600MW超臨界機(jī)組RB功能試驗(yàn)研究

摘 要:介紹了國產(chǎn)600 MW 超臨界機(jī)組快減負(fù)荷功能 (Run back，簡稱RB)試驗(yàn)的情況，對試驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，為同類型機(jī)組進(jìn)行RB試驗(yàn)提供了參考。通過RB試驗(yàn)，對發(fā)現(xiàn)的問題以及相關(guān)控制策略進(jìn)行了修改和完善。

關(guān)鍵詞:超臨界機(jī)組 協(xié)調(diào)控制 RB

中圖分類號:TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0004-03

Test Research on RB Function for 600 MW Supercritical Generating Units

ZHANG Ya-qiang1，WANG Tie-lin2，TANG Yang-wen2

(Jiangsu Guohua Chenjiagang Power Generation Co. ， Lt d. ，City Yancheng 224631，China)

Abstract:Introduced the domestically produced 600 MW supercritical generating units Run back (Run back，Short RB) experiments，to experimented the successful experience to carry on the summary，carried on the RB experiment for the same type generating unit to provide the reference.Through the RB experiment，it has made the revision and the consummation to the discovery question as well as the correlation control strategy.

Key words:Supercritical generating Unit;Coordination control;RB

RB試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)火電機(jī)組在重要輔機(jī)發(fā)生故障跳閘，鍋爐出力低于給定功率時，自動控制系統(tǒng)將機(jī)組負(fù)荷快速降低到其實(shí)際所能達(dá)到的相應(yīng)出力的能力，是對機(jī)組自動控制系統(tǒng)性能和功能的一項(xiàng)重要考驗(yàn)。RB試驗(yàn)不僅是檢驗(yàn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在重要輔機(jī)故障跳閘后的抗干擾能力，而且通過RB試驗(yàn)可對各控制回路進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使熱控系統(tǒng)在最佳工況下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全程負(fù)荷控制。

某電廠二期工程的5、6號機(jī)組為擴(kuò)建600 MW超臨界機(jī)組。鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1913/25.4-M957型鍋爐，為超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐，四角切向燃燒方式，一次中間再熱，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，露天布置，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，“P”型直流鍋爐。汽輪機(jī)由上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，型號為N600-24.2/566/566型600MW超臨界中間再熱凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)由西門子公司生產(chǎn)，型號為THDF118/56型三相同步汽輪發(fā)電機(jī)。機(jī)組的熱控系統(tǒng)包括:MCS、SCS、DAS、FSSS、ETS、ECS、DEH等控制功能，DEH與DCS一體化，全部采用美國MAMC公司的MaxDNA分散控制系統(tǒng)。機(jī)組在168 h試運(yùn)后進(jìn)行了RB功能試驗(yàn)，并取得了成功，為機(jī)組投產(chǎn)后的長周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

1 機(jī)組試驗(yàn)前具備的條件

(1)試驗(yàn)前機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)，如功率控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、給水控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和其它輔助控制系統(tǒng)正常投入，并經(jīng)過相應(yīng)的定值擾動和負(fù)荷變動試驗(yàn)，調(diào)節(jié)品質(zhì)達(dá)到驗(yàn)評標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(2)試驗(yàn)前機(jī)組功率控制采用協(xié)調(diào)方式，其他幾種運(yùn)行方式如機(jī)跟隨、爐跟隨也已投運(yùn)，并已進(jìn)行過負(fù)荷變動試驗(yàn)。運(yùn)行方式的切換已經(jīng)過考驗(yàn)，能手動或自動進(jìn)行無擾切換。

(3)鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)已正常投運(yùn)，RB信號至FSSS系統(tǒng)的聯(lián)系正常，邏輯動作正確，AB層油槍能正常投入。

(4)機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)正常投運(yùn)(包括MFT、ETS、電氣主保護(hù))。

(5)機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)已完成。

(6)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵單臺設(shè)備運(yùn)行時機(jī)組最大出力試驗(yàn)已完成。

2 RB控制邏輯分析及控制狀況分析和試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

2.1 RB控制邏輯及控制狀況分析

5號、6號機(jī)組的RB邏輯由兩部分組成，首先在模擬量控制系統(tǒng)MCS中設(shè)計(jì)有RB允許信號，該信號由RB投入按鈕信號和機(jī)組的RB條件相與，要求機(jī)組在短時間內(nèi)快速減負(fù)荷。RB條件如下所示:

