摘 要：為了提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，神華萬州電廠應(yīng)用凝結(jié)水節(jié)流的節(jié)能型協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽機(jī)高壓調(diào)門全開，達(dá)到節(jié)能降耗。投入該新型協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)后，在機(jī)組變負(fù)荷時(shí)，通過改變除氧器上水調(diào)節(jié)閥的開度改變凝結(jié)水流量，從而改變低壓加熱器抽汽量，暫時(shí)獲得或釋放一部分機(jī)組的負(fù)荷，滿足電網(wǎng)變負(fù)荷性能要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。該廠投入新協(xié)調(diào)運(yùn)行一年以來，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷能力滿足重慶電網(wǎng)AGC、一次調(diào)頻性能要求。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷；一次調(diào)頻；汽機(jī)高壓調(diào)門；熱耗率；供電煤耗率

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）26-0053-02

引 言

神華萬州電廠汽輪機(jī)系東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)N1050-28.0/600/620型超超臨界、中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式汽輪機(jī)。與以往機(jī)型相比，該機(jī)組效率有了較大的提高。但由于采用高壓調(diào)門節(jié)流調(diào)節(jié)，平常運(yùn)行時(shí)兩個(gè)高壓調(diào)門都存在一定的節(jié)流損失。為此，該廠決定在2016～2017年對(duì)1、2號(hào)機(jī)組進(jìn)行了節(jié)能型協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的改造工作，采用凝結(jié)水參與負(fù)荷調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了高壓調(diào)門全開下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

2017年8月，結(jié)合前期的控制功能設(shè)計(jì)方案，完成1、2號(hào)機(jī)二階段凝結(jié)水調(diào)頻試驗(yàn)，并投入運(yùn)行。11月份完成1、2號(hào)機(jī)凝結(jié)水調(diào)頻±11rpm驗(yàn)收試驗(yàn)。新協(xié)調(diào)方式下由鍋爐控負(fù)荷、汽機(jī)控壓力，并在此基礎(chǔ)上增加汽機(jī)調(diào)門全開功能，使用凝結(jié)水響應(yīng)機(jī)組變負(fù)荷及一次調(diào)頻功能。

1 凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷控制原理

火電機(jī)組是通過增減煤量來改變機(jī)組負(fù)荷，由煤量反應(yīng)到機(jī)組負(fù)荷有一定的遲滯，約2～4min。為滿足電網(wǎng)要求，需要通過改變汽機(jī)高壓調(diào)門來降低負(fù)荷響應(yīng)遲滯，此方式下兩個(gè)高壓調(diào)門存在一定的節(jié)流損失。采用凝結(jié)水節(jié)流調(diào)負(fù)荷后，使汽機(jī)高壓調(diào)門全開，機(jī)組變負(fù)荷時(shí)，在凝汽器和除氧器允許的水位變化范圍內(nèi)，通過改變除氧器上水調(diào)節(jié)閥的開度，改變凝結(jié)水流量，從而改變抽汽量，暫時(shí)獲得或釋放一部分機(jī)組的負(fù)荷，彌補(bǔ)汽機(jī)調(diào)門全開、負(fù)荷響應(yīng)慢的不足，滿足機(jī)組變負(fù)荷性能要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

1.1 除氧器上水調(diào)節(jié)閥控制回路改造設(shè)計(jì)

機(jī)組負(fù)荷400～1050MW運(yùn)行期間，原邏輯為除氧器上水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)除氧器與凝結(jié)水母管間差壓，凝泵變頻調(diào)節(jié)除氧器水位。而根據(jù)凝結(jié)水節(jié)流調(diào)負(fù)荷功能要求，調(diào)整為除氧器上水調(diào)節(jié)閥控制除氧器水位，凝泵變頻修改為隨負(fù)荷指令變化函數(shù)的開環(huán)控制回路。功能投用后，凝泵變頻指令隨負(fù)荷指令變化而變化，負(fù)荷指令升高，變頻指令增大，負(fù)荷指令降低，變頻指令減小。同時(shí)除氧器上水調(diào)節(jié)閥控制除氧器水位，除氧器液位高，上述調(diào)節(jié)閥關(guān)小，除氧器水位低，上水調(diào)節(jié)閥開大。

