660 MW機(jī)組中調(diào)門控制指令異常波動原因分析及處理

張興

（中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華東分公司，合肥230088）

660 MW機(jī)組中調(diào)門控制指令異常波動原因分析及處理

張興

（中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華東分公司，合肥230088）

針對某發(fā)電廠660 MW機(jī)組在并網(wǎng)后汽輪機(jī)中調(diào)門指令頻繁波動導(dǎo)致單閥與順序閥無法正常切換的問題，分析汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)中調(diào)門控制機(jī)理，通過實(shí)例對比說明機(jī)組啟動過程中主要參數(shù)控制出現(xiàn)的問題，所介紹的通過控制模式切換消除中調(diào)門指令波動的方法，可為其他發(fā)電廠的汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)和控制提供參考。

DEH；中調(diào)門；閥位指令；旁路模式

某發(fā)電廠1號機(jī)組（660 MW）汽輪機(jī)采用上海電氣集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的N660-24.2/566/ 566型超臨界、單軸、三缸四排汽、一次中間再熱、雙背壓凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組DEH控制系統(tǒng)采用國電南自美卓控制系統(tǒng)有限公司的MAXDNA分散控制系統(tǒng)。

該機(jī)組于2014年12月并網(wǎng)運(yùn)行后中調(diào)門指令頻繁發(fā)生大幅度變化，導(dǎo)致單閥與順序閥無法正常切換，甚至影響了機(jī)組的安全運(yùn)行（歷史數(shù)據(jù)趨勢見圖1、圖2）。

1 中調(diào)門控制機(jī)理分析

該機(jī)組DEH中調(diào)門控制有2種方式，即旁路投入模式和旁路切除模式。

1.1 旁路投入模式分析

圖1單/順閥切換異常曲線

旁路投入模式一般在機(jī)組熱態(tài)沖轉(zhuǎn)時投入，此模式下中調(diào)門參與轉(zhuǎn)速和負(fù)荷控制。在機(jī)組啟機(jī)沖轉(zhuǎn)及正常運(yùn)行過程中，DEH始終投入該控制模式。

圖2 機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行時中調(diào)門異常曲線

1.1.1 旁路投入模式控制回路

中調(diào)門指令形成回路如圖3所示。在旁路投入模式下，當(dāng)前時刻的綜合閥位指令FDEM（圖3中指令A(yù)）減去并網(wǎng)時刻DEH自動記憶的綜合閥位指令值（圖3中指令B）后經(jīng)過函數(shù)f（x）1輸出信號D，信號D再與中調(diào)門轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)器輸出C相加輸出指令E，E經(jīng)過中調(diào)門的流量特性曲線的修正即得到實(shí)際的中調(diào)門指令。

圖3 機(jī)組DEH中調(diào)門指令形成回路

1.1.2 旁路投入模式的運(yùn)算過程

在旁路投入模式下，當(dāng)機(jī)組未并網(wǎng)時，DEH處于轉(zhuǎn)速控制方式，信號B形成回路中的切換模塊取N端即實(shí)時綜合閥位指令信號，此時A和B相等，f（x）1輸出D為0，故指令E=C。由于此時DEH處于轉(zhuǎn)速自動控制狀態(tài)，故E跟隨中調(diào)門轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的運(yùn)算對中調(diào)門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨電網(wǎng)頻率，轉(zhuǎn)速自動控制回路切除，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器自動保持并網(wǎng)時刻的輸出，而信號B取Y端即并網(wǎng)時刻綜合閥位指令數(shù)值，即并網(wǎng)后B和C均為常數(shù)。之后隨著升負(fù)荷的需要，在運(yùn)行人員設(shè)定下逐步加大綜合閥位指令A(yù)，f（x）1輸出D由0逐漸加大。在此期間，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出C已處于保持狀態(tài)，中調(diào)門調(diào)節(jié)指令主要取決于綜合閥位指令A(yù)與并網(wǎng)時刻的指令記憶值B之差。

這種控制策略的目的主要是保證機(jī)組在甩負(fù)荷、OPC動作后，快速將轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3 000 r/min附近，其控制過程為：機(jī)組甩負(fù)荷后并網(wǎng)信號消失，圖3控制回路中信號A和B相等，故可知D=0，E=C，而因中調(diào)門轉(zhuