660 MW火電機組節能優化控制策略

曾利蘭

(廣東紅海灣發電有限公司，廣東 汕尾 516623)

660 MW火電機組節能優化控制策略

曾利蘭

(廣東紅海灣發電有限公司，廣東 汕尾 516623)

為降低汽輪機調節閥節流損失，根據調節閥流量特性試驗，對機組配汽方式進行優化。配汽方式優化后，會部分削弱機組一次調頻和自動發電控制(AGC)響應能力，為提高機組對電網一次調頻和AGC的響應速度，提出一種凝結水參與機組一次調頻和AGC的技術，在一定程度上提高機組升降負荷的能力，從而緩解電網考核對機組節能運行的制約，進一步降低調節閥節流損失，實現節能的運行目標。

汽輪機；調節閥；節流；凝結水；一次調頻；自動發電控制；節能

0 引言

廣東紅海灣發電有限公司#4機組為東方汽輪機廠制造的N660-25.0/600/600型超超臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機。機組于2011年5月15日首次沖轉，2011年5月31日完成168 h試運行后投入生產。汽輪機數字電液控制系統(DEH)采用復合配汽方式，部分負荷區間調節閥重疊度較大，始終存在多個調節閥同時節流的情況。近年來，廣東紅海灣發電有限公司機組負荷率逐年下降，汽輪機常年運行在40%～75%額定負荷區間，不必要的節流損失顯著，節能潛力巨大。

本文對機組現有配汽方式和滑壓運行方式等進行深入的試驗、分析，吸收同類型機組已有的配汽和滑壓優化運行經驗，進行配汽方式控制優化和基于凝結水變負荷技術的深度滑壓優化。

1 汽輪機配汽方式控制優化

DEH采用復合配汽方式，常規調節閥非線性修正和重疊度調整只能解決調節閥開度-通流能力的非線性問題，而通過調節閥的流量除了與閥門開度有關，還與閥前主蒸汽壓力有關，因而機組的閥位指令-流量非線性問題需要同時解決，否則可能因閥門流量非線性的大幅修正導致機組總的閥位指令-流量非線性問題加劇，引起不同負荷段一次調頻響應能力偏差過大，使一次調頻能力進一步惡化。調節閥非線性修正和重疊度調整適用于機組閥位指令-流量曲線有明顯突起和毛刺等情況，當機組閥位指令-流量曲線比較光滑時，必須結合閥位指令-流量非線性問題一起處理，這不僅對一次調頻特性有重要影響，而且協調控制器對象的良好線性化對協調品質也有重要的作用。

2 汽輪機閥序切換邏輯設計

將原復合閥控制方式優化為順序閥方式，啟停過程中高壓調節閥開啟過程見表1。

表1 配汽特性數據 %

因此，在25%閥位指令以下，應與原復合配汽曲線取得近似，以滿足緊急控制的需要。這樣，優化后的CV2，CV3→CV1→CV4配汽數據見表2。

表2 優化后的配汽特性數據 %

續表 %

在每個高壓調節閥的閥門動作管理邏輯中新增一個f(x)函數，并設置表2的曲線，完成與原有復合配汽方式的切換。

3 基于凝結水變負荷的深度滑壓優化

配汽方式優化后，會部分削弱機組一次調頻和自動發電控制(AGC)響應能力，為提高機組對電網一次調頻和AGC的響應速度，提出一種凝結水參與機組一次調頻和AGC的響應優化控制系統。

運行人員可在運行界面進行該系統的投切(無擾)操作，系統設置了允許投入前提條件，當這些條件不具備時系統不能投運，或自動將原投運狀態轉為退出狀態。

基于凝結水變負荷的深度滑壓節能控制系統包含凝結水系統的除氧器水位控制回路和主蒸汽壓力給定回路，新增輸出主蒸汽壓力給定、除氧器水位給定和凝結水泵變頻前饋3個控制目標。

此外，為了加快凝結水泵主動變頻的動作響應速度，在分散控制系統(DCS)邏輯內還需增加凝結水量控制前饋信號，該信號在變頻滑壓節能優化系統投運的情況下有效，直接將負荷指令偏差經一系列環節判斷后前饋施加給凝結水泵控制回路。

