鍋爐—汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用

高彬

【摘 要】 近年來(lái)，隨著社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，人們生產(chǎn)生活用電量日益增加，同時(shí)，人們對(duì)于電力質(zhì)量也提出了更高的要求，發(fā)電廠面臨著巨大的挑戰(zhàn)。作為重要的發(fā)電形式，火力發(fā)電系統(tǒng)主要是由鍋爐與汽輪機(jī)組成，鍋爐與汽輪機(jī)的協(xié)調(diào)控制在保障高質(zhì)高量工作方面具有極其重要的意義。在本文中，筆者根據(jù)自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合對(duì)鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)研，對(duì)鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的概念與構(gòu)成進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并對(duì)鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究與探討。

【關(guān)鍵詞】 鍋爐-汽輪機(jī) ?協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) ?火電廠 ?應(yīng)用

現(xiàn)階段，隨著人們生活水平的提高，其對(duì)用電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，在火力發(fā)電廠中，鍋爐與汽輪機(jī)作為其必不可少的組成部分，其兩者是相互獨(dú)立存在的。面對(duì)現(xiàn)代化市場(chǎng)日益激烈的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)，火電廠為了提高發(fā)電效率以及資源的利用率，為人們提供高質(zhì)量的供電，紛紛的都對(duì)鍋爐與汽輪機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，進(jìn)而形成統(tǒng)一的系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)火力發(fā)電的控制。

1 火電廠中協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的概述

伴隨著電力事業(yè)不斷的向前發(fā)展，其發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)體制也在不斷的進(jìn)行調(diào)整。然而，大容量的機(jī)組在現(xiàn)階段已經(jīng)不僅僅滿足發(fā)電廠的基本需求，而且要參與電網(wǎng)的調(diào)頻與調(diào)峰。在機(jī)組參與電網(wǎng)工作的過(guò)程中，應(yīng)該具備廣泛的負(fù)荷變化范圍、強(qiáng)大的適應(yīng)能力，與此同時(shí)，為了提高機(jī)組工作的穩(wěn)定性與安全性，必須保證主蒸汽壓力以及其他的重要參數(shù)穩(wěn)定，因此，發(fā)電廠應(yīng)該提高鍋爐、汽輪機(jī)與輔機(jī)的性能并提高單元機(jī)組控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是火電站一種重要的控制系統(tǒng)技術(shù)，其系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成：機(jī)爐主控制回路、復(fù)合指令處理回路、主壓力設(shè)定回路。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)工作的原理是：通過(guò)負(fù)荷指令對(duì)回路進(jìn)行處理，并接收中調(diào)、頻率偏差以及司爐指令，對(duì)其經(jīng)過(guò)計(jì)算與選擇，并結(jié)合輔機(jī)的運(yùn)行情況，發(fā)出機(jī)組的負(fù)荷指令，通過(guò)機(jī)組控制回路對(duì)指令的接收，進(jìn)而對(duì)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度以及鍋爐燃燒率進(jìn)行合理的調(diào)整。之后，工作人員通過(guò)對(duì)壓力設(shè)定回路的運(yùn)行，對(duì)變化率以及幅值進(jìn)行處理，進(jìn)而得到一個(gè)合適的壓力設(shè)定點(diǎn)，從而保障機(jī)組穩(wěn)定高效的運(yùn)行。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要指的是鍋爐的協(xié)調(diào)、電網(wǎng)需求與機(jī)組之間的協(xié)調(diào)以及鍋爐與汽輪機(jī)之間的協(xié)調(diào)。一是，鍋爐的協(xié)調(diào)。就是指鍋爐與送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)以及給水泵等輔機(jī)的協(xié)調(diào);二是，電網(wǎng)需求與機(jī)組的協(xié)調(diào)。一旦發(fā)電廠的電網(wǎng)負(fù)荷需求發(fā)生變化，機(jī)組應(yīng)該及時(shí)的響應(yīng)，通常指的是AGC控制與電網(wǎng)的調(diào)頻控制;三是，鍋爐與汽輪機(jī)的協(xié)調(diào)。也可稱(chēng)為機(jī)組之間的協(xié)調(diào)，對(duì)鍋爐與汽輪機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的控制，進(jìn)而提高機(jī)組的運(yùn)行速度與穩(wěn)定性，并對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)度進(jìn)行及時(shí)的響應(yīng)。

