600MW超臨界機組RB功能試驗研究

摘 要:介紹了國產(chǎn)600 MW 超臨界機組快減負(fù)荷功能 (Run back，簡稱RB)試驗的情況，對試驗成功的經(jīng)驗進行了總結(jié)，為同類型機組進行RB試驗提供了參考。通過RB試驗，對發(fā)現(xiàn)的問題以及相關(guān)控制策略進行了修改和完善。

關(guān)鍵詞:超臨界機組 協(xié)調(diào)控制 RB

中圖分類號:TH-39 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0004-03

Test Research on RB Function for 600 MW Supercritical Generating Units

ZHANG Ya-qiang1，WANG Tie-lin2，TANG Yang-wen2

(Jiangsu Guohua Chenjiagang Power Generation Co. ， Lt d. ，City Yancheng 224631，China)

Abstract:Introduced the domestically produced 600 MW supercritical generating units Run back (Run back，Short RB) experiments，to experimented the successful experience to carry on the summary，carried on the RB experiment for the same type generating unit to provide the reference.Through the RB experiment，it has made the revision and the consummation to the discovery question as well as the correlation control strategy.

Key words:Supercritical generating Unit;Coordination control;RB

RB試驗的主要目的是檢驗火電機組在重要輔機發(fā)生故障跳閘，鍋爐出力低于給定功率時，自動控制系統(tǒng)將機組負(fù)荷快速降低到其實際所能達(dá)到的相應(yīng)出力的能力，是對機組自動控制系統(tǒng)性能和功能的一項重要考驗。RB試驗不僅是檢驗協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在重要輔機故障跳閘后的抗干擾能力，而且通過RB試驗可對各控制回路進行調(diào)整和優(yōu)化，使熱控系統(tǒng)在最佳工況下運行，從而實現(xiàn)機組的全程負(fù)荷控制。

某電廠二期工程的5、6號機組為擴建600 MW超臨界機組。鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1913/25.4-M957型鍋爐，為超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐，四角切向燃燒方式，一次中間再熱，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，露天布置，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，“P”型直流鍋爐。汽輪機由上海汽輪機廠生產(chǎn)，型號為N600-24.2/566/566型600MW超臨界中間再熱凝汽式汽輪機。發(fā)電機由西門子公司生產(chǎn)，型號為THDF118/56型三相同步汽輪發(fā)電機。機組的熱控系統(tǒng)包括:MCS、SCS、DAS、FSSS、ETS、ECS、DEH等控制功能，DEH與DCS一體化，全部采用美國MAMC公司的MaxDNA分散控制系統(tǒng)。機組在168 h試運后進行了RB功能試驗，并取得了成功，為機組投產(chǎn)后的長周期、安全、穩(wěn)定運行打下了良好的基礎(chǔ)。

1 機組試驗前具備的條件

(1)試驗前機組模擬量控制系統(tǒng)，如功率控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、給水控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和其它輔助控制系統(tǒng)正常投入，并經(jīng)過相應(yīng)的定值擾動和負(fù)荷變動試驗，調(diào)節(jié)品質(zhì)達(dá)到驗評標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(2)試驗前機組功率控制采用協(xié)調(diào)方式，其他幾種運行方式如機跟隨、爐跟隨也已投運，并已進行過負(fù)荷變動試驗。運行方式的切換已經(jīng)過考驗，能手動或自動進行無擾切換。

(3)鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)已正常投運，RB信號至FSSS系統(tǒng)的聯(lián)系正常，邏輯動作正確，AB層油槍能正常投入。

(4)機組保護系統(tǒng)正常投運(包括MFT、ETS、電氣主保護)。

(5)機組甩負(fù)荷試驗已完成。

(6)送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機、給水泵單臺設(shè)備運行時機組最大出力試驗已完成。

2 RB控制邏輯分析及控制狀況分析和試驗前的準(zhǔn)備工作

2.1 RB控制邏輯及控制狀況分析

5號、6號機組的RB邏輯由兩部分組成，首先在模擬量控制系統(tǒng)MCS中設(shè)計有RB允許信號，該信號由RB投入按鈕信號和機組的RB條件相與，要求機組在短時間內(nèi)快速減負(fù)荷。RB條件如下所示:

(1)一次風(fēng)機跳閘，減負(fù)荷到300MW，主汽壓力控制在18.5MPa。

(2)送風(fēng)機跳閘，減負(fù)荷到300MW，主汽壓力控制在18.5MPa。

(3)引風(fēng)機跳閘，減負(fù)荷到300MW，主汽壓力控制在18.5MPa。

(4)給水泵跳閘，減負(fù)荷到300MW，主汽壓力控制在18.5MPa

當(dāng)RB發(fā)生后，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本，由汽機調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式;同時MCS系統(tǒng)將發(fā)出RB控制邏輯信號到FSSS系統(tǒng)，鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS接收到相應(yīng)的MCS系統(tǒng)發(fā)出的RB邏輯信號后，按要求鍋爐自動切相應(yīng)的煤燃燒層，同時順控投AB層的油槍。具體切投狀態(tài)如表1所示:

