火電廠600MW機(jī)組集控運(yùn)行存在問題及對(duì)策分析

常暢

摘 要：火電廠機(jī)組集中式運(yùn)行技術(shù)在是大中型火電廠應(yīng)用廣泛，其中600 MW機(jī)組在集中控制和控制技術(shù)在火力發(fā)電技術(shù)范圍內(nèi)運(yùn)用廣闊，但在在火電廠機(jī)組集控運(yùn)用過(guò)程中會(huì)面對(duì)許多技術(shù)管理，以及受外部客觀條件影響的問題，不斷提高火電廠機(jī)組集控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，使其充分發(fā)揮系統(tǒng)的最大實(shí)用性能，對(duì)于增加火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益具有深刻意義。

關(guān)鍵詞：火電廠；600 MW機(jī)組；集控運(yùn)行；問題

一、火電廠集控運(yùn)行的運(yùn)作機(jī)理及工作模式

（一）600 MW火電廠集控運(yùn)行系統(tǒng)

火電廠燃煤產(chǎn)生60兆瓦的電力時(shí)，通過(guò)集中控制系統(tǒng)操作進(jìn)行運(yùn)作，該系統(tǒng)可有效提升火電廠的智能化水平，相對(duì)于傳統(tǒng)的集中控制技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)具有智能化，簡(jiǎn)便化等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)數(shù)字處理技術(shù)對(duì)發(fā)電過(guò)程中的整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，提高了火電廠的自動(dòng)化程度。也可運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)整個(gè)火電廠的發(fā)電運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對(duì)這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行有效的整合分析研究，使得整個(gè)電網(wǎng)輸送系統(tǒng)的電力傳輸水平能有所提高，系統(tǒng)調(diào)度性能可以優(yōu)化加強(qiáng)，在電力系統(tǒng)崩潰時(shí)能夠進(jìn)行有效的處理，減少經(jīng)濟(jì)損失，提高運(yùn)行效率。集中控制系統(tǒng)配備的自動(dòng)化處理技術(shù)，也將會(huì)是火電廠集中控制和自動(dòng)化研究的重點(diǎn)[1]。

（二）火電廠集控運(yùn)行的控制模式

（1）分散式控制

該技術(shù)主要包括火電廠對(duì)機(jī)組集控運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)督技術(shù)，電氣設(shè)備運(yùn)行控制技術(shù)，分散控制技術(shù)，集中控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)集成技術(shù)，信息技術(shù)，通信控制技術(shù)。利用這些技術(shù)進(jìn)行兼容處理后，實(shí)現(xiàn)對(duì)火力發(fā)電廠電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和信息傳遞。

（2）分級(jí)式控制

針對(duì)電廠運(yùn)行系統(tǒng)的不同部分的不同，必須采取分級(jí)方法，使電廠的集中控制操作系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其實(shí)用性能。每個(gè)系統(tǒng)級(jí)別對(duì)應(yīng)一個(gè)管理級(jí)別，每個(gè)管理級(jí)別之間的聯(lián)系相互獨(dú)立且互不干擾，然后進(jìn)行串行連接控制整個(gè)系統(tǒng)。

（3）綜合控制

對(duì)于火電廠電力系統(tǒng)的控制技術(shù)產(chǎn)生得益于通信系統(tǒng)的發(fā)展，火電廠系統(tǒng)中運(yùn)用的通信系統(tǒng)和集中式操作系統(tǒng)的結(jié)合，使得每個(gè)系統(tǒng)能夠以一種全新的運(yùn)行方式進(jìn)行工作，電廠系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)可以更高效的進(jìn)行傳遞，使得電力系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程更加協(xié)調(diào)，運(yùn)行效率大幅度提高，個(gè)系統(tǒng)之間的兼容性問題也有所改善[2]。

二、600 MW火電廠集控系統(tǒng)裝配及運(yùn)行

（一）集控系統(tǒng)

