直接空冷機組協(xié)調控制系統(tǒng)及給水泵RB試驗動態(tài)特性分析

袁俊文，宿海濤，國恩東，劉 娟

(1.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

國投晉城熱電廠一期2×300 MW 機組控制系統(tǒng)采用北京日立控制系統(tǒng)有限公司的 HIACE-5000M分散控制系統(tǒng)，其協(xié)調控制采用 DEB方式，并且將負荷指令、DEB-TFF的微分以及主汽壓偏差作為前饋信號。機組在RB發(fā)生時DEB協(xié)調控制系統(tǒng)能自動將機組負荷迅速降到還在運行的輔機所能承受的目標負荷值，并控制機組在允許參數(shù)范圍內繼續(xù)運行而不停爐。

1 DEB協(xié)調控制系統(tǒng)[1-3]

直接能量平衡(DEB)協(xié)調控制系統(tǒng)是一種以能量需求和能量釋放為控制信號的控制系統(tǒng)。將能量平衡信號和鍋爐燃燒釋放的熱量作為鍋爐主控的輸入信號。該協(xié)調控制系統(tǒng)以前饋控制為基礎，是一種鍋爐跟隨的控制系統(tǒng)。DEB協(xié)調控制系統(tǒng)組態(tài)如圖1所示。

圖1 機組DEB協(xié)調控制系統(tǒng)組態(tài)

2 RB控制策略

國投晉城熱電廠一期2×300 MW機組協(xié)調控制采用北京日立控制系統(tǒng)邏輯，RB控制結合MCS、FSSS、DEH 3個控制系統(tǒng)的功能，在考慮各種工況的前提下，實現(xiàn)機組在自動狀態(tài)下完成整個RB過程。

2.1 觸發(fā)RB動作的條件

機組運行在協(xié)調控制方式時，操作員在CRT上即可以手動投入RB功能。在機組負荷大于180 MW且輔機出力允許時，并列運行的任一輔機故障跳閘即可觸發(fā)RB。

2.2 輔機最大出力允許的確定

在不低于機組最低穩(wěn)燃負荷的基礎上，分別調整2臺電動給水泵的勺管開度(注意電動給水泵的電流不能超流)至機組穩(wěn)定運行時負荷達到最大值。一般將同類設備的最大負荷值降低5%，選較小值作為RB動作時的目標負荷值[4]。本機組給水泵RB動作時的目標負荷值為150 MW。

2.3 RB動作時相關設備動作情況

給水泵RB發(fā)生時，切除B磨及C磨(間隔4 s)，投A組及D組油槍。

RB動作時進行切磨投油快速將燃料降到RB目標負荷所對應的燃料量。同時由于燃料量的減少，根據(jù)磨煤機的停運臺數(shù)，通過函數(shù)分別折算出一次風機動葉、送風機動葉、引風機動葉開度的變化值，再經(jīng)過限速后作為動葉開度的前饋信號。

2.4 RB動作時機組控制方式的變化

當RB發(fā)生時，機組協(xié)調控制系統(tǒng)切換控制方式：汽輪機主控處于自動狀態(tài)調節(jié)機前壓力；鍋爐主控由自動狀態(tài)切換為跟蹤狀態(tài)調節(jié)燃料量。

2.4.1 鍋爐主控

跟蹤的控制方式是一種開環(huán)控制，鍋爐主控輸出為RB動作后的目標燃料量。由于煤質變化較大，RB目標負荷折算的煤量是由RB發(fā)生前一時刻的煤量與機組實際功率的比值，乘以RB目標負荷計算出來的，這樣可以有效避免煤質變化引起的RB目標煤量的偏差。為了防止磨煤機跳閘后，運行的磨煤機自動增加煤量的現(xiàn)象，在控制組態(tài)里作了邏輯判斷，RB期間目標燃料量與實際煤量經(jīng)過小選作為鍋爐主控輸出，避免了這種情況的發(fā)生。RB觸發(fā)時鍋爐主控邏輯控制圖如圖2所示。

