超臨界機組仿真培訓研究

摘要：結合湖北省電力公司仿真培訓中心的工作實際，對影響超臨界機組仿真培訓效果的相關問題，如操作細節、現場調研和控制原理等進行了總結分析，并提出了相應的觀點和意見。

關鍵詞：超臨界機組；仿真；培訓；體會

隨著600MW級別超臨界直流機組對運行人員的素質要求越來越高，相應仿真培訓的重要性也越來越凸顯出來。如何讓培訓更有效是每個從事仿真培訓工作的指導教師都應該積極思考的課題。本文旨在結合仿真培訓中遇到的實例對影響培訓效果的相關問題談談一些體會和看法，供各位同仁參考。

一、關于操作細節

從培訓實踐來看，學員對操作細節的重視程度普遍不夠，指導教師有時也會疏于詳細講解，特別是對于某些不太重要的設備裝置，規程上往往對其標準操作規范語焉不詳，甚至根本未提及，而且誤操作的后果也不明顯，因此在仿真培訓特別是新進員工培訓和轉崗培訓中操作細節經常會被忽視，導致誤操作發生。

例如，鍋爐排空門一般設置為兩級，在開啟的時候應該先開一次排空門（爐側），再開二次排空門（空側）；在關閉的時候應該先關二次排空門，再關一次排空門，這樣的開關順序可以有效降低對一次排空門的沖刷損耗。如果有必要也只需要對二次排空門進行維護，更加便利。這樣的操作細節，少有學員按照規范操作，對一、二次放空門的開關順序普遍都很隨意，不能形成良好的規范操作習慣，需要予以指正。

再例如圖1所示某超臨界仿真機組磨煤機出口附近的幾個擋板，其中標簽為“MILL OUT V SEAL AIR DAMP”的擋板從字面意義上很容易被理解成從冷一次風至磨煤機出口擋板（標簽為“MILL EXH DAMP”）的“密封風”擋板。相應地在操作上，學員往往在啟磨后就令其保持常開狀態。

但實際上，其主要作用并非“密封”，而是為了防止爐膛正壓時高溫煙氣倒竄進入磨出口管道內，起到保護管道的作用，因此所用氣源為有壓力的冷一次風，它的另外一個作用是吹凈管道內的殘留煤粉，因此相對應地在操作上，該“密封風”擋板應在鍋爐點火后，磨出口擋板關閉時開啟，在啟磨時磨出口擋板開啟后聯關，即未投磨時開啟，投磨后關閉。

另外，與之相對應，標簽為“BRN COLD AIR PNMC DAMP”的冷卻風擋板用于在未啟磨時，經由燃燒器出口擋板（標簽為“BRN PULV COAL IN DAMP”），依靠爐膛負壓從外界吸入冷卻空氣，從而冷卻保護燃燒器噴嘴，氣源為無壓力的大氣，在啟磨后再轉由煤粉和一次風進行冷卻，因此該冷卻風擋板與磨出口擋板互為備用，在啟磨后也應關閉。

由上可知，不起眼的四個擋板分別利用兩種氣源，起到保護管路和燃燒器的兩種作用，這樣的操作細節如果不詳細講解清楚，學員是很容易發生誤操作的。

二、關于現場調研

現場設備更新和操作改良較為頻繁，從操作規程的修訂頻率就可見一斑，如果墨守成規就有可能使培訓效果大打折扣，因此，培訓也是需要與時俱進，只有重視現場調研，使培訓內容與現場同步更新才能提高培訓效果。

例如，以實際機組為原型開發的某超臨界仿真機組一號高壓加熱器至省煤器之間的給水旁路閥（見圖2），其最初主要設計意圖之一就是通過調整流動阻力的方式控制給水管路壓力，避免電動給水泵出口壓力過低而發生汽蝕，因此啟動初期要求給水旁路閥處于20%左右的較小開度。但后來現場調研發現，其實際初始開度在40%左右，主要以提高減溫水壓力為操作目的（減溫水取自一號高加至給水旁路閥之間管路），而無需擔心電動給水泵發生汽蝕的問題（汽蝕余量足夠大）。

再例如，前述仿真機組原設計啟動時首先由電動給水泵提供給水維持最低質量流速，后續需要提高流量及進行兩次并入汽泵操作，最終由兩臺汽泵提供給水，電泵冷備用。但后來現場調研發現，為節約廠用電，該廠啟動時已不再使用電泵提供給水，而是從一開始就直接由輔汽作為汽源驅動汽泵提供給水，后續只需要切換氣源，而不需要進行并泵操作。

