200MW機(jī)組一次調(diào)頻存在的問題和解決辦法

摘要：文章通過對下花園發(fā)電公司200MW機(jī)組一次調(diào)頻控制中存在的問題和解決辦法的介紹，通過幾種不同投入方式的試驗(yàn)和分析，表明“CCS+DEH”方式的調(diào)節(jié)性能較好，是目前投入一次調(diào)頻功能的最優(yōu)方式。

關(guān)鍵詞：一次調(diào)頻；功率閉環(huán)；前饋回路；調(diào)門流量特性

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0119-03

下花園電廠200MW燃煤機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠制造的670t/h中間再熱自然循環(huán)亞臨界汽包鍋爐；汽輪機(jī)是東方汽輪機(jī)廠制造的N200-13.4/538/538型凝汽式汽輪機(jī)；DCS系統(tǒng)采用日立公司的HIACS5000型分散控制系統(tǒng)?，F(xiàn)投入一次調(diào)頻運(yùn)行良好。

1 下花園電廠機(jī)組一次調(diào)頻存在的問題

下花園電廠200MW機(jī)組在DCS系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有一次調(diào)頻功能，但是由于一次調(diào)頻系統(tǒng)存在以下問題，一次調(diào)頻功能自機(jī)組投入運(yùn)行以來都沒有正常投入。此次我們利用機(jī)組停備機(jī)會徹底解決這些問題，以滿足電網(wǎng)對電廠調(diào)頻的需要。

（1）功率閉環(huán)回路存在問題使機(jī)組出現(xiàn)反調(diào)。

（2）前饋回路存在問題使低負(fù)荷調(diào)頻效果較差。

（3）調(diào)門流量特性流量曲線是非線性的。

2 針對以上問題提出解決辦法

第一，針對問題（1）通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)問題是在DEB協(xié)調(diào)運(yùn)行方式下，一次調(diào)頻滿足動作條件時，調(diào)速系統(tǒng)立即動作，壓力控制回路對壓力偏差進(jìn)行迅速調(diào)節(jié)，一次調(diào)頻動作指令與輸出的綜合閥位指令方向相反。如圖1為未進(jìn)行調(diào)節(jié)級壓力定值補(bǔ)償?shù)囊淮握{(diào)頻動作情況，可看出調(diào)節(jié)級壓力回路的輸出、調(diào)節(jié)級壓力和負(fù)荷均有明顯的反調(diào)。

解決的方法：將頻率作為前饋信號引入?yún)f(xié)調(diào)功率協(xié)調(diào)控制器經(jīng)過對壓力定值的前饋調(diào)整，使得在調(diào)頻作用時，機(jī)前壓力定值能隨網(wǎng)頻變化而變化。如圖2加入了調(diào)節(jié)級壓力定值補(bǔ)償?shù)囊淮握{(diào)頻動作情況，可看出調(diào)節(jié)級壓力回路的輸出、調(diào)節(jié)級壓力和負(fù)荷均能持續(xù)，調(diào)頻效果明顯改善，如圖3。

第二，針對問題（2）調(diào)速側(cè)前饋回路存在的問題使低負(fù)荷調(diào)頻效果較差，我們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)一次調(diào)頻時，一般是根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的額定參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此當(dāng)主汽壓力低于額定壓力時，相同的頻差觸發(fā)的調(diào)頻閥位增量，不能響應(yīng)成相同的調(diào)頻負(fù)荷，因此，需要對主汽壓力進(jìn)行校正，以達(dá)到調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)的準(zhǔn)確性。如圖4無機(jī)前壓力修正環(huán)節(jié)。

解決的方法：我們在前饋回路增加機(jī)前壓力補(bǔ)償環(huán)節(jié)。加入壓力補(bǔ)償后，綜合閥位指令增量加大，一個階越后負(fù)荷調(diào)頻負(fù)荷就響應(yīng)到位，CCS校正回路也保持這一綜合閥位指令，直到調(diào)頻結(jié)束。如圖5前饋回路增加機(jī)前壓力補(bǔ)償。