2.2 機組RB試驗前的特性試驗

為保證設(shè)計RB功能的合理，必須預(yù)先完成機組工況變化動態(tài)特性試驗，然后根據(jù)鍋爐的動態(tài)特性來審核原設(shè)計的RB邏輯及參數(shù)是否合理，為下一步的RB試驗作準(zhǔn)備，主要工作有以下幾個方面。

2.2.1 鍋爐燃燒特性試驗

試驗的目的是確定鍋爐切上三層煤后的燃燒特性，RB邏輯設(shè)計FSSS系統(tǒng)接收到MCS系統(tǒng)發(fā)出的RB信號后，鍋爐一方面自動間隔9s切相應(yīng)層煤(F、E、D層)，另一方面間隔15s投AB層油槍(投入順序為1號、3號油槍同時投入，間隔15s后投入2號、4號油槍)和A層等離子(投入順序為1號、3號角時先投入等離子，間隔15s后投入2號、4號角等離子)，鍋爐切上三層煤后是否能夠穩(wěn)定燃燒，負(fù)荷，主汽壓力，爐膛負(fù)壓，主汽溫度的擾動多大，這一切都必須在試驗中了解。試驗過程中記錄各被調(diào)量如機組負(fù)荷，主汽壓力，主汽溫度，中間點溫度，爐膛負(fù)壓的動態(tài)曲線，以確定機組RB后鍋爐主汽壓力，主汽溫度，中間點溫度，爐膛負(fù)壓等參數(shù)的設(shè)定值。

2.2.2 機組RB負(fù)荷指令變化率試驗

試驗的目的是確定負(fù)荷指令變化率，當(dāng)前機組RB時的負(fù)荷指令變化率是否合適必須由試驗確定。負(fù)荷變化太快有可能保證不了機組穩(wěn)定運行，導(dǎo)致機組保護動作跳閘，使試驗失敗;負(fù)荷變化太慢不能滿足機組負(fù)荷快速降低到實際所能達(dá)到的相應(yīng)出力。

通過實際RB試驗，對每種RB發(fā)生后的降負(fù)荷變化率進行不斷修整，最終確定:

(1)給水泵RB降負(fù)荷變化率為180MW/min，主汽壓下降速率為1.2MPa/min。

(2)一次風(fēng)機RB降負(fù)荷變化率為180MW/min，主汽壓下降速率為1.2MPa/min。

(3)送風(fēng)機RB降負(fù)荷變化率為150MW/min，主汽壓下降速率為1.2MPa/min。

(4)引風(fēng)機RB降負(fù)荷變化率為150MW/min，主汽壓下降速率為1.2MPa/min。

2.2.3 機組RB后實際穩(wěn)定負(fù)荷值的確定

確定機組不同輔機RB后最終實際穩(wěn)定的負(fù)荷，對于保證機組的安全穩(wěn)定運行是十分重要的，如送風(fēng)機，引風(fēng)機跳閘一臺時，負(fù)荷若下降太低就有可能引起燃燒不穩(wěn)，導(dǎo)致機組保護動作跳閘，使試驗失敗。給水泵跳閘后若機組最終穩(wěn)定的負(fù)荷太高就保證不了鍋爐的供水。

機組不同輔機RB后最終實際穩(wěn)定的負(fù)荷的確定是根據(jù)機組在600MW工況時的實際閥位開度來確定的，如表2所示:

根據(jù)機組實際的運行情況，同時結(jié)合機組的安全穩(wěn)定運行需要保證一定安全裕度的要求。單臺輔機的RB負(fù)荷目標(biāo)值可初步定為:

(1)單臺給水泵RB負(fù)荷目標(biāo)值為300MW。

(2)單臺一次風(fēng)機RB負(fù)荷目標(biāo)值為300MW。

(3)單臺送風(fēng)機RB負(fù)荷目標(biāo)值為300MW。

(4)單臺引風(fēng)機RB負(fù)荷目標(biāo)值為300MW。

3 RB動態(tài)試驗過程及結(jié)果分析

3.1 6號機組引風(fēng)機RB試驗

(1)檢查機組試驗前應(yīng)具備的各項條件，此時負(fù)荷520MW，主汽壓力22.3MPa。

(2)試驗指揮長發(fā)令，RB試驗開始。

(3)運行人員手動停止任意一臺引風(fēng)機，“機組協(xié)調(diào)控制”畫面上立即出現(xiàn)“引風(fēng)機RB”的報警，DCS控制系統(tǒng)依次切除F、E、D層煤，在切除F、E、D層煤的同時立即投入AB層油槍和A層等離子。

(4)此時，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本方式，由汽機調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式。最終保持機組負(fù)荷在300MW，主汽壓力在18.5MPa。

