周學(xué)志

(無錫西區(qū)燃?xì)鉄犭娪邢薰?，江蘇 無錫 214000)

隨著環(huán)保要求的日益提高，燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)具有高效清潔等特點(diǎn)，在我國發(fā)展十分迅速[1]。燃?xì)廨啓C(jī)自動(dòng)化程度普遍較高，燃機(jī)基本上可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停。目前各電廠都在探索實(shí)現(xiàn)整套機(jī)組的自動(dòng)啟停技術(shù)(automatic plant startup and shutdown system，簡稱APS)， 能否實(shí)現(xiàn)機(jī)組的APS是機(jī)組自動(dòng)化程度的標(biāo)志，由于不同廠家、不同型號(hào)的燃?xì)廨啓C(jī)以及配套設(shè)備不同，造成各個(gè)發(fā)電廠的APS流程和實(shí)際效果不盡相同。 APS優(yōu)勢在于可以減輕操作員的工作強(qiáng)度，最大限度防止人員誤操作，通過控制系統(tǒng)合理的邏輯、參數(shù)設(shè)計(jì)，向整個(gè)機(jī)組提供可靠、經(jīng)濟(jì)的啟停指令。

本文主要介紹無錫西區(qū)燃?xì)鉄犭娪邢薰?簡稱西區(qū)熱電)機(jī)組的APS實(shí)現(xiàn)方法、效果，旨在為同類型機(jī)組提供借鑒。

1 設(shè)備概況

西區(qū)熱電一期工程采用西門子SGT5-4000F(4+)型燃?xì)廨啓C(jī)、無錫華光UG-SCC5-4000F-R型立式余熱鍋爐、上海汽輪機(jī)廠有限公司的LZC141.6-13.2/1.3/0.5型三壓再熱抽凝汽輪機(jī)共同組成一拖一分軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，并采用SIEMENS SPPA-T3000控制系統(tǒng)[2]。

2 APS啟動(dòng)工藝流程

APS啟動(dòng)過程根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要設(shè)有鍋爐上水、燃機(jī)點(diǎn)火前和聯(lián)合循環(huán)3個(gè)階段選項(xiàng)。當(dāng)APS發(fā)出啟動(dòng)命令后系統(tǒng)啟動(dòng)順序：啟動(dòng)循環(huán)水系統(tǒng)→啟動(dòng)開式冷卻水系統(tǒng)→退出燃機(jī)減負(fù)荷控制→啟動(dòng)閉式冷卻水系統(tǒng)→啟動(dòng)燃機(jī)輔助系統(tǒng)(密封油系統(tǒng)無故障且潤滑油系統(tǒng)正常)→啟動(dòng)汽輪機(jī)輔助系統(tǒng)(潤滑油、頂軸油、盤車、控制油)→啟動(dòng)凝結(jié)水系統(tǒng)→啟動(dòng)余熱鍋爐低壓省煤器系統(tǒng)→啟動(dòng)余熱鍋爐低壓系統(tǒng)→啟動(dòng)余熱鍋爐中壓系統(tǒng)→啟動(dòng)余熱鍋爐高壓系統(tǒng)。如果啟動(dòng)時(shí)選擇的啟動(dòng)狀態(tài)為鍋爐上水，則程序執(zhí)行到此處暫停。

當(dāng)選擇的啟動(dòng)狀態(tài)為燃機(jī)點(diǎn)火前、聯(lián)合循環(huán)時(shí)，APS檢查燃機(jī)發(fā)電機(jī)氫氣壓力正常(氫壓>280 kPa)后繼續(xù)執(zhí)行啟動(dòng)步序指令：投入汽輪機(jī)軸封及抽真空→投入汽輪機(jī)疏水聯(lián)鎖→檢測余熱鍋爐煙氣擋板已開。當(dāng)選擇啟動(dòng)狀態(tài)為燃機(jī)點(diǎn)火前，則程序執(zhí)行到此處暫停，等待燃機(jī)啟動(dòng)指令。

