電廠MW超超臨界機組上凝結水負荷調(diào)節(jié)技術的應用研究

陳強

摘 要：隨著社會用電需求量的增加，電廠在電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰性能等方面面臨著全新的挑戰(zhàn)，各地區(qū)也分別圍繞AGC與一次調(diào)頻進行考核，而且提高了考核難度，為了達到優(yōu)化考核的目標，就要努力克服傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行中的不足，對此可以引進凝結水負荷調(diào)節(jié)技術。文章分析了凝結水負荷調(diào)節(jié)技術的運行原理，具體運用以及運行后的優(yōu)勢。

關鍵詞：超超臨界機組；凝結水負荷；調(diào)節(jié)技術；應用

中圖分類號：TM62 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0153-02

前言

現(xiàn)階段，電廠超超臨界機組急需一套先進技術來有效優(yōu)化機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運行中的問題，從而有效地控制電網(wǎng)調(diào)頻、機組變負荷等，實現(xiàn)機組的高效、安全、穩(wěn)定運轉。

1 凝結水負荷調(diào)節(jié)技術的基本控制原理

凝結水負荷調(diào)節(jié)主要指的是當機組的負荷發(fā)生調(diào)整時，而且處于凝氣機、除氧器所能接受的水位變化區(qū)間，調(diào)整凝泵的變頻速度，變化凝結水的流量，進而調(diào)整抽氣量，在短時內(nèi)收取、放出機組中的部分負符。如果機組處于載荷上升時，大范圍控制凝泵的變頻速度，從而控制凝結水的流量，以此來減少抽汽量，使得汽輪機內(nèi)部的蒸汽能夠有效做功，從而提升機組負荷，在這種情況下，除氧器與凝汽器的水位處于相反狀態(tài)，前者下降、后者則上升。

此技術主要是對汽機回熱的高效利用，因為負荷提升操作中，機組抽汽得到控制，相反，負荷下降中，機組的抽汽則處于上升狀態(tài)。因此，充分運用蓄能技術能夠充分利用汽機回熱系統(tǒng)，控制成本，一方面能夠控制抽汽閥門，提高其利用率，另一方面也能控制節(jié)流損失。凝結水調(diào)負荷的關鍵最顯著特征為：圍繞負荷調(diào)整初期，來增加負荷響應，調(diào)整因為鍋爐側滯后負荷相應的滯后，然而，總體來看，機組的真正負荷相應依然同鍋爐能否充分燃燒密切相關。通過增加凝結水調(diào)頻來控制負荷無法從根本上增加機組的一次調(diào)頻，對于AGC性能也難以控制，其關鍵體現(xiàn)在能夠提升汽機調(diào)門的平均開度，控制節(jié)流損失，但是其中難免存在問題，具體為：汽機側負荷調(diào)節(jié)裕量下降，對此需要利用凝結水來非直接性地調(diào)整抽汽量達到彌補的目的。

2 凝結水系統(tǒng)運行中的問題分析

機組凝結水系統(tǒng)有著自身的結構與運行原理，通過深入地分析能夠看出：因為安裝工藝、技術的影響，同時除氧器水閥門的干擾，就算除氧器中的水調(diào)門徹底開放，除氧器中的水調(diào)門部分環(huán)節(jié)也存在一定的阻力，從而形成較大的節(jié)流損失，對此就需要控制水調(diào)門中的節(jié)流損失，對此需要控制系統(tǒng)的阻力，從中達到水泵節(jié)能、減排的效果。

3 凝結水優(yōu)化系統(tǒng)的控制策略

凝結水優(yōu)化系統(tǒng)由若干模塊構成，每一個模塊都發(fā)揮著自己的作用，此優(yōu)化系統(tǒng)的控制流程如圖1所示。

3.1 動態(tài)滑壓優(yōu)化模塊

其主要功能是作用于計算機組，負責其動態(tài)滑壓優(yōu)化偏置，從而讓汽機高壓調(diào)門的現(xiàn)實開度和預期值大致相同。此系統(tǒng)的運行目標就是擴大汽機調(diào)門，控制節(jié)流損耗，以往的方法就是改動DCS內(nèi)的滑壓曲線，然而，其問題體現(xiàn)在：

（1）每逢高溫、低溫時期，真空有所差異，在確保相同高調(diào)門節(jié)流量的前提下，則會產(chǎn)生差異性的滑壓曲線，對此就要增加修改難度，各個過渡曲線都必須修改。

（2）系統(tǒng)實際工作運轉過程中，因為相關調(diào)節(jié)的需要，如果發(fā)現(xiàn)高調(diào)門同最初的設計位置有所差異，則增加了調(diào)節(jié)難度。

所以，此系統(tǒng)不應該調(diào)整機組靜態(tài)滑壓曲線，相反應該驅動運行人員鎖定畫面來設置汽機調(diào)門的期望開度。這樣此系統(tǒng)就能參照此數(shù)值以及符合指令、真空類似的參數(shù)值等來適時地擬合歷史曲線，并滾動優(yōu)化計算來動態(tài)性地計算得出畫押優(yōu)化偏置，再對應調(diào)整、完善DCS中的靜態(tài)滑壓曲線，以此來確保工況差異條件下，汽機的現(xiàn)實調(diào)門開度同工作中的期望理想數(shù)值相當。