圖2 RB觸發(fā)時鍋爐主控邏輯控制

2.4.2 汽輪機主控

RB發(fā)生時，汽輪機主控切換到滑壓運行方式。由于RB發(fā)生后以降壓方式減負荷比較有力，以定壓方式成功率較低，原因是定壓運行造成汽輪機調門開度太小，不利于控制，特別是給水泵RB，不降壓會造成鍋爐上水困難，以至于可能由于鍋爐汽包水位低而觸發(fā)MFT。RB滑壓曲線應接近機組正?；瑝呵€，目標值要略高于同負荷下正常滑壓設定值，防止因降壓目標太低造成調門過開，使汽溫大幅下降。本機組正?；瑝呵€與RB動作時滑壓曲線數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 正?；瑝呵€與RB動作時滑壓曲線

滑壓速率應設置適當，太快會導致汽輪機調門大幅開關，對主汽溫、汽包水位產(chǎn)生較大影響。同時，滑壓速率決定了機組主要參數(shù)能否控制在安全范圍內[5-6]。

為了防止RB發(fā)生后機組負荷反調，設計有調門禁開邏輯，在RB發(fā)生后的一定時間內讓壓力設定值不變，這樣調門就不會出現(xiàn)反調，等實際主汽壓力開始下降后再切到RB滑壓曲線[7-8]。

3 給水泵RB試驗

國投晉城熱電廠一期2×300 MW 機組工程2號機組進行了給水泵RB試驗。RB動作時，鍋爐減燃料速率為126 t/min；機組切換到滑壓運行模式，為了防止汽機調門反調，保持5 s壓力設定值不變，5 s后按照RB滑壓曲線減負荷，給水泵RB滑壓速率為0.3 MPa/min。另外，給水泵RB時在原有RB滑壓曲線基礎上，設定值增加0.3 MPa，以加快RB進程。

給水泵RB發(fā)生前，機組負荷為291.1 MW，主蒸汽壓力為15.77 MPa，主蒸汽流量為896.1 t/h，汽包水位為90 mm，汽包壓力為17.14 MPa，爐膛負壓為-88 Pa，鍋爐主控指令為119.153 t/h，給水流量為1 060.3 t/h，1號給水泵勺管開度反饋為64.217%，3號給水泵勺管開度反饋為63.948%，2號給水泵勺管開度反饋為0%。

試驗條件具備后由運行人員在CRT上手動停止1號給水泵(2號給水泵未投入備用狀態(tài))，觸發(fā)RB過程。給水泵RB過程中機組主要參數(shù)變化曲線如圖3所示。

(a)

(b)圖3 給水泵RB過程中機組主要參數(shù)變化曲線

圖3中曲線：1為3號給水泵勺管開度反饋，%；2為給水流量，t/h；3為主蒸汽壓力，MPa；4為主蒸汽流量，t/h；5為汽包水位設定值，mm；6為爐膛壓力實際值，Pa；7為汽包水位(補償后)，mm； 8為1號給水泵勺管開度反饋，%；9為發(fā)電機功率，MW；10為2號引風機動葉開度反饋，%；11為1號引風機動葉開度反饋，%；12為實際總燃料量，t/h；13為鍋爐主控指令，t/h。

從圖3所示的RB過程曲線可以看出，1號給水泵停運后，3號給水泵勺管開度強制全開15 s后釋放，在這個過程汽包水位會急劇下降后緩慢回升。同時，RB動作會觸發(fā)切磨投油，根據(jù)切除磨煤機的個數(shù)經(jīng)折現(xiàn)函數(shù)形成的前饋信號作為一次風機和引風機動葉開度指令的一部分。由于切磨煤機B和C，爐膛負壓會瞬間增大，此時運行引風機的動葉開度也會瞬間減少，以減少爐膛負壓的劇烈波動。鍋爐主控指令會以一定的速率減燃料，至目標負荷所對應的燃料量。整個過程各個主要參數(shù)變化趨勢合理的，變化范圍在允許的范圍之內，試驗期間沒有造成機組停機。

4 結束語

通過國投晉城熱電廠2號300 MW亞臨界直接空冷機組的RB動態(tài)試驗可以看出，試驗過程中，燃燒比較穩(wěn)定，協(xié)調控制系統(tǒng)、燃燒調節(jié)系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、給水調節(jié)系統(tǒng)正常, 動態(tài)特性良好,提升了機組的安全性、經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1] 袁俊文，馬 鋼. 300 MW直接空冷機組協(xié)調控制系統(tǒng)及AGC響應特性的分析[J]. 黑龍江電力，2012，34(3): 174-176.

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