù)值傳遞給RAMPED TARGET,此時RAMPED TARGET始終保持為事故發(fā)生前的總閥位指令。而當(dāng)圖4中的脈沖信號消失后,SETPOINT=RAMPED TARGET=事故發(fā)生前的總閥位指令。

        圖5

        由之前的分析可知,要使圖3中的RAMPED TARGET始終保持,則SETPOINT與TARGET之差的絕對值要在脈沖持續(xù)時間內(nèi)始終大于0.5MW。由于TARGET=前一周期的SETPOINT,因此只要當(dāng)前周期與前一周期的SETPOINT之差的絕對值大于0.5MW就有可能導(dǎo)致以上現(xiàn)象。

        進(jìn)一步分析,SETPOINT在脈沖持續(xù)期間的變化:脈沖剛觸發(fā)時,當(dāng)前周期SETPOINT=實(shí)際負(fù)荷-一次調(diào)頻增量≈300MW,上一周期SETPOINT=總閥位指令≈69.9%,因而此時兩者之差必然大于0.5MW;而通過DCS歷史趨勢發(fā)現(xiàn),方式切換發(fā)生時機(jī)組一次調(diào)頻保持動作,該機(jī)組的一次調(diào)頻不等率按600MW、4%設(shè)定,則1r/min的轉(zhuǎn)速偏差對應(yīng)5MW的調(diào)頻幅度,因而若要當(dāng)前周期與上一周期的SETPOINT之差的絕對值大于0.5MW,只需每一控制器周期的轉(zhuǎn)速變化0.1r/min即可,這在一次調(diào)頻動作時非常容易達(dá)到。

        綜上認(rèn)為,此次事故發(fā)生的根本原因是圖2中的邏輯執(zhí)行步序功能塊地址設(shè)置不合理,導(dǎo)致一次調(diào)頻動作條件下當(dāng)前周期與上一周期的SETPOINT始終存在使RAMPED TARGET保持初值的偏差,進(jìn)而當(dāng)脈沖消失后,SETPOINT=RAMPED TARGET=初始總閥位指令。

        圖6

        圖7

        圖8

        3 仿真驗(yàn)證

        利用DEH混仿功能對以上分析結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證,在DEH中人為增加了一個一次調(diào)頻增量變化邏輯,以模擬方式切換過程中的調(diào)頻變化量,其趨勢如圖5所示。

        圖5中,功率自動投入脈沖持續(xù)時間內(nèi),每偶數(shù)個控制周期調(diào)頻變化量=0,每奇數(shù)個控制周期調(diào)頻變化量=0.6MW,這樣設(shè)置保證前后兩周期的SETPOINT之差的絕對值大于0.5MW。

        仿真工況1:圖5所示調(diào)頻變化投入,機(jī)組由閥控切功率自動。

        仿真工況1說明,一次調(diào)頻動作可以復(fù)現(xiàn)9月8日的方式切換故障。

        仿真工況2:調(diào)頻變化退出,機(jī)組由閥控切功率自動。

        仿真工況2說明,無一次調(diào)頻動作時即使發(fā)生方式切換,故障不會發(fā)生。

        仿真工況3:調(diào)頻變化投入,圖2的功能塊執(zhí)行步序被修正。

        仿真工況2說明,只要圖2功能執(zhí)行步序正確,即使一次調(diào)頻動作也不會引起故障。

        4 結(jié)論及改進(jìn)措施

        通過對DCS的歷史數(shù)據(jù)、DEH控制邏輯的檢查分析和混仿,導(dǎo)致此次異常發(fā)生的根本原因是DEH中功能塊地址設(shè)計(jì)設(shè)置不合理導(dǎo)致的,異常發(fā)生前一次調(diào)頻動作則可能為本次異常發(fā)生的直接原因。另一方面一次調(diào)頻對于事故的影響也說明了為何該事故并非必定發(fā)生,只有當(dāng)方式切換的同時一次調(diào)頻也動作才會觸發(fā)以上事故現(xiàn)象。

        鑒于此情況和混仿結(jié)果,需對DEH控制邏輯回路步序進(jìn)行重新排列設(shè)置,以確?;芈吩诳刂破?個掃描周期內(nèi)數(shù)值傳遞的一致性,從而避免類似異常工況的再次發(fā)生。

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