顯而易見，這兩種操作方式存在根本的差異，如果按照原來的規程培訓學員，會造成培訓內容的缺失，使學員回廠后無所適從。由以上兩個例子可知，如果不去調研就會導致培訓與現場脫節，培訓的實用性和有效性降低。

三、關于現場操作的靈活性

有些操作方面的問題要按照因地制宜的原則，結合現場情況對學員講解，不應一概而論。例如備用泵出口門是應該關閉或打開的問題。一般來說關出口門啟泵除了可以減小啟動電流（對離心泵而言），主要是為了防止管道中壓力變化過大（此時管路中一般未充滿工質），造成安全和振動大（易引起水擊現象）等問題，而在運行泵跳閘備用泵聯啟的時候，管路中已經充滿具有正常運行時壓力的工質，備用泵出口門是否已經開啟，對于管路中的壓力已無較顯著的影響。因此，從剛才討論的角度來看，開備用泵出口門備用是沒有問題的。

但是，應當注意到，以上結論是建立在備用泵出口逆止閥嚴密可靠的基礎上的，現場如果由于安裝或設備本身的質量，逆止閥存在泄漏，則開備用泵出口門備用存在一定問題。因此，有的電廠采用關備用泵出口門備用，備用泵聯啟時，其出口門聯開的模式。該模式對于出口門行程較短或者允許流量較長時間中斷的系統是適用的，但對于凝結水泵和給水泵這樣的開門行程較長（凝結水泵開門行程約4分鐘）或流量中斷會導致嚴重后果（給水中斷會MFT）的系統應該優先考慮開備用泵出口門備用。

例如某廠規程中明確規定，電動給水泵應關門啟動。在第一臺汽泵并入以后，電泵應關閉出口門作為旋轉熱備用，在第二臺汽泵并入以后應首先在電泵出口門關閉的情況下停電泵，再將電泵的出口門打開，令電泵處于聯動冷備用狀態。特別地，對于出口無逆止閥的循環水泵，為了防止備用泵倒轉引起損壞（循環水泵一般允許在20%額定反轉速內啟動），更重要的是為了防止因倒流引起的循環水壓下降影響凝汽器真空及開式水水壓等，應關備用泵出口蝶閥備用，需聯啟時，備用泵啟動后其出口蝶閥聯開（循環水泵允許堵轉運行，即出口門關閉運行，運行時間不超過45秒）或者備用泵及其出口蝶閥同時啟動和開啟（循環水泵一般允許在20%額定反轉速內啟動）。

另外，對于投入循環水系統啟第一臺循環水泵，為了防止管路內水壓變化過大撐破水冷壁銅管，一般可先開出口蝶閥至15%開度（此時循環水泵倒轉速約為額定轉速的15%～20%）然后啟泵，啟泵后再全開出口蝶閥，或者第一臺循環水泵及其出口蝶閥同時啟動和開啟。

由上可知，不分具體情況就籠統地告訴學員備用泵出口門開啟備用是不合適的，會使學員產生混亂的觀念。

四、關于關于量化操作要求

在規程中，經常會碰到一些很具體的量化操作要求。例如某廠規程中，要求冷態啟動時，主汽參數達到沖轉要求時，高壓旁路開度在60%～65%之間，這實際上出于鍋爐側和汽機側相匹配的需要，確切地說是出于鍋爐側產汽量和汽機側耗氣量平衡的需要。

如果高壓旁路開度過大，意味著鍋爐側產汽量偏大，在并網后使用DEH開高壓調門升負荷的過程中不利于合理切除高壓旁路，可能出現負荷高于90MW高壓旁路仍維持有一定開度（維持主汽壓定壓）的情況，這時高壓旁路會被強制關閉（該廠高壓旁路強制關閉的限值為90MW），引發主汽壓和負荷的波動。相反，如果高壓旁路開度過小，意味著鍋爐側產汽量偏小，不足以滿足冷態啟動過程中暖機暖爐所需要的流量要求，而且與之相對應的較少的燃料量也不利于維持穩定的爐膛燃燒，對安全性和經濟性都不利。

因此，規程中明確規定的量化操作要求往往都是根據生產實踐和理論計算總結出來的，如果不解釋清楚道理就硬性要求學員達到這一要求，就會使學員產生不信服的情緒或囫圇吞棗的感覺，難以留下深刻印象，反之，學員就可以理解量化操作要求的根據并借以對自己的操作加以改進，印象也更深刻，這對提高培訓效果無疑是有幫助的。

五、關于控制原理

很多情況下，正確的操作源于對操作原理的理解，這一點在自動控制系統的使用方面尤為突出，但是令人失望的是，在電廠自動化程度越來越高的背景下，運行人員對控制原理的了解普遍不夠，甚至有些望而生畏，認為那是熱工的事情，與運行人員無關，導致形成一些不必要的操作難點。