當(dāng)選擇的啟動(dòng)狀態(tài)為聯(lián)合循環(huán)時(shí)，燃機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令，燃機(jī)啟動(dòng)直至全速空載，等待燃機(jī)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，此處設(shè)置斷點(diǎn)，經(jīng)操作員檢查確認(rèn)后進(jìn)行燃機(jī)發(fā)電機(jī)一鍵程控并網(wǎng)。

由于燃機(jī)的負(fù)荷、排氣溫度受環(huán)境溫度影響較大，為了使燃機(jī)排氣溫度與汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)溫度相匹配，對(duì)機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)燃機(jī)并網(wǎng)后的初始負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，燃機(jī)并網(wǎng)后自動(dòng)投入燃機(jī)負(fù)荷控制，燃機(jī)在不同環(huán)境溫度下所帶初始負(fù)荷不同[3]。當(dāng)壓氣機(jī)入口溫度>25 ℃時(shí)視為夏季，初始負(fù)荷30 MW；當(dāng)壓氣機(jī)入口溫度<5 ℃時(shí)視為冬季，初始負(fù)荷50 MW；當(dāng)5 ℃<壓氣機(jī)入口溫度<25 ℃時(shí)對(duì)應(yīng)負(fù)荷在30～50 MW。

當(dāng)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)條件滿足后，點(diǎn)擊汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)按鈕，發(fā)出汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)命令，確認(rèn)蒸汽品質(zhì)后汽輪機(jī)開始升速。汽輪機(jī)根據(jù)冷態(tài)、熱態(tài)自行判斷是否需要在600 r/min時(shí)停留暖機(jī)，如需要暖機(jī)，則需將轉(zhuǎn)子溫度升至>200 ℃或暖機(jī)時(shí)間大于60 min，達(dá)到升速條件后，點(diǎn)擊釋放轉(zhuǎn)速按鈕將汽輪機(jī)升速至額定轉(zhuǎn)速；如不需要暖機(jī)，則汽輪機(jī)直接沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速。汽輪機(jī)定速后經(jīng)檢查確認(rèn)無異常汽輪發(fā)電機(jī)程控一鍵并網(wǎng)，汽輪機(jī)并網(wǎng)后APS啟動(dòng)程序結(jié)束。整個(gè)機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)程序有燃機(jī)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、汽輪機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速、汽輪發(fā)電機(jī)并網(wǎng)4個(gè)斷點(diǎn)；熱態(tài)啟動(dòng)則只有燃機(jī)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、汽輪機(jī)升至額定轉(zhuǎn)速3個(gè)斷點(diǎn)。

3 APS停機(jī)工藝流程

在APS停機(jī)畫面中選擇機(jī)組停機(jī)，機(jī)組投入燃機(jī)減負(fù)荷程序，以17 MW/min的速率減負(fù)荷至200 MW，該階段設(shè)定時(shí)間為15 min，目的是保證機(jī)組在任何負(fù)荷下都有足夠的降負(fù)荷時(shí)間并且能夠降低鍋爐壓力，之后程序指令退出機(jī)組CCS方式，當(dāng)CCS方式已退出、IGV關(guān)到最小閥位反饋指示燈亮起后，經(jīng)運(yùn)行操作員確認(rèn)，汽輪機(jī)發(fā)出停機(jī)指令，汽輪機(jī)開始程控停機(jī)，當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷<10 MW時(shí)汽輪機(jī)跳閘、解列，汽輪機(jī)跳閘后燃機(jī)自動(dòng)降負(fù)荷至30 MW，之后燃機(jī)發(fā)出停機(jī)指令，燃機(jī)自動(dòng)停機(jī)，當(dāng)燃機(jī)火檢信號(hào)消失后APS停機(jī)程序結(jié)束。