(1)一次風(fēng)機(jī)跳閘，減負(fù)荷到300MW，主汽壓力控制在18.5MPa。

(2)送風(fēng)機(jī)跳閘，減負(fù)荷到300MW，主汽壓力控制在18.5MPa。

(3)引風(fēng)機(jī)跳閘，減負(fù)荷到300MW，主汽壓力控制在18.5MPa。

(4)給水泵跳閘，減負(fù)荷到300MW，主汽壓力控制在18.5MPa

當(dāng)RB發(fā)生后，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本，由汽機(jī)調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機(jī)跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式;同時MCS系統(tǒng)將發(fā)出RB控制邏輯信號到FSSS系統(tǒng)，鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS接收到相應(yīng)的MCS系統(tǒng)發(fā)出的RB邏輯信號后，按要求鍋爐自動切相應(yīng)的煤燃燒層，同時順控投AB層的油槍。具體切投狀態(tài)如表1所示:

2.2 機(jī)組RB試驗(yàn)前的特性試驗(yàn)

為保證設(shè)計(jì)RB功能的合理，必須預(yù)先完成機(jī)組工況變化動態(tài)特性試驗(yàn)，然后根據(jù)鍋爐的動態(tài)特性來審核原設(shè)計(jì)的RB邏輯及參數(shù)是否合理，為下一步的RB試驗(yàn)作準(zhǔn)備，主要工作有以下幾個方面。

2.2.1 鍋爐燃燒特性試驗(yàn)

試驗(yàn)的目的是確定鍋爐切上三層煤后的燃燒特性，RB邏輯設(shè)計(jì)FSSS系統(tǒng)接收到MCS系統(tǒng)發(fā)出的RB信號后，鍋爐一方面自動間隔9s切相應(yīng)層煤(F、E、D層)，另一方面間隔15s投AB層油槍(投入順序?yàn)?號、3號油槍同時投入，間隔15s后投入2號、4號油槍)和A層等離子(投入順序?yàn)?號、3號角時先投入等離子，間隔15s后投入2號、4號角等離子)，鍋爐切上三層煤后是否能夠穩(wěn)定燃燒，負(fù)荷，主汽壓力，爐膛負(fù)壓，主汽溫度的擾動多大，這一切都必須在試驗(yàn)中了解。試驗(yàn)過程中記錄各被調(diào)量如機(jī)組負(fù)荷，主汽壓力，主汽溫度，中間點(diǎn)溫度，爐膛負(fù)壓的動態(tài)曲線，以確定機(jī)組RB后鍋爐主汽壓力，主汽溫度，中間點(diǎn)溫度，爐膛負(fù)壓等參數(shù)的設(shè)定值。

2.2.2 機(jī)組RB負(fù)荷指令變化率試驗(yàn)

試驗(yàn)的目的是確定負(fù)荷指令變化率，當(dāng)前機(jī)組RB時的負(fù)荷指令變化率是否合適必須由試驗(yàn)確定。負(fù)荷變化太快有可能保證不了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)組保護(hù)動作跳閘，使試驗(yàn)失敗;負(fù)荷變化太慢不能滿足機(jī)組負(fù)荷快速降低到實(shí)際所能達(dá)到的相應(yīng)出力。

通過實(shí)際RB試驗(yàn)，對每種RB發(fā)生后的降負(fù)荷變化率進(jìn)行不斷修整，最終確定:

(1)給水泵RB降負(fù)荷變化率為180MW/min，主汽壓下降速率為1.2MPa/min。

(2)一次風(fēng)機(jī)RB降負(fù)荷變化率為180MW/min，主汽壓下降速率為1.2MPa/min。

(3)送風(fēng)機(jī)RB降負(fù)荷變化率為150MW/min，主汽壓下降速率為1.2MPa/min。

(4)引風(fēng)機(jī)RB降負(fù)荷變化率為150MW/min，主汽壓下降速率為1.2MPa/min。

2.2.3 機(jī)組RB后實(shí)際穩(wěn)定負(fù)荷值的確定

確定機(jī)組不同輔機(jī)RB后最終實(shí)際穩(wěn)定的負(fù)荷，對于保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行是十分重要的，如送風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)跳閘一臺時，負(fù)荷若下降太低就有可能引起燃燒不穩(wěn)，導(dǎo)致機(jī)組保護(hù)動作跳閘，使試驗(yàn)失敗。給水泵跳閘后若機(jī)組最終穩(wěn)定的負(fù)荷太高就保證不了鍋爐的供水。