3.1切換邏輯修改

回來之后，我仿佛覺得里昂顯得更加陰沉。離我家不遠的地方，在圣巴德勒米路上坡的右邊，有一所天主教遣使會的寄宿學校。山坡上建了幾幢房子，它們外表凄涼，俯視著下面的大街。學校的大門嵌在一堵大墻之中，在我看來，那年九月的里昂仿佛是寄宿學校的那堵大墻。郁黑的圍墻上，偶爾停落幾縷秋日的陽光。那時，寄宿學校似乎是被人們遺棄了一般，雨中的圍墻就像監獄的高墻一樣，我隱約感到，它成了通往我未來道路的一道屏障。

系統設置自動調節回路，其切換邏輯如圖1所示：投/退按鈕以脈沖形式輸出指令；自動控制投入指令與ON/OFF塊輸出相與，可通過ON/OFF塊的在線復位清零來實現自動控制回路的硬切除；當ON/OFF塊處于置位狀態，邏輯允許投入自動控制運行。

主切換邏輯是一個RS觸發器，設置端在投入允許條件全部滿足時，運行人員通過投入按鈕啟動RS觸發器，RS觸發器的Reset端存在3種退出條件：運行人員點擊退出按鈕、不允許投入條件出現或系統內置的相關保護邏輯被觸發。

圖1 自動投入切換邏輯

3.2控制邏輯修改

控制邏輯對原有主蒸汽壓力給定邏輯和凝結水系統邏輯進行以下修改，增加相應的控制邏輯回路。

3.2.1 節能滑壓優化

根據節能優化試驗結果，實時計算滿足電網考核要求的主蒸汽壓力優化控制目標，并可根據環境溫度變化條件自動進行控制目標的修正輸出。原有主蒸汽壓力給定邏輯中的主蒸汽滑壓曲線f(x)模塊優化后，增加背壓的修正邏輯及相應的信號限幅，最終輸出新的主蒸汽滑壓運行目標。

3.2.2 凝結水變負荷

3.2.3 凝結水變負荷啟動恢復控制

啟動恢復控制模塊可根據各種指令動作進行更為精細的啟動和恢復控制，從而最大限度發揮凝結水變負荷作用，并盡可能降低其滯后帶來的不利影響。

3.2.4 水位動態恢復

凝結水變負荷調節過程會影響除氧器水位的調節，當機組連續多次降負荷或連續多次升負荷后，除氧器水位的偏差可能持續升高或降低，并接近除氧器水位的控制安全裕量邊界，造成凝結水變負荷能力削弱甚至消失，因此需在非凝結水變負荷調節區間采用極小的流量偏置，緩慢補償前期凝結水變負荷產生的水位偏差。

3.2.5 其他修改

(1)改造前除氧器水位三沖量控制系統一般很少進行大擾動調節，而改造后由于變頻指令通過除氧器水位給定偏置施加，因此除氧器水位控制回路需要頻繁進行大范圍調節，其控制器參數一般需要優化和調整。

(2)根據需要調整凝結水母管壓力低條件。

(3)必要情況下，適當調整除氧器水位報警定值。

4 結束語

基于凝結水變負荷的深度滑壓節能控制技術可實時根據環境和參數變化修正滑壓運行曲線，并采用凝結水變負荷技術大幅提升機組功率的快速調節能力，提高機組負荷響應品質，同時兼顧機組運行的安全性、穩定性、經濟性。由于凝結水變負荷技術的響應時間、調節速度和幅度都有限，無法獨立滿足一次調頻或AGC的要求，因此凝結水參與機組一次調頻和AGC響應優化控制系統主要針對大擾動一次調頻和AGC，起輔助作用，相對于單純靠調節閥節流方式來調節負荷，可在一定程度上提高機組升降負荷的能力，從而緩解電網考核對機組節能運行的制約，進一步降低調節閥節流損失，實現節能的運行目標。

TM 621

B

1674-1951(2017)10-0072-02

2017-08-04；

2017-10-09

(本文責編：劉芳)

曾利蘭(1987—)，女，廣東興寧人，工程師，從事火電機組熱控方面的工作(E-mail:zelan06@163.com)。