袁俊文,宿海濤,國恩東,劉 娟
(1.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院,黑龍江 哈爾濱 150030;2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院,遼寧 沈陽 110006)
國投晉城熱電廠一期2×300 MW 機(jī)組控制系統(tǒng)采用北京日立控制系統(tǒng)有限公司的 HIACE-5000M分散控制系統(tǒng),其協(xié)調(diào)控制采用 DEB方式,并且將負(fù)荷指令、DEB-TFF的微分以及主汽壓偏差作為前饋信號。機(jī)組在RB發(fā)生時(shí)DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能自動(dòng)將機(jī)組負(fù)荷迅速降到還在運(yùn)行的輔機(jī)所能承受的目標(biāo)負(fù)荷值,并控制機(jī)組在允許參數(shù)范圍內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行而不停爐。
直接能量平衡(DEB)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是一種以能量需求和能量釋放為控制信號的控制系統(tǒng)。將能量平衡信號和鍋爐燃燒釋放的熱量作為鍋爐主控的輸入信號。該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以前饋控制為基礎(chǔ),是一種鍋爐跟隨的控制系統(tǒng)。DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組態(tài)如圖1所示。
圖1 機(jī)組DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組態(tài)
國投晉城熱電廠一期2×300 MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制采用北京日立控制系統(tǒng)邏輯,RB控制結(jié)合MCS、FSSS、DEH 3個(gè)控制系統(tǒng)的功能,在考慮各種工況的前提下,實(shí)現(xiàn)機(jī)組在自動(dòng)狀態(tài)下完成整個(gè)RB過程。
機(jī)組運(yùn)行在協(xié)調(diào)控制方式時(shí),操作員在CRT上即可以手動(dòng)投入RB功能。在機(jī)組負(fù)荷大于180 MW且輔機(jī)出力允許時(shí),并列運(yùn)行的任一輔機(jī)故障跳閘即可觸發(fā)RB。
在不低于機(jī)組最低穩(wěn)燃負(fù)荷的基礎(chǔ)上,分別調(diào)整2臺電動(dòng)給水泵的勺管開度(注意電動(dòng)給水泵的電流不能超流)至機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)負(fù)荷達(dá)到最大值。一般將同類設(shè)備的最大負(fù)荷值降低5%,選較小值作為RB動(dòng)作時(shí)的目標(biāo)負(fù)荷值[4]。本機(jī)組給水泵RB動(dòng)作時(shí)的目標(biāo)負(fù)荷值為150 MW。
給水泵RB發(fā)生時(shí),切除B磨及C磨(間隔4 s),投A組及D組油槍。
RB動(dòng)作時(shí)進(jìn)行切磨投油快速將燃料降到RB目標(biāo)負(fù)荷所對應(yīng)的燃料量。同時(shí)由于燃料量的減少,根據(jù)磨煤機(jī)的停運(yùn)臺數(shù),通過函數(shù)分別折算出一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉、送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉、引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度的變化值,再經(jīng)過限速后作為動(dòng)葉開度的前饋信號。
當(dāng)RB發(fā)生時(shí),機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)切換控制方式:汽輪機(jī)主控處于自動(dòng)狀態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)前壓力;鍋爐主控由自動(dòng)狀態(tài)切換為跟蹤狀態(tài)調(diào)節(jié)燃料量。
2.4.1 鍋爐主控
跟蹤的控制方式是一種開環(huán)控制,鍋爐主控輸出為RB動(dòng)作后的目標(biāo)燃料量。由于煤質(zhì)變化較大,RB目標(biāo)負(fù)荷折算的煤量是由RB發(fā)生前一時(shí)刻的煤量與機(jī)組實(shí)際功率的比值,乘以RB目標(biāo)負(fù)荷計(jì)算出來的,這樣可以有效避免煤質(zhì)變化引起的RB目標(biāo)煤量的偏差。為了防止磨煤機(jī)跳閘后,運(yùn)行的磨煤機(jī)自動(dòng)增加煤量的現(xiàn)象,在控制組態(tài)里作了邏輯判斷,RB期間目標(biāo)燃料量與實(shí)際煤量經(jīng)過小選作為鍋爐主控輸出,避免了這種情況的發(fā)生。RB觸發(fā)時(shí)鍋爐主控邏輯控制圖如圖2所示。
圖2 RB觸發(fā)時(shí)鍋爐主控邏輯控制