機(jī)組不同輔機(jī)RB后最終實(shí)際穩(wěn)定的負(fù)荷的確定是根據(jù)機(jī)組在600MW工況時的實(shí)際閥位開度來確定的，如表2所示:

根據(jù)機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行情況，同時結(jié)合機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行需要保證一定安全裕度的要求。單臺輔機(jī)的RB負(fù)荷目標(biāo)值可初步定為:

(1)單臺給水泵RB負(fù)荷目標(biāo)值為300MW。

(2)單臺一次風(fēng)機(jī)RB負(fù)荷目標(biāo)值為300MW。

(3)單臺送風(fēng)機(jī)RB負(fù)荷目標(biāo)值為300MW。

(4)單臺引風(fēng)機(jī)RB負(fù)荷目標(biāo)值為300MW。

3 RB動態(tài)試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

3.1 6號機(jī)組引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)

(1)檢查機(jī)組試驗(yàn)前應(yīng)具備的各項(xiàng)條件，此時負(fù)荷520MW，主汽壓力22.3MPa。

(2)試驗(yàn)指揮長發(fā)令，RB試驗(yàn)開始。

(3)運(yùn)行人員手動停止任意一臺引風(fēng)機(jī)，“機(jī)組協(xié)調(diào)控制”畫面上立即出現(xiàn)“引風(fēng)機(jī)RB”的報警，DCS控制系統(tǒng)依次切除F、E、D層煤，在切除F、E、D層煤的同時立即投入AB層油槍和A層等離子。

(4)此時，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本方式，由汽機(jī)調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機(jī)跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式。最終保持機(jī)組負(fù)荷在300MW，主汽壓力在18.5MPa。

(5)在RB過程中，主汽壓力，主汽溫度，中間點(diǎn)溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。

RB試驗(yàn)過程中實(shí)際負(fù)荷下降到 301MW，主汽壓下降到17.45MPa，爐膛負(fù)壓升高到最大值為356Pa，中間點(diǎn)溫度變動范圍為400～380℃，其他各參數(shù)運(yùn)行正常。

3.2 5號機(jī)組送風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)

(1)檢查機(jī)組試驗(yàn)前應(yīng)具備的各項(xiàng)條件，此時負(fù)荷520MW，主汽壓力22.4MPa。

(2)試驗(yàn)指揮長發(fā)令，RB試驗(yàn)開始。

(3)運(yùn)行人員手動停止任意一臺送風(fēng)機(jī)，“機(jī)組協(xié)調(diào)控制”畫面上立即出現(xiàn)“送風(fēng)機(jī)RB”的報警，DCS控制系統(tǒng)依次切除F、E、D層煤，在切除F、E、D層煤的同時立即投入AB層油槍和A層等離子。

(4)此時，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本方式，由汽機(jī)調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機(jī)跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式。最終保持機(jī)組負(fù)荷在305MW，主汽壓力在18.5MPa。

(5)在RB過程中，主汽壓力，主汽溫度，中間點(diǎn)溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。

RB試驗(yàn)過程中實(shí)際負(fù)荷下降到 332MW，主汽壓下降到18.45MPa，爐膛負(fù)壓下降最小值為-568Pa，中間點(diǎn)溫度變動范圍為398～428℃，其他各參數(shù)運(yùn)行正常。

3.3 5號機(jī)組一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)

(1)檢查機(jī)組試驗(yàn)前應(yīng)具備的各項(xiàng)條件，此時負(fù)荷550MW，主汽壓力22.3MPa。

(2)試驗(yàn)指揮長發(fā)令，RB試驗(yàn)開始。

(3)運(yùn)行人員手動停止一臺一次風(fēng)機(jī)，“機(jī)組協(xié)調(diào)控制”畫面上立即出現(xiàn)“一次風(fēng)機(jī)RB”的報警，DCS控制系統(tǒng)依次切除F、E、D層煤，在切除F、E層煤的同時立即投入AB層油槍和A層等離子。

(4)此時，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本方式，由汽機(jī)調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機(jī)跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式。最終保持機(jī)組負(fù)荷在359MW，主汽壓力在14.09MPa。