1.2 低加疏水回路控制優(yōu)化

在#5、#6、#7低加正常疏水控制回路由原單一控制加熱器水位增加基于凝結(jié)水流量的前饋回路，確保凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷功能投入后低加危急疏水閥不開啟。

1.3 凝汽器補(bǔ)水回路控制優(yōu)化

凝汽器正常補(bǔ)水氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)凝汽器水位改為調(diào)節(jié)凝汽器與除氧器的加權(quán)水位。同時(shí)新增根據(jù)凝汽器與除氧器容量等參數(shù)計(jì)算加權(quán)水位邏輯。

1.4 機(jī)組協(xié)調(diào)邏輯

原協(xié)調(diào)控制方式為鍋爐控主汽壓力，汽機(jī)調(diào)門控機(jī)組負(fù)荷及一次調(diào)頻。新協(xié)調(diào)控制方式為鍋爐控負(fù)荷，汽機(jī)調(diào)門始終保持全開。在機(jī)組變負(fù)荷或電網(wǎng)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)，通過改變除氧器上水調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)整凝結(jié)水流量，從而改變低壓加熱器抽汽量，暫時(shí)獲得或釋放一部分機(jī)組的負(fù)荷，通過調(diào)整凝結(jié)水來滿足電網(wǎng)變負(fù)荷或一次調(diào)頻性能要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

2 凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷功能投用前后經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比試驗(yàn)

2017年8月，完成1、2號(hào)機(jī)二階段凝結(jié)水調(diào)頻試驗(yàn)，并投入運(yùn)行?；谀Y(jié)水調(diào)負(fù)荷功能的新協(xié)調(diào)方式投用前后的對(duì)比試驗(yàn)分別在1000MW、750MW、500MW三個(gè)負(fù)荷下進(jìn)行。

負(fù)荷500MW、750MW及1000MW工況參數(shù)。

由表1看出，采用凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷功能后，500MW時(shí)供電煤耗率下降1.33g/（kW·h），500MW時(shí)供電煤耗率下降1.33g/（kW·h），750MW時(shí)供電煤耗率下降1.07g/（kW·h），1000MW時(shí)供電煤耗率下0.61g/（kW·h）。高負(fù)荷較低負(fù)荷供電煤耗率降低略少，其原因是原協(xié)調(diào)方式采用的滑壓運(yùn)行，低負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)門開度較小，高負(fù)荷高壓調(diào)門開度偏大。試驗(yàn)證明，采用凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷功能后節(jié)能效果更好。

3 凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷功能投入后運(yùn)行參數(shù)分析

3.1 -4～8rpm中小頻差下一次調(diào)頻加負(fù)荷

中小頻差下一次調(diào)頻加負(fù)荷過程主要采用除氧器上水調(diào)門進(jìn)行控制，汽機(jī)高壓調(diào)門全開。

將汽機(jī)模擬轉(zhuǎn)速降低-4rpm、-6rpm、-8rpm，模擬一次調(diào)頻加負(fù)荷過程，觀察一次調(diào)頻動(dòng)作情況以及除氧器上水調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)情況，2min左右（時(shí)間視機(jī)組情況而定），將轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)位（3000r/min）。

在模擬-4rpm、-6rpm一次調(diào)頻工況時(shí)，僅凝結(jié)水參與一次調(diào)頻足以滿足電網(wǎng)要求，-6rpm動(dòng)作時(shí)機(jī)組負(fù)荷上漲30MW，凝結(jié)水流量下降約1050t/h，除氧器上水調(diào)門由53.6%關(guān)至19.2%。在-8rpm動(dòng)作時(shí)機(jī)組負(fù)荷上漲45MW，凝結(jié)水流量下降約1230t/h，除氧器水位調(diào)門由51.8%關(guān)至10%。

3.2 -8～11rpm大頻差下一次調(diào)頻加負(fù)荷

大頻差下一次調(diào)頻及變負(fù)荷過程主要采用除氧器上水調(diào)門進(jìn)行控制，汽機(jī)高壓調(diào)門配合動(dòng)作。

將汽機(jī)模擬轉(zhuǎn)速降低-11rpm，模擬一次調(diào)頻大頻差加負(fù)荷過程，觀察一次調(diào)頻動(dòng)作情況以及除氧器上水調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)情況，2min左右（時(shí)間視機(jī)組情況而定），將轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)位（3000r/min）。