2.4.2 汽輪機(jī)主控
RB發(fā)生時(shí),汽輪機(jī)主控切換到滑壓運(yùn)行方式。由于RB發(fā)生后以降壓方式減負(fù)荷比較有力,以定壓方式成功率較低,原因是定壓運(yùn)行造成汽輪機(jī)調(diào)門開度太小,不利于控制,特別是給水泵RB,不降壓會造成鍋爐上水困難,以至于可能由于鍋爐汽包水位低而觸發(fā)MFT。RB滑壓曲線應(yīng)接近機(jī)組正常滑壓曲線,目標(biāo)值要略高于同負(fù)荷下正?;瑝涸O(shè)定值,防止因降壓目標(biāo)太低造成調(diào)門過開,使汽溫大幅下降。本機(jī)組正?;瑝呵€與RB動(dòng)作時(shí)滑壓曲線數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 正?;瑝呵€與RB動(dòng)作時(shí)滑壓曲線
滑壓速率應(yīng)設(shè)置適當(dāng),太快會導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)門大幅開關(guān),對主汽溫、汽包水位產(chǎn)生較大影響。同時(shí),滑壓速率決定了機(jī)組主要參數(shù)能否控制在安全范圍內(nèi)[5-6]。
為了防止RB發(fā)生后機(jī)組負(fù)荷反調(diào),設(shè)計(jì)有調(diào)門禁開邏輯,在RB發(fā)生后的一定時(shí)間內(nèi)讓壓力設(shè)定值不變,這樣調(diào)門就不會出現(xiàn)反調(diào),等實(shí)際主汽壓力開始下降后再切到RB滑壓曲線[7-8]。
國投晉城熱電廠一期2×300 MW 機(jī)組工程2號機(jī)組進(jìn)行了給水泵RB試驗(yàn)。RB動(dòng)作時(shí),鍋爐減燃料速率為126 t/min;機(jī)組切換到滑壓運(yùn)行模式,為了防止汽機(jī)調(diào)門反調(diào),保持5 s壓力設(shè)定值不變,5 s后按照RB滑壓曲線減負(fù)荷,給水泵RB滑壓速率為0.3 MPa/min。另外,給水泵RB時(shí)在原有RB滑壓曲線基礎(chǔ)上,設(shè)定值增加0.3 MPa,以加快RB進(jìn)程。
給水泵RB發(fā)生前,機(jī)組負(fù)荷為291.1 MW,主蒸汽壓力為15.77 MPa,主蒸汽流量為896.1 t/h,汽包水位為90 mm,汽包壓力為17.14 MPa,爐膛負(fù)壓為-88 Pa,鍋爐主控指令為119.153 t/h,給水流量為1 060.3 t/h,1號給水泵勺管開度反饋為64.217%,3號給水泵勺管開度反饋為63.948%,2號給水泵勺管開度反饋為0%。
試驗(yàn)條件具備后由運(yùn)行人員在CRT上手動(dòng)停止1號給水泵(2號給水泵未投入備用狀態(tài)),觸發(fā)RB過程。給水泵RB過程中機(jī)組主要參數(shù)變化曲線如圖3所示。
(a)
(b)圖3 給水泵RB過程中機(jī)組主要參數(shù)變化曲線
圖3中曲線:1為3號給水泵勺管開度反饋,%;2為給水流量,t/h;3為主蒸汽壓力,MPa;4為主蒸汽流量,t/h;5為汽包水位設(shè)定值,mm;6為爐膛壓力實(shí)際值,Pa;7為汽包水位(補(bǔ)償后),mm; 8為1號給水泵勺管開度反饋,%;9為發(fā)電機(jī)功率,MW;10為2號引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度反饋,%;11為1號引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度反饋,%;12為實(shí)際總?cè)剂狭?,t/h;13為鍋爐主控指令,t/h。
從圖3所示的RB過程曲線可以看出,1號給水泵停運(yùn)后,3號給水泵勺管開度強(qiáng)制全開15 s后釋放,在這個(gè)過程汽包水位會急劇下降后緩慢回升。同時(shí),RB動(dòng)作會觸發(fā)切磨投油,根據(jù)切除磨煤機(jī)的個(gè)數(shù)經(jīng)折現(xiàn)函數(shù)形成的前饋信號作為一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度指令的一部分。由于切磨煤機(jī)B和C,爐膛負(fù)壓會瞬間增大,此時(shí)運(yùn)行引風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉開度也會瞬間減少,以減少爐膛負(fù)壓的劇烈波動(dòng)。鍋爐主控指令會以一定的速率減燃料,至目標(biāo)負(fù)荷所對應(yīng)的燃料量。整個(gè)過程各個(gè)主要參數(shù)變化趨勢合理的,變化范圍在允許的范圍之內(nèi),試驗(yàn)期間沒有造成機(jī)組停機(jī)。
通過國投晉城熱電廠2號300 MW亞臨界直接空冷機(jī)組的RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)可以看出,試驗(yàn)過程中,燃燒比較穩(wěn)定,協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常, 動(dòng)態(tài)特性良好,提升了機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性。
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