集中控制系統(tǒng)是整個(gè)火力發(fā)電廠運(yùn)行系統(tǒng)的中心，其中必要的組成部分由收集裝置DCS，PLC系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制層，監(jiān)控層，系統(tǒng)服務(wù)層三部分組成。監(jiān)控層與主控室中的電子設(shè)備為現(xiàn)場(chǎng)控制層，傳感器和發(fā)射機(jī)所輻射的信號(hào)經(jīng)由DP裝置在現(xiàn)場(chǎng)控制層接收，接下來(lái)就是按照系統(tǒng)中的算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯處理，運(yùn)算結(jié)果直接傳送給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的設(shè)備。系統(tǒng)服務(wù)層主要負(fù)責(zé)與監(jiān)控層連接，并對(duì)監(jiān)控層的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，對(duì)整個(gè)監(jiān)控層進(jìn)行控制，完成各種信息的接收和傳輸。監(jiān)控層是運(yùn)營(yíng)商主要負(fù)責(zé)的工作站，能夠?qū)\(yùn)營(yíng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)傳遞信息，并與系統(tǒng)服務(wù)層建立數(shù)據(jù)連接。

（二）各功能模塊的運(yùn)行方式

（1）主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)發(fā)送電網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的加載指令，工作人員還可以通過(guò)手動(dòng)操作對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行裝載調(diào)節(jié)。

（2）鍋爐系統(tǒng)

鍋爐的主控制系統(tǒng)可對(duì)主蒸汽壓力系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，保證主蒸汽壓力系統(tǒng)的供給，控制可調(diào)節(jié)負(fù)載，使鍋爐達(dá)到最大的節(jié)能效果，兩者之間存在地反饋控制，使得系統(tǒng)能夠最大限度地平衡好鍋爐輸入和輸出能量的多少。

（3）蒸汽輪機(jī)主控系統(tǒng)

蒸汽輪機(jī)的控制主要由一個(gè)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)完成，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以控制整個(gè)汽輪機(jī)并向汽輪機(jī)發(fā)送指令，汽輪機(jī)的主控制系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的中間控制系統(tǒng)，如ESC系統(tǒng)。發(fā)布的指令由DEH裝置接受處理完成。DEH可以控制汽輪機(jī)調(diào)速閥通量大小，保證蒸汽量的正常供給，以保證機(jī)組能夠根據(jù)負(fù)載的不同而正常運(yùn)行，并使鍋爐和汽輪機(jī)之間的蒸汽通量能量能夠維持相對(duì)平衡。汽輪機(jī)主控制系統(tǒng)的控制對(duì)象主要是主蒸汽壓力，汽輪機(jī)主控制系統(tǒng)可通過(guò)感應(yīng)負(fù)載的壓力，對(duì)主蒸汽壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（三）監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控層通常使用I / O模式，通過(guò)雙絞線或光纖傳輸信號(hào)，并使用有線電纜連接DCS控制室的I / O通道，通過(guò)DCS監(jiān)控對(duì)整個(gè)電力運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。另外，利用有線電纜和收集箱也可以監(jiān)控整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備。考慮到運(yùn)行建設(shè)成本，節(jié)省電纜開支，減少安裝成本，主要用雙絞線傳輸電纜進(jìn)行鋪設(shè)[3]。

（四）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行方式

（1）手動(dòng)運(yùn)行

鍋爐和汽輪機(jī)由人工控制，根據(jù)機(jī)組的實(shí)際容量，操作人員根據(jù)所需壓力大小對(duì)蒸汽壓力閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。鍋爐的主控制系統(tǒng)給出跟蹤指令，操作人員對(duì)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)輸入實(shí)際值，然后由鍋爐的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化處理。

（2）機(jī)跟爐且功率可控

鍋爐的主要控制系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別負(fù)載大小，操作員手動(dòng)輸入所需數(shù)值后，蒸汽輪機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以便機(jī)器內(nèi)的壓力保持穩(wěn)定。在這種情況下，機(jī)組會(huì)做出對(duì)外部負(fù)載的響應(yīng)。

（3）爐跟機(jī)方式

蒸汽輪機(jī)的主要控制系統(tǒng)能夠調(diào)整負(fù)載大小，操作人員手動(dòng)輸入給定值，然后鍋爐的主控制系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，以使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)保持所需壓力的大小，這種應(yīng)變機(jī)制的狀態(tài)組對(duì)外部負(fù)載反應(yīng)更快，因此通常運(yùn)用于爐跟機(jī)設(shè)備中。