4 APS啟動(dòng)水位控制

機(jī)組啟動(dòng)階段的水位控制是機(jī)組啟動(dòng)操作的重點(diǎn)，想要實(shí)現(xiàn)APS自動(dòng)控制非常困難，各電廠在這方面也做過大量嘗試和努力，但效果差強(qiáng)人意，APS調(diào)試人員在調(diào)試期間嘗試了新的控制策略，其調(diào)試過程如下：首先利用汽包連續(xù)排污調(diào)整門、定期排污電動(dòng)門與上水調(diào)門配合調(diào)整水位，由于連續(xù)排污管道較細(xì)，無法達(dá)到水位調(diào)節(jié)要求，同時(shí)連排擴(kuò)容器體積較小，當(dāng)高、中壓汽包連排同時(shí)開啟時(shí)會(huì)影響系統(tǒng)安全，還發(fā)現(xiàn)在機(jī)組啟動(dòng)初期鍋爐產(chǎn)生汽壓之前，汽輪機(jī)側(cè)抽真空后，鍋爐側(cè)空氣會(huì)由連續(xù)排污管道經(jīng)汽包串到汽輪機(jī)側(cè)，導(dǎo)致真空降低，只有關(guān)閉汽包連續(xù)排污調(diào)整門后真空明顯回升。

定期排污電動(dòng)門跟蹤水位調(diào)節(jié)時(shí)，電動(dòng)門頻繁動(dòng)作調(diào)節(jié)，雖然可以滿足調(diào)節(jié)要求，但是電動(dòng)門頻繁動(dòng)作可能會(huì)燒毀電動(dòng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，定期排污電動(dòng)門也沒有改成調(diào)節(jié)門的先例，必定考慮設(shè)備特性和成本。經(jīng)過討論，決定對(duì)定期排污電動(dòng)門增加模擬量開度反饋指令，控制策略上采用定期排污電動(dòng)門階梯式開啟和關(guān)閉的方法控制汽包水位，以控制難度最大的高壓汽包為例：鍋爐啟動(dòng)水位sp1設(shè)定值為-500±100 mm；在燃機(jī)點(diǎn)火后定期排污電動(dòng)門開至25%；在汽包液位達(dá)到-300 mm時(shí)定期排污電動(dòng)門開至50%；在汽包液位達(dá)到-150 mm時(shí)定期排污電動(dòng)門開至75%；在汽包液位達(dá)到0 mm時(shí)定期排污電動(dòng)門開至100%；一旦汽包內(nèi)汽水繼續(xù)膨脹到100 mm時(shí)，汽包事故放水電動(dòng)門聯(lián)鎖開啟，可起到水位調(diào)節(jié)的后備作用。當(dāng)水位下降到某定值時(shí)增加5 s關(guān)閥延時(shí)，避免定期排污電動(dòng)門頻繁開關(guān)[4]。

5 結(jié)束語

機(jī)組APS實(shí)施后效果明顯，數(shù)次機(jī)組啟停過程中無任何異?，F(xiàn)象發(fā)生，鍋爐汽包的水位調(diào)節(jié)效果優(yōu)于之前的人工調(diào)節(jié)，使機(jī)組啟動(dòng)更加平穩(wěn)，極

大提高了機(jī)組的自動(dòng)化水平，減輕了運(yùn)行人員在機(jī)組啟停過程中的操作量和操作壓力，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，并且使操作規(guī)范化、流程化，提高發(fā)電廠管理水平，提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性，保證機(jī)組啟停機(jī)過程安全、可控。本機(jī)組APS控制策略可為同類型機(jī)組APS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供參考。

[1] 劉 楊，鄒 東，馮 利，等.基于單軸布置的聯(lián)合循環(huán)電站軸承振動(dòng)研究[J].東北電力技術(shù)，2017，38(6)：14-21.

[2] 燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程：Q/XQRD—2016[S].

[3] 孟曉曦，王 朋，劉桂華.不同負(fù)荷下燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組性能分析[J].東北電力技術(shù)，2007，28(10)：23-26.

[4] 盧廣法.西門子F級(jí)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2014:5-6.