2 鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的構(gòu)成

在火電廠的發(fā)電過(guò)程中，鍋爐與汽輪機(jī)是獨(dú)立運(yùn)行的，目前，火電廠為了提高火力發(fā)電的效率以及發(fā)電的質(zhì)量，對(duì)鍋爐與汽輪機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使其形成了完整的控制體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)組對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的及時(shí)響應(yīng)。鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主要由鍋爐操作菜單、機(jī)組指令操作畫(huà)面、協(xié)調(diào)主控操作系統(tǒng)以及鍋爐燃料操作系統(tǒng)組成，其具體的結(jié)構(gòu)分析如下：

2.1 鍋爐操作菜單

火電廠通過(guò)對(duì)主菜單的操作，能夠操作全部的操作界面。在鍋爐的每個(gè)操作畫(huà)面中，其畫(huà)面前都有綠框的標(biāo)注，通過(guò)對(duì)綠框的點(diǎn)擊，就能夠?qū)Ξ?huà)面進(jìn)行控制。比如：對(duì)機(jī)組的指令畫(huà)面進(jìn)行操作，工作人員只需點(diǎn)擊下機(jī)組前的綠框就能夠?qū)崿F(xiàn)。

2.2 協(xié)調(diào)主控操作系統(tǒng)

其對(duì)協(xié)調(diào)控制方式、定壓、滑壓方式的選擇具有決定性的作用。協(xié)調(diào)主控操系統(tǒng)主要的組成部分包含：功率控制器、DEH控制器、壓力控制器以及滑壓控制器。這些控制器都是在協(xié)調(diào)主操作系統(tǒng)的控制下進(jìn)行相互的協(xié)調(diào)配合工作的，進(jìn)而保障鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

2.3 機(jī)組指令操作畫(huà)面

其主要包含：能夠?qū)C(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視的機(jī)組指令現(xiàn)實(shí)操作器;能夠顯示發(fā)電廠電網(wǎng)中調(diào)情況的中調(diào)指令顯示器;對(duì)系統(tǒng)各個(gè)功能按鈕進(jìn)行控制的操作按鈕;對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示的狀態(tài)顯示燈。

2.4 鍋爐燃料與送風(fēng)控制系統(tǒng)

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的鍋爐燃料系統(tǒng)可以分為DEB控制器與燃料控制器兩部分。一方面，DEB控制器是鍋爐的主控制器，主要對(duì)燃料指令進(jìn)行發(fā)送，并對(duì)系統(tǒng)壓力的狀態(tài)進(jìn)行顯示;另一方面，燃料控制器。其主要負(fù)責(zé)對(duì)爐膛中的燃料進(jìn)行控制，對(duì)入爐膛之前的燃料進(jìn)行燃煤量以及燃油量的比列計(jì)算。而送風(fēng)控制系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)對(duì)爐膛中的氧氣量、風(fēng)量進(jìn)行控制，進(jìn)而提高燃料的使用效率。燃料在進(jìn)行燃燒的過(guò)程中，其指令會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化，因此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該設(shè)定系統(tǒng)的指令應(yīng)按照符合指令的標(biāo)準(zhǔn)。

3 鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用

在對(duì)鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的理論與構(gòu)造了解的基礎(chǔ)上，發(fā)電廠的構(gòu)造人員應(yīng)該熟練掌握鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的操作技術(shù)，對(duì)火電廠中鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行充分的利用，進(jìn)而提高發(fā)電廠的發(fā)電效率與質(zhì)量。下文針對(duì)發(fā)電總廠調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH改造后在運(yùn)行中出現(xiàn)常見(jiàn)性故障，根據(jù)EH工作原理，分別從其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的汽門(mén)不開(kāi)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)不下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)晃動(dòng)以及動(dòng)作遲緩等問(wèn)題進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的處理方法，同時(shí)結(jié)合實(shí)例，以供參考。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH常見(jiàn)故障分析及處理方法：