3.2 基于預測控制的AGC

我國范圍內(nèi)不同電網(wǎng)和相關省網(wǎng)都制定了極具個性特征的細則，用于電網(wǎng)考核與監(jiān)管。不同的電網(wǎng)有著自身的考核模式，而且計算公式方面也有一定的不同，不同區(qū)域、不同地域機組的運行效果也會有所差異。對此，實際設計機組AGC以及一次調(diào)頻控制策略過程中，就要首先創(chuàng)建起適合自身的電網(wǎng)調(diào)度考核規(guī)則，機組現(xiàn)實工作中，以預測控制為基礎的AGC和一次調(diào)頻優(yōu)化模塊都能憑借電網(wǎng)頻率、機組負荷、主汽壓力等作出動態(tài)、適時的運算。

3.3 基于模糊策略的凝結水調(diào)節(jié)負荷決策系統(tǒng)

參照上模塊所提供的負荷調(diào)節(jié)需求，同時立足于已有的除氧器水位、凝結水流量等相關參數(shù)來形成一個安全邊界條件，從而得出所需的關鍵參數(shù)，例如：凝結水量的動作時機、持續(xù)時間等。

3.4 凝結水調(diào)節(jié)負荷動作指導系統(tǒng)

通過此系統(tǒng)，模塊可以進一步算的凝結水流量的相關參數(shù)值，例如：動作量、時間等。凝結水調(diào)節(jié)負荷動作指導系統(tǒng)能夠在此基礎上來動態(tài)化地調(diào)節(jié)、修改DCS內(nèi)部凝結水系統(tǒng)的相關參數(shù)值，例如：流量指令、調(diào)節(jié)器參數(shù)等，同這種方式來確保凝結水流量可以高效地做出調(diào)整，達到同現(xiàn)實需求相符合的程度，防止由于凝水位的調(diào)節(jié)所導致的凝結水流量的反向調(diào)節(jié)，也不會對變負荷帶來較大的影響，憑借調(diào)節(jié)器參數(shù)的不斷調(diào)節(jié)、修改來對應進行水位調(diào)整，這樣當凝結水參加到負荷調(diào)節(jié)時，也不能因為凝水位的不斷變化而出現(xiàn)震蕩、調(diào)節(jié)超標等問題。憑借智能前饋的方法，凝結水則可以直接指向負荷調(diào)整過程中凝水母管的壓力，其他的低加水位也能相對穩(wěn)定，任何凝結水量的調(diào)整都不會帶來較大的影響。

4 凝結水優(yōu)化系統(tǒng)投運后的優(yōu)勢分析

凝結水優(yōu)化系統(tǒng)逐漸投入運行，機組處于AGC模式，使得機組運行效果得以優(yōu)化，這一過程中，機組處于500-900MW范圍內(nèi)，經(jīng)歷了AGC的若干次調(diào)整。

優(yōu)勢性能體現(xiàn)在以下方面：

4.1 負荷控制

凝結水系統(tǒng)尚未使用時，因為主汽壓力未能充分、牢固地控制，使得機組的現(xiàn)實負荷同AGC指令都有著較大的差異，偏差的極值達到30MW以上，可能無法通過調(diào)度考核，相反，有了凝結水優(yōu)化系統(tǒng)，則能夠確保機組的現(xiàn)實負荷根據(jù)設計的變負荷速率來進行調(diào)整，整個動態(tài)變化相對穩(wěn)定、沒有任何振動現(xiàn)象，不會出現(xiàn)較大的過調(diào)量。

4.2 主汽壓力、溫度穩(wěn)定

未采用凝結水優(yōu)化系統(tǒng)時，主汽壓力動態(tài)性的偏差值較大，在1兆帕以上，而且通常一個小時都無法恢復到設定值，再熱氣溫的變化范圍也較大，最高溫度達到30-50度，同時，存在超溫問題。凝結水優(yōu)化系統(tǒng)運行后，多次的大范圍、大幅度的變化性負荷測試，主汽壓力的動態(tài)偏差值只有0.6MPa。負荷平穩(wěn)狀態(tài)下，穩(wěn)態(tài)偏差值也在-0.1MPa-o.1MPa，熱氣溫的變化范圍也在可接受范圍內(nèi)，總體來看，控制十分平衡、穩(wěn)定。

5 結束語

凝結水負荷調(diào)控系統(tǒng)運用于電廠超超臨界機組中，收到了良好的成效，控制了電網(wǎng)考核投入，使得機組高效運行，有效緩解了機組運行和電網(wǎng)考核二者間的不協(xié)調(diào)關系，此系統(tǒng)的成功運用，有效優(yōu)化了機組的控制性能，維護了機組的可持續(xù)、健康運轉。

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