(5)在RB過程中，主汽壓力，主汽溫度，中間點溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。

RB試驗過程中實際負(fù)荷下降到 301MW，主汽壓下降到17.45MPa，爐膛負(fù)壓升高到最大值為356Pa，中間點溫度變動范圍為400～380℃，其他各參數(shù)運行正常。

3.2 5號機組送風(fēng)機RB試驗

(1)檢查機組試驗前應(yīng)具備的各項條件，此時負(fù)荷520MW，主汽壓力22.4MPa。

(2)試驗指揮長發(fā)令，RB試驗開始。

(3)運行人員手動停止任意一臺送風(fēng)機，“機組協(xié)調(diào)控制”畫面上立即出現(xiàn)“送風(fēng)機RB”的報警，DCS控制系統(tǒng)依次切除F、E、D層煤，在切除F、E、D層煤的同時立即投入AB層油槍和A層等離子。

(4)此時，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本方式，由汽機調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式。最終保持機組負(fù)荷在305MW，主汽壓力在18.5MPa。

(5)在RB過程中，主汽壓力，主汽溫度，中間點溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。

RB試驗過程中實際負(fù)荷下降到 332MW，主汽壓下降到18.45MPa，爐膛負(fù)壓下降最小值為-568Pa，中間點溫度變動范圍為398～428℃，其他各參數(shù)運行正常。

3.3 5號機組一次風(fēng)機RB試驗

(1)檢查機組試驗前應(yīng)具備的各項條件，此時負(fù)荷550MW，主汽壓力22.3MPa。

(2)試驗指揮長發(fā)令，RB試驗開始。

(3)運行人員手動停止一臺一次風(fēng)機，“機組協(xié)調(diào)控制”畫面上立即出現(xiàn)“一次風(fēng)機RB”的報警，DCS控制系統(tǒng)依次切除F、E、D層煤，在切除F、E層煤的同時立即投入AB層油槍和A層等離子。

(4)此時，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本方式，由汽機調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式。最終保持機組負(fù)荷在359MW，主汽壓力在14.09MPa。

(5)在RB過程中，主汽壓力，主汽溫度，中間點溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。

RB試驗過程中實際負(fù)荷最終穩(wěn)定到 359MW，主汽壓最低下降到14.09MPa，爐膛負(fù)壓下降最小值為-904Pa;一次風(fēng)壓變化范圍11.99kPa到7.66kPa，最后穩(wěn)定在11.03kPa;中間點溫度變動范圍為398℃～428℃，其它各參數(shù)運行正常。

3.4 給水泵RB試驗

(1)檢查機組試驗前應(yīng)具備的各項條件，此時負(fù)荷510MW，主汽壓力22.4MPa。

(2)試驗指揮長發(fā)令，RB試驗開始。

(3)運行人員手動停止一臺給水泵，“機組協(xié)調(diào)控制”畫面上立即出現(xiàn)“給水泵RB”的報警，DCS控制系統(tǒng)依次切除F、E、D層煤，在切除F、E、D層煤的同時立即投入AB層油槍和A層等離子。

(4)此時，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本方式，由汽機調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式。最終保持機組負(fù)荷在395MW，主汽壓力在16.95MPa。

(5)在RB過程中，主汽壓力，主汽溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。中間點溫度控制的不太好，在給水泵RB動作2分32秒后，由于中間點溫度偏差大保護動作，將鍋爐基本由自動狀態(tài)切為手動狀態(tài)。但主汽壓力，主汽溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。鍋爐、汽機基本達(dá)到了穩(wěn)定運行狀態(tài)，給水泵RB也基本成功結(jié)束。

(6)在給水泵RB過程中，中間點溫度控制不太好，主要原因在于給水流量下降太快，運行泵指令從92.6%降到59.18%穩(wěn)定，只用了57秒時間(同時，給水指令從515MW變到了300MW，相當(dāng)于給水指令變化率為180/min)，而同時中間點溫度從409.34℃升到441.55，用了3min8s，中間點溫度上升過快。故此，修改給水控制邏輯，將給水指令限速改為90/min，這樣運行泵指令從最高值變?yōu)榉€(wěn)定值，將用時2min左右，有助于給水泵RB功能的完善。

RB試驗過程中實際負(fù)荷下降到299MW，主汽壓下降到17.45MPa，爐膛負(fù)壓升高到最大值為588Pa，中間點溫度變動范圍為395～429℃，其他各參數(shù)運行正常。

4 結(jié)論

對上述不同類型RB試驗結(jié)果進行分析后，可得分析結(jié)果見表3。

上述試驗結(jié)果表明:機組在輔機跳閘時，自動控制系統(tǒng)可以在一定時間內(nèi)將機組負(fù)荷快速降低到RB目標(biāo)負(fù)荷，為運行人員提供了寶貴時間，保證了機組的正常運行。在RB動作期間，除爐膛壓力、中間點溫度波動較大外，其他主要參數(shù)變化平穩(wěn)，RB投油、切磨煤機各項功能動作正確，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了要求，RB功能試驗是成功的，機組RB功能經(jīng)修改完善后，具備了正式投運的條件。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文