600MW超臨界機組負荷閉鎖條件淺析

吳明瑚（茂名臻能熱電有限公司，廣東　茂名　525011）

600MW超臨界機組負荷閉鎖條件淺析

吳明瑚
（茂名臻能熱電有限公司，廣東茂名525011）

本文介紹了600MW超臨界機組負荷閉鎖增、閉鎖減邏輯條件，尤其是在機組加減負荷過程中容易觸發的風、煤、水交叉限制導致的負荷閉鎖增、閉鎖減邏輯形成機理，作為機組安全運行的保護工具，對同類型的機組具有借鑒指導意義。

超臨界機組；負荷閉鎖；交叉限制

目前我國電力市場需求放緩，火力機組發電年均發電小時數屢創新低，在運行機組基本都參與了電網深度調峰任務。600MW超臨界機組控制參數高，機組蓄熱少，在參與調峰升降負荷時候容易造成物質和能量的不平衡，造成機組控制參數波動大，危及機組安全，因而在負荷升降中設計了負荷閉鎖功能，阻止機組控制參數繼續惡化，保證了機組的安全運行。

1　機組概況

廣東茂名電廠7號機組鍋爐選用的是東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的超臨界參數、一次中間再熱、變壓直流、單爐膛、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、Π形布置的煤粉鍋爐，汽機選用的是東方汽輪機有限公司生產的沖動式、超臨界、一次中間再熱、三缸（1×高中壓缸+2×低壓缸）四排汽、單軸、雙背壓抽汽凝汽式汽輪機。DCS系統采用了艾默生過程管理有限公司的OVATION分散控制系統，整套系統包括數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）（含旁路控制系統）、順序控制系統（SCS）、鍋爐爐膛安全監控系統（FSSS）、電氣控制系統（ECS）、機組自啟停系統（APS）等各項控制功能。

2　負荷閉鎖的方法及條件

超臨界機組負荷閉鎖控制邏輯主要是對負荷的變化速率進行限制，當負荷的閉鎖的條件滿足且負荷不在跟蹤模式的時候，就把負荷變化速率置零，如圖1所示。

機組負荷閉鎖主要是由兩大部分組成：負荷閉鎖增和負荷閉鎖減。機組負荷不在跟蹤模式下，閉鎖增的條件有：

（1）水煤交叉上限動作；

（2）主汽壓力偏差到上限；

（3）燃料到上限；

（4）給水控制上限動作；

（5）引風機出力到上限；

（6）送風機出力到上限；

（7）一次風機出力到上限；

（8）負荷到上限；

（9）低溫過熱器過低熱度低；

（10）屏過熱器出口溫度低；

（11）煤水比禁增。

機組負荷不在跟蹤模式下，閉鎖減的條件有：

（1）主汽壓力高；

（2）負荷到下限；

（3）燃料到下限；

（4）給水控制下限動作；

（5）省煤器氣化；

（6）風煤水交叉限制動作。

3　負荷閉鎖增發出的原因及動作過程

3.1 水煤交叉上限動作

總燃料量經過F（X）函數，換算出給水流量，加上一個預置值得到FWFSP1，小于鍋爐主控算出的給水流量FWFSP2，水煤交叉上限動作。機組負荷不在跟蹤模式下，閉鎖負荷增加。給水流量設定值取FWFSP1與FWFSP2兩者最小值，防止煤量小而給水量大，造成主汽溫大幅降低和主汽溫低機組跳閘事件。

3.2 主汽壓力偏差到上限

主汽壓力設定值與主汽壓力偏差大于5MPa且汽機主控在自動，主汽偏差到上限動作，閉鎖負荷增。

3.3 燃料、給水、引風機、送風機、一次風機、負荷到上限

燃料主控在自動且無RB信號，燃料主控指令大于95，燃料上限動作，閉鎖負荷增。

任一給水泵在自動且轉速大于6000轉，給水上限動作，閉鎖負荷增。

任一引風機在自動且動葉開度大于98，引風機出力上限動作，閉鎖負荷增。

任一送風機在自動且動葉開度大于98，送風機出力上限動作，閉鎖負荷增。

任一一次風機在自動且動葉開度大于98，一次風機出力上限動作，閉鎖負荷增。

機組負荷大于605MW，負荷到上限，閉鎖負荷增。

3.4 低溫過熱器過低熱度低

當負荷指令大于180MW，且過熱器減溫器前溫度和汽水分離器出口飽和蒸汽溫度小于10，低溫過熱器過熱度低限動作，閉鎖負荷增。

3.5 屏過熱器出口溫度低

屏式過熱器出口溫度低于485度，屏過出口溫度低限動作。

3.6 煤水比禁增

煤水比控制輸出大于20或小于負20時，閉鎖負荷增。

圖1

4　負荷閉鎖減發出原因及動作過程

4.1 主汽壓力高

主汽壓力設定值與主汽壓力偏差小于負3MPa且汽機主控在自動，主汽壓力高上限動作，閉鎖負荷減。

4.2 燃料、給水、負荷到下限

燃料主控在自動且無RB信號，燃料主控指令小于20，燃料下限動作，閉鎖負荷減。

任一給水泵在自動且轉速小于轉2850轉，給水下限動作，閉鎖負荷增。

機組負荷小于295MW，負荷到下限，閉鎖負荷減。

4.3 省煤器氣化

省煤器給水出口溫度大于汽水分離器出口飽和蒸汽溫度5°時，省煤器氣化動作，閉鎖負荷減。

4.4 煤水比禁降

煤水比控制輸出大于20或小于負20時，閉鎖負荷降。

4.5 風煤水交叉動作

風煤水交叉動作是指燃料風量交叉限制或燃料給水交叉下限動作。

燃料風量交叉限制是指總燃料量經F（X）函數換算成風量，加上一個預置值得到AFD1，鍋爐主控計算出風量經過氧量修正后得到風量設定值AFD2，兩者取大值得到風量指令AFD，AFD2-AFD1小于10時，延時10S觸發燃料風量交叉限制，在機組不在負荷跟蹤模式時，閉鎖負荷減，防止燃料量過大而總風量過小，避免燃料缺氧燃燒及燃燒不穩定現象發生。

燃料給水交叉下限是總燃料量經過F（X）函數，換算出給水流量，減去一個預置值得到FWFSP1，大于鍋爐主控算出的給水流量FWFSP2，水煤交叉上限動作。機組負荷不在跟蹤模式下，閉鎖負荷降低。給水流量設定值取FWFSP1與FWFSP2兩者最大值，防止煤量大而給水流量小，造成主汽溫大幅升高和受熱面壁溫超溫。

5　運行中應用存在的問題

負荷閉鎖邏輯在運行過程中反應出問題最多還是出現在風、煤、水的交叉限制。交叉限制設計的目的非常好，是機組運行過程中避免出現水煤比、風煤比失調現象，但是在實際運行過程中，常常會出現風煤交叉限制閉鎖負荷減的情況發生。主要的原因是機組的給煤量的真實性無法判斷，進入爐膛燃燒的煤粉量有滯后性。另外F（X）函數不是所有的煤質都適用，煤質的熱值跟設計煤種偏差大時，F（X）函數要根據煤質進行修改，才能實現精確控制。

結語

根據上文各項分析，600MW超臨界機組負荷閉鎖控制邏輯在實際運行中應充分考慮機組特性和煤種適用性，進一步研究優化閉鎖條件，尤其是風、煤、水交叉限制條件，保證機組在協調控制中實現水燃料比、風燃料比的平衡，保證機組主汽壓、主汽溫、燃燒率等參數穩定，實現機組安全運行。

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