伊拉克巴士拉650MW燃機聯合循環擴建項目負荷控制策略

李彩芬

（西安興儀科技股份有限公司，陜西 西安 710000）

1 概述

負荷控制中心是協調系統的上位運算單元，其基本任務是生成系統負荷執行指令，統一指揮各子系統同步實施調節，保證機組安全、經濟運行。聯合循環機組協調負荷控制中心主要由旁路煙囪煙氣擋板門控制單元、目標負荷單元、負荷指令迫降單元、限速單元、限幅單元、一次調頻量補償單元、RUNBACK、邏輯控制單元等組成。在燃氣聯合循環運行模式下：旁路煙囪煙氣擋板門全開、燃機與余熱機組聯合運行、主煙囪排煙的運行方式為燃氣聯合循環運行模式。燃氣聯合循環運行模式時，燃機發電機組、余熱鍋爐、汽機發電機組是一個控制的整體。燃機發電機組是主被控對象，余熱機組為隨動被控對象，汽機發電機組滑壓運行。在燃氣聯合循環運行模式下：（1）并網前燃機本機控制啟動，同期并網；（2）并網后可投入ALR（電廠運行人員的負荷指令）負荷控制；（3）余熱鍋爐升溫、升壓；（4）DEH本機控制汽輪機組啟動，同期并網；（5）汽輪發電機組并網后，可在ALR（電廠運行人員的負荷指令）方式下，隨燃機負荷調整， 汽輪發電機組滑壓調整負荷；（6）30%燃機額定負荷后，可在ALR方式下或投入ADS網調控制，調整燃機-汽輪發電機組至滿負荷運行。

2 CCS模式投切

2.1 燃機CCS投切

對于2臺燃機分別設計一組燃機CCS投/切按鈕，運行人員可在HMI上手動操作燃機CCS投入/切除按鈕，并確認。當操作投入按鈕并確認后DCS系統發出燃機CCS投入請求信號至燃機；當DCS接收到燃機在遠控方式信號時，則該臺燃機進入CCS模式。 燃機CCS切除條件：（1）燃機負荷小于30%或壞質量；（2）燃機RB(來自余熱鍋爐)。

2.2 機組CCS投切

HMI上設計一組CCS投/切按鈕，運行人員可在HMI上手動操作CCS投入/切除按鈕，并確認。

機組CCS切除條件：（1）2臺燃機均退出CCS模式；（2）汽機負荷大于30%；（3）汽機發電機功率壞質量。

3 AGC模式投切

協調系統的負荷指令來自兩個方面：一是本機設定的ALR指令，一是網調下達的ADS指令。兩指令受系統邏輯控制，由目標負荷切換器T1分選。當判定機組狀態為AGC方式時，目標負荷切換器T1激勵，選通網調來的ADS指令；非AGC方式時，目標負荷切換器T1失勵，選通本機運行員設定的ALR指令。經目標負荷切換器選通輸出的系統目標負荷指令稱為ULD1。

系統負荷指令ULD1往往是表達網調（AGC方式）或運行員(ALR方式)負荷變化意志的階躍變化量。要成為機組可以執行的負荷指令，需經負荷變化率限制，將其轉化成機組能夠承受的緩變、平滑信號。系統負荷變化率是按機組當前出力能力由運行員手動或自動設定的。經最大負荷變化率限制輸出的系統目標負荷指令稱為ULD2。

3.1 AGC投切

當具備AGC投入條件時，運行人員可在HMI上手動操作AGC投入/切除按鈕，并確認。

AGC切除條件：（1）AGC負荷指令壞質量；（2）機組不在CCS模式；（3）AGC故障；（4）機組總功率與AGC負荷指令偏差大于10%。

3.2 負荷進行/保持

當機組在CCS模式時，運行人員可在HMI上手動操作負荷進行/保持按鈕，并確認。

當機組剛投入AGC模式時，自動進入負荷進行；當機組CCS模式退出時，進入負荷保持。

4 一次調頻

一次調頻補償作用是將機組轉速信號經函數轉換生成有死區和限幅的折線函數信號。當轉速信號在一次調頻死區范圍內時，一次調頻補償信號為零；轉速信號超越一次調頻死區范圍后，回路按一定斜率生成一次調頻補償信號；轉速信號超越一次調頻限幅范圍時，一次調頻補償信號保持上或下限幅值不變。當機組在AGC模式時，運行人員可在HMI上手動操作一次調頻投入/切除按鈕，并確認。