(5)在RB過程中，主汽壓力，主汽溫度，中間點(diǎn)溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。

RB試驗(yàn)過程中實(shí)際負(fù)荷最終穩(wěn)定到 359MW，主汽壓最低下降到14.09MPa，爐膛負(fù)壓下降最小值為-904Pa;一次風(fēng)壓變化范圍11.99kPa到7.66kPa，最后穩(wěn)定在11.03kPa;中間點(diǎn)溫度變動范圍為398℃～428℃，其它各參數(shù)運(yùn)行正常。

3.4 給水泵RB試驗(yàn)

(1)檢查機(jī)組試驗(yàn)前應(yīng)具備的各項(xiàng)條件，此時負(fù)荷510MW，主汽壓力22.4MPa。

(2)試驗(yàn)指揮長發(fā)令，RB試驗(yàn)開始。

(3)運(yùn)行人員手動停止一臺給水泵，“機(jī)組協(xié)調(diào)控制”畫面上立即出現(xiàn)“給水泵RB”的報警，DCS控制系統(tǒng)依次切除F、E、D層煤，在切除F、E、D層煤的同時立即投入AB層油槍和A層等離子。

(4)此時，協(xié)調(diào)控制立即切到鍋爐基本方式，由汽機(jī)調(diào)門自動控制主汽壓力，保留燃燒自動，相當(dāng)于TF(汽機(jī)跟隨)方式的協(xié)調(diào)方式。最終保持機(jī)組負(fù)荷在395MW，主汽壓力在16.95MPa。

(5)在RB過程中，主汽壓力，主汽溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。中間點(diǎn)溫度控制的不太好，在給水泵RB動作2分32秒后，由于中間點(diǎn)溫度偏差大保護(hù)動作，將鍋爐基本由自動狀態(tài)切為手動狀態(tài)。但主汽壓力，主汽溫度，爐膛負(fù)壓等重要參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定，無任一超標(biāo)。鍋爐、汽機(jī)基本達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，給水泵RB也基本成功結(jié)束。

(6)在給水泵RB過程中，中間點(diǎn)溫度控制不太好，主要原因在于給水流量下降太快，運(yùn)行泵指令從92.6%降到59.18%穩(wěn)定，只用了57秒時間(同時，給水指令從515MW變到了300MW，相當(dāng)于給水指令變化率為180/min)，而同時中間點(diǎn)溫度從409.34℃升到441.55，用了3min8s，中間點(diǎn)溫度上升過快。故此，修改給水控制邏輯，將給水指令限速改為90/min，這樣運(yùn)行泵指令從最高值變?yōu)榉€(wěn)定值，將用時2min左右，有助于給水泵RB功能的完善。

RB試驗(yàn)過程中實(shí)際負(fù)荷下降到299MW，主汽壓下降到17.45MPa，爐膛負(fù)壓升高到最大值為588Pa，中間點(diǎn)溫度變動范圍為395～429℃，其他各參數(shù)運(yùn)行正常。

4 結(jié)論

對上述不同類型RB試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析后，可得分析結(jié)果見表3。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明:機(jī)組在輔機(jī)跳閘時，自動控制系統(tǒng)可以在一定時間內(nèi)將機(jī)組負(fù)荷快速降低到RB目標(biāo)負(fù)荷，為運(yùn)行人員提供了寶貴時間，保證了機(jī)組的正常運(yùn)行。在RB動作期間，除爐膛壓力、中間點(diǎn)溫度波動較大外，其他主要參數(shù)變化平穩(wěn)，RB投油、切磨煤機(jī)各項(xiàng)功能動作正確，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了要求，RB功能試驗(yàn)是成功的，機(jī)組RB功能經(jīng)修改完善后，具備了正式投運(yùn)的條件。

參考文獻(xiàn)

[1]朱北恒．RB控制技術(shù)試驗(yàn)研究[J]．中國電力，2004，37(6):69-70．

[2]蔡云貴，徐占勝，等．350 MW直吹式鍋爐RB性能試驗(yàn)研究[J]．中國電力，2003，36(10):76-81．

[3]韋東良．北侖二期600 MW 汽輪機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)分析[J]．浙江電力，2002(1)．

[4]李生泉．600MW機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)分析[J]．熱能動力工程，2003(4)．

[5]某電力企業(yè)《2×600MW機(jī)組工程RB試驗(yàn)報告》.

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