第三，針對問題（3）調(diào)門流量特性流量曲線是非線性的使得調(diào)門不能很好地響應(yīng)指令的變化，這是我們通過長期運(yùn)行觀察發(fā)現(xiàn)的3個問題。

（1）閥門調(diào)頻增量不足，速度變動率實(shí)際設(shè)計(jì)過大。

（2）順閥運(yùn)行方式，工作在閥間切換工況時，調(diào)頻效果差。

（3）順閥運(yùn)行方式，閥門特性較差，調(diào)頻效果差。

解決的辦法：我們根據(jù)上述公式對高調(diào)門進(jìn)行整定，使閥門特性趨于線形。閥門整定前后特性如圖6、圖7所示。

3 對上述問題解決后對一次調(diào)頻功能做整體試驗(yàn)

在設(shè)置好DEH系統(tǒng)及CCS系統(tǒng)中一次調(diào)頻的相應(yīng)參數(shù)后，可以分以下3種情況進(jìn)行了一次調(diào)頻的試驗(yàn)：（1）DEH側(cè)投入；（2）CCS側(cè)投入；（3）“CCS+DEH”方式。因此我們對這三種方式進(jìn)行分析。一次調(diào)頻試驗(yàn)采取在DCS系統(tǒng)中強(qiáng)置信號的方法進(jìn)行。

如圖8a所示，在DEH系統(tǒng)單側(cè)投入一次調(diào)頻，此時DEH處于本機(jī)控制方式。人為地給機(jī)組加入+15r/min轉(zhuǎn)速的階躍擾動，與DEH負(fù)荷給定值疊加后經(jīng)調(diào)壓力回路修正、功率回路，最后由閥門控制程序輸出汽輪機(jī)調(diào)門的開度信號，改變機(jī)組負(fù)荷。功率由180MW穩(wěn)定在165MW，時間為2分鐘，調(diào)節(jié)過程存在一定的超調(diào)現(xiàn)象。主汽壓力由13.3MPa到穩(wěn)定在13.5MPa也出現(xiàn)了小幅的升高。

如圖8b所示，在CCS系統(tǒng)一側(cè)投入一次調(diào)頻時，這時機(jī)組CSS投入，DEH處于遠(yuǎn)控狀態(tài)，機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷不變，負(fù)荷180MW。此時負(fù)荷變化相對緩慢，一次調(diào)頻動作時間為5分鐘。

如圖8c所示，在DEH系統(tǒng)和CCS系統(tǒng)一起投入一次調(diào)頻，機(jī)組處于CCS方式運(yùn)行，負(fù)荷180MW，在DCS工程師站加入-15r/min轉(zhuǎn)速的階躍擾動。此時DEH側(cè)一次調(diào)頻是純比例調(diào)節(jié)，調(diào)門的流量特性曲線及主汽壓力決定了負(fù)荷的變化。機(jī)組功率從180MW上升穩(wěn)定于195MW，時間為3分鐘，在這個過程中主汽壓由13.5MPa下降到13.2MPa。

由上述模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)論可得出：一次調(diào)頻只在DEH側(cè)的方式動作時間最短，卻有一定的超調(diào)量；一次調(diào)頻只在CCS側(cè)的方式動作時間最長，負(fù)荷變化相對緩慢；一次調(diào)頻在“CCS+DEH”方式下具有以上兩種方式的特點(diǎn)，即機(jī)組主汽壓力相對穩(wěn)定，一次調(diào)頻具有很快的響應(yīng)速度。

4 結(jié)語

從近年來投入一次調(diào)頻功能運(yùn)行狀況來看，一次調(diào)頻運(yùn)行狀況良好，能夠滿足電網(wǎng)的要求。所以功率閉環(huán)回路、前饋回路、調(diào)門流量特性流量曲線是電廠一次調(diào)頻最為重要的三個部分，我們只要解決好上述三方面的問題，一次調(diào)頻就能發(fā)揮電網(wǎng)調(diào)節(jié)的作用。

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