一次調頻切除條件：（1）機組總負荷小于70%；（2）AGC已切除；（3）發電機頻率壞質量。

5 機組負荷設定

5.1 負荷上下限設定

負荷上限設定：當CCS投入時，負荷上限設定值由運行人員在操作畫面手動設定，而當CCS退出時，負荷上限設定值則跟著當前機組負荷加上20MW(限制值的寬度可以調試時設定)。

負荷下限設定：當CCS投入時，負荷下限設定值由運行人員在操作畫面手動設定，而當CCS退出時，負荷下限設定值則跟著當前機組負荷減去20MW(限制值的寬度可以調試時設定)。

5.2 負荷變化率設定

當機組CCS模式時，運行人員可以手動設定負荷速率，非CCS模式時，機組負荷速率按照5MW/min(即0.083MW/s）進行。

5.3 目標負荷指令

當機組在CCS模式并且非AGC模式，機組的目標負荷指令通過負荷設定M/A站進行設定。

當機組不在CCS模式時，機組目標負荷指令跟蹤機組實際總負荷。當AGC投入時，負荷設定M/A進入自動狀態，機組目標負荷指令等于AGC負荷指令與一次調頻量之和。

機組目標負荷指令經過負荷變化率及負荷限制得到的最終機組目標負荷指令。

6 機組負荷控制

聯合循環機組的負荷控制，主要是由燃機控制系統來實現。汽機負荷跟隨。在本控制系統中，當機組投入CCS模式時，燃機負荷指令通過一個變參數PID調節器實現，此PID的過程值PV是機組總功率，設定值SP是機組目標負荷指令，PID調節器的比例系數Kp是根據投入CCS模式模式的燃機臺數可調的（當兩臺燃機均在CCS模式時，Kp值減小；當僅有一臺燃機在CCS模式時，Kp值增大）。當退出CCS模式時，PID的輸出跟蹤總負荷與汽機負荷差值。

PID調節器輸出值為2臺燃機的負荷指令，此負荷指令的平均值加上偏置BIAS后輸出給1號燃機實際負荷指令M/A操作站，并通過M/A站輸出至燃機實際負荷指令通道；此負荷指令的平均值減去偏置BIAS后輸出給2號燃機實際負荷指令M/A操作站，并通過M/A站輸出至燃機實際負荷指令通道。

燃機負荷偏置：當2臺燃機均在CCS方式時，運行人員可以手動設置BIAS；當僅有1臺燃機處于CCS模式時，BIAS強制跟蹤2臺燃機輸出指令差值的平均值。

燃機實際負荷指令M/A操作站（1號燃機和2號燃機相同）：當燃機不在遠控方式時，此M/A操作站輸出跟蹤燃機實際負荷；當燃機在遠控方式且機組未投入CCS模式時，運行人員可通過M/A操作站手動設定負荷指令至燃機；當機組燃機投入CCS模式且機組也投入CCS模式時，此M/A操作站進入自動狀態，接收經平衡器處理后燃機實際目標負荷指令。

7 燃機增減負荷

對于每臺燃機分別設置一個燃機增減負荷按鈕，在非CCS模式時運行人員可以手動操作負荷增減。當主汽溫大于538℃或者高壓過熱器出口溫度大于等于482℃，延時30分鐘，DCS發出減負荷指令至燃機。

8 DCS與AGC接口信號

DCS與AGC接口信號：（1）AGC負荷指令(AI)；（2）AGC負荷指令返回值(AO)；（3）機組總負荷(AO)；（4）AGC請求投入信號(DI)；（5）AGC故障(DI)；（6）AGC許可(DO)；（7）AGC已投入(DO)。