（4）協(xié)調(diào)控制方式

蒸汽輪機(jī)和鍋爐的主控制器全部自動(dòng)運(yùn)行，整個(gè)裝置根據(jù)負(fù)載大小對(duì)控制狀態(tài)進(jìn)行協(xié)調(diào)，使得外部的負(fù)載條件能夠?qū)m用于蒸汽輪機(jī)和鍋爐的協(xié)調(diào)控制方法，同時(shí)可根據(jù)電網(wǎng)的AGC負(fù)載指令對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)頻。

（5）機(jī)跟爐由蒸汽輪機(jī)調(diào)壓

在鍋爐內(nèi)存在運(yùn)行缺陷，汽輪機(jī)正常工作的情況下，可采用該方法使機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，能夠使得在鍋爐出現(xiàn)問題后，保障機(jī)組輸出功率正常。因此，必須根據(jù)實(shí)際裝載指示對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行預(yù)先的調(diào)壓測(cè)試[4]。

（6）爐跟機(jī)且鍋爐主控調(diào)壓

這種方法通常用于蒸汽機(jī)發(fā)生故障并且鍋爐運(yùn)行正常的情況下，在這種情況下，必須使用爐跟機(jī)且鍋爐主控調(diào)壓，進(jìn)而以最快時(shí)間內(nèi)排除故障。由于蒸汽輪機(jī)輸出功率有限，因此鍋爐控制系統(tǒng)將根據(jù)實(shí)際的負(fù)載指令保持輪機(jī)的正常工作壓力，這種方法也可以在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)開始使用。

三、600MW火電廠集控運(yùn)行中的難點(diǎn)

過(guò)熱汽溫系統(tǒng)，過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)是指對(duì)火力發(fā)電廠鍋爐中煤和水的比例進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，通過(guò)添加三級(jí)不飽和水，對(duì)蒸汽溫度系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，這也就說(shuō)明意味對(duì)水煤比例有著嚴(yán)格的要求，在進(jìn)行調(diào)整時(shí)，需要使用未稀釋的水預(yù)先調(diào)節(jié)。蒸汽溫度系統(tǒng)會(huì)由于各種外部客觀條件造成溫度過(guò)高，例如：空氣系數(shù)過(guò)大，給水溫度和火焰中部溫度過(guò)高，燃料與水在在配比時(shí)因配比不當(dāng)會(huì)造成加熱表面上結(jié)渣。當(dāng)直流電爐發(fā)生溫度過(guò)高時(shí)，就會(huì)發(fā)出警告，信號(hào)傳遞過(guò)程從內(nèi)到外，保證信號(hào)正常傳遞的前提是蒸汽系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定，如果該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中存在瑕疵等客觀原因，系統(tǒng)的信號(hào)傳遞過(guò)程就會(huì)發(fā)生阻斷，無(wú)法傳達(dá)正確的信號(hào)。

總結(jié)：為了適應(yīng)電力供給需求，火電廠的工作模式也在不斷發(fā)生改變，600MW機(jī)組集中控制系統(tǒng)提高了電力供給水平。600MW機(jī)組集中控制系統(tǒng)采取了標(biāo)準(zhǔn)化管理和設(shè)備的外部保護(hù)等各種措施，保證600兆瓦機(jī)組集中運(yùn)行可以更高效，更穩(wěn)定的運(yùn)行，推動(dòng)電力行業(yè)的發(fā)展，大幅度可以增加火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]向劍.火電廠600MW機(jī)組集控運(yùn)行問題和應(yīng)對(duì)策略解析[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2014（4）：77.

[2]李紅鋒.火電廠600MW機(jī)組集控運(yùn)行存在問題及對(duì)策分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（9）：135.

[3]晨一新.火電廠電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2015（12）：123-124.

[4]井然.6 0 0MW火電集控運(yùn)行中的常見問題及解決對(duì)策[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2016（3）：439-442.