在模擬11rpm一次調(diào)頻工況時(shí)，僅通過改變凝結(jié)水來響應(yīng)一次調(diào)頻不能滿足電網(wǎng)要求，在邏輯上必須配合關(guān)小汽機(jī)調(diào)門來降低負(fù)荷。動(dòng)作時(shí)機(jī)組負(fù)荷下降83MW，凝結(jié)水流量上漲約735.6t/h，除氧器上水調(diào)門由48.4%開至98.1%，汽機(jī)1/2號(hào)高壓調(diào)門由100%關(guān)至34.6%。

一般情況下，電網(wǎng)系統(tǒng)大轉(zhuǎn)差觸發(fā)的幾率極小，除非電網(wǎng)故障需要每個(gè)電廠參與調(diào)節(jié)外。

3.3 機(jī)組正常運(yùn)行中一次調(diào)頻動(dòng)作過程

凝結(jié)水一次調(diào)頻在負(fù)荷40～100%額定負(fù)荷時(shí)能正常投入，除氧器上水調(diào)整門開度控制在60%開度，保證一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)凝結(jié)水調(diào)整有合適的裕度，可以看出在短時(shí)負(fù)荷變化區(qū)間，凝結(jié)水上水調(diào)門能迅速動(dòng)作，機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)速度較快。一次調(diào)頻動(dòng)作加負(fù)荷時(shí)凝結(jié)水調(diào)門除氧器上水調(diào)門由55%關(guān)至20%，一次調(diào)頻動(dòng)作減負(fù)荷時(shí)除氧器上水調(diào)門由55%開至79%。

4 凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷運(yùn)行中遇到的問題

（1）除氧器、凝汽器水位波動(dòng)較大，給運(yùn)行監(jiān)視、處理帶來較大控制風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)行人員監(jiān)盤壓力較大。

（2）除氧器調(diào)門在中小開度頻繁大幅動(dòng)作，導(dǎo)致除氧器上水調(diào)門處振動(dòng)大、噪音大、設(shè)備穩(wěn)定性及可靠性降低。

（3）采用凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷后協(xié)調(diào)控制邏輯發(fā)生了變化，原協(xié)調(diào)控制主汽壓力和機(jī)組負(fù)荷屬于機(jī)爐協(xié)調(diào)控制，更加精準(zhǔn)，新的協(xié)調(diào)方式采用鍋爐控負(fù)荷，汽機(jī)調(diào)門全開，相當(dāng)于鍋爐跟隨方式，此方式缺點(diǎn)是機(jī)組靜態(tài)穩(wěn)定性略差。

5 結(jié) 論

基于新協(xié)調(diào)的凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷投入近一年的實(shí)際運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷能力能夠達(dá)到15MW/min，一次調(diào)頻能力滿足在±11rpm，滿足重慶電網(wǎng)AGC、一次調(diào)頻性能要求?；趩栴}，該廠通過制定了凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷投入技術(shù)措施，并嚴(yán)格監(jiān)督執(zhí)行，目前運(yùn)行效果良好。

該廠采用凝結(jié)水調(diào)頻調(diào)負(fù)荷功能后，1000MW負(fù)荷工況，基于凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷功能的新協(xié)調(diào)方式投用后的修正后汽機(jī)熱耗率較原協(xié)調(diào)方式下降16.0kJ/（kW·h），修正后供電煤耗率0.61g/（kW·h）。750MW負(fù)荷工況，基于凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷功能的新協(xié)調(diào)方式投用后的修正后汽機(jī)熱耗率較原協(xié)調(diào)方式下降28.3kJ/（kW·h），修正后供電煤耗率下降1.07g/（kW·h）。500MW負(fù)荷工況，基于凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷功能的新協(xié)調(diào)方式投用后的修正后汽機(jī)熱耗率較原協(xié)調(diào)方式下降34.6kJ/（kW·h），修正后供電煤耗率下降1.33g/（kW·h），機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-8-6