以某超臨界機組中間點溫度校正的投用時機為例。該機組中間點溫度校正是有范圍的，對應給水流量最大校正值約為正負175t/h（這個給水流量校正范圍是變化的，一般來說負荷越低，范圍越大，以下舉例均為約數，不是精確數值）。若實際中間點溫度持續比中間點溫度設定值高（該設定值為計算機給出的當前工況下的設計中間點溫度加上±10℃范圍內的偏置），則中間點溫度校正調節器的輸出會持續減小直到0%，對應給水流量指令偏置減少為最小值-175t/h，即按照燃料量和燃水比計算出的給水流量加上該偏置為汽泵給水流量指令（下同），反之，中間點溫度校正調節器的輸出會持續增加直到100%，對應給水流量指令偏置增加為最大值+175t/h。

在中間點溫度校正能夠有效調節的范圍內，若汽泵在手動狀態，其設定值顯示是跟蹤當前汽泵出力也就是當前給水流量的，中間點溫度校正的輸出F也應該在0%～100%以內，這時候可以適時投入汽泵自動和中間點溫度校正自動，通過修改中間點溫度校正的偏置進行給水流量的修正。

但如果煤粉燃燒效率不夠高，比如風煤比調節不當、燃燒不完全的情況下，某個合適的中間點溫度（正常條件下是有一定過熱度的）對應的實際給水流量與根據設定燃水比和偏置計算出來的給水流量偏差過大，超過中間點溫度校正的最大范圍（±175t/h），則中間點溫度校正的輸出F顯示會減少至0%下限值，汽泵設定值顯示的也不再是當前汽泵出力，而是經過中間點溫度校正后的極限值，一般比當前實際給水流量高，這就代表中間點溫度校正已經失效，不具備投入汽泵自動的條件（一旦投入，給水流量會跟蹤增加至該極限值，過熱度會降低，甚至轉為濕態，不能正確實現中間點溫度校正的功能），這時就必須設法提高燃燒效率，同時手動調節汽泵轉速穩定給水流量，一旦燃燒效率足夠高，進入中間點溫度校正可以調節的范圍，中間點溫度校正的輸出顯示值會大于0%，設定值顯示也會跟蹤當前汽泵出力，這時就可以考慮適時投入汽泵自動和中間點溫度校正自動了。另外，就現場而言，還應注意不宜過早投入汽泵自動，要待汽泵轉速離最低工作轉速較遠時再投自動，這樣就可以保證汽泵在正反兩個方向都具有調節裕度。

由上可知，如果沒有講清楚中間點溫度校正的調節原理和調節范圍，學員就不能正確使用這一功能，甚至會適得其反，導致干態轉濕這樣嚴重的后果。

六、關于自動控制系統

隨著電廠自動化水平的提高和操作人員的精簡，一般認為合理的啟動操作流程就是借助自動控制裝置，不斷縮小操作范圍，減少操作項目，簡化操作目標，提高操作精度，減輕操作強度的過程。盡量避免同時調節多個參數，畢竟操作運行人員不是機器人，忙則出錯，特別是當前要求全能集控操作員而非單崗操作員的條件下，自動控制裝置的可靠性和操作運行人員使用自動控制裝置的熟練程度，越發顯得重要。

在培訓中應注意引導學員避免兩個極端，一個極端就是懷疑畏懼心理作怪或者迷信傳統操作方法，不愿意投入自動，這在老員工特別是使用過早期調節效果不良的自動控制裝置的老員工群體中較為常見。另一個極端就是過分相信自動控制裝置或追求省事，不注意投用范圍或限制條件，不適當地投入自動，這在新員工群體中較為常見，甚至有把操作員站當作游戲機來操作的情況發生。

七、關于仿真系統

仿真培訓不可避免肯定會涉及仿真系統。一套仿真系統不管如何努力進行改進完善，畢竟只是用數學模型來進行底層運算的擬真系統，不可能和現場的真實系統完全一致，在進行培訓時，特別是事故處理時，某些動態特性或參數指標可能會與現場存在偏差。

如何合理對待這類事件？遇到問題搪塞其詞、有意遮掩尤不可取。在發現差異時，應向學員坦率承認仿真系統的不足，解釋說明仿真系統的局限性，特別是要對照仿真系統說明現場應該是什么樣的情況、如何進行處置操作、得到什么樣的結果，要達到講清問題、不誤導學員的目的。更重要的是，后續還應針對發現的差異對仿真系統進行修改，盡最大能力讓仿真系統不斷完善，使之更加接近現場系統。

（責任編輯：宋秀麗）