（1）汽門(mén)不開(kāi)故障成因及處理。1）汽機(jī)掛閘后高壓主汽門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，汽門(mén)不開(kāi)。此原因包括①進(jìn)油節(jié)流孔堵塞;②快速卸荷閥不嚴(yán);③安全油逆止閥不嚴(yán);④試驗(yàn)電磁閥不嚴(yán)。由于節(jié)流孔徑較小，因此其很容易被油中攜帶的較大顆粒雜質(zhì)堵塞，進(jìn)而使油動(dòng)機(jī)失去動(dòng)力，無(wú)法動(dòng)作。而快速卸荷閥不嚴(yán)或試驗(yàn)電磁閥不嚴(yán)，均會(huì)導(dǎo)致高壓油HP從回油管事泄掉，造成油動(dòng)機(jī)無(wú)法開(kāi)啟。通常的處理方法如下：將已發(fā)生故障的卸荷閥或節(jié)流孔，電磁閥拆下，清洗節(jié)流孔，或更換卸荷閥或電磁閥。若時(shí)間充足，亦可將拆下的卸荷閥進(jìn)行解體檢查，清洗、再裝復(fù)。2）汽機(jī)掛閘后，中壓主汽門(mén)，高壓調(diào)節(jié)閥及再熱調(diào)節(jié)閥中任意一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)不上。造成這種情況主要包含以下3個(gè)原因。①伺服閥故障，此是導(dǎo)致開(kāi)不上的最常見(jiàn)原因，因?yàn)樗欧y內(nèi)部的滑閥經(jīng)向間隙較小，一旦雜質(zhì)進(jìn)入，便較易造成滑閥卡死，致使伺服閥失靈。②卸荷閥故障。③DEH柜與執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的傳遞系統(tǒng)或伺服回路控制卡（VCC卡）故障。處理方法如下：若伺服閥或卸荷閥故障，則更換新的伺服閥或卸荷閥。若是DEH系統(tǒng)范圍內(nèi)的故障，則先檢查VCC卡的輸出及DEH系統(tǒng)柜到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電纜及端子安裝是否符合要求。不符合設(shè)計(jì)值的重新調(diào)整輸出，若無(wú)法調(diào)整或滿足機(jī)組運(yùn)行要求，則換卡，若電纜及端子的安裝符合要求，且VCC卡輸出正常，則可確定是電纜故障，更換電纜即可。注意，VCC卡和電纜的檢查應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。

（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)不下去。伺服閥、位移傳感器（LVDT）故障以及DEH系統(tǒng)中的VCC卡或DEH柜到執(zhí)行機(jī)構(gòu)電纜故障，故會(huì)造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)不下去。

拆下伺服閥接線插頭，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)不下則為伺服閥卡澀，更換此閥即可，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)下，則可確定VCC板、電纜線或位移傳感器故障，檢查位移傳感器的輸出。若發(fā)現(xiàn)蒸汽閥桿卡死，則關(guān)閉執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)油截止閥，同時(shí)打開(kāi)快速卸荷閥。導(dǎo)致LVDT故障的原因有兩個(gè)方面，①LVDT安裝錯(cuò)誤;②LVDT自身內(nèi)集成塊元件有故障。若安裝導(dǎo)致的則需重新安裝、調(diào)試。若自身內(nèi)的故障，則需重新更換LVDT。

（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作遲緩。當(dāng)機(jī)組掛閘時(shí)或正常運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作遲緩的原因主要包括兩個(gè)方面，①執(zhí)行機(jī)構(gòu)濾芯;②伺服閥堵塞。在抗燃油從系統(tǒng)高壓油管進(jìn)入油動(dòng)機(jī)油缸的過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)濾芯和節(jié)流孔，而這兩部件通孔都較小，因此油中雜質(zhì)極易產(chǎn)生節(jié)流，進(jìn)而導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)油缸的進(jìn)油速度降低，致使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作緩慢。若中壓主汽門(mén)，高、中壓調(diào)節(jié)汽門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)此現(xiàn)象，則需更換濾芯或伺服閥。實(shí)際處理時(shí)，通常兩個(gè)部件一同更換。若高壓主汽門(mén)開(kāi)啟緩慢，則應(yīng)清洗節(jié)流孔。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，如今，為了滿足社會(huì)對(duì)用電量的需求，發(fā)電廠不斷的擴(kuò)大其機(jī)組容量。作為火電廠發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，鍋爐與汽輪機(jī)在控制機(jī)組壓力以及響應(yīng)電網(wǎng)需求方面具有極其重要的意義。鍋爐-汽輪機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)用在火電廠的發(fā)電過(guò)程中，其不僅僅提高了發(fā)電的效率以及發(fā)電質(zhì)量，而且還促進(jìn)了發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益的提高。由此可見(jiàn)，鍋爐-秦論及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)該在火電廠中得到廣泛的推廣與應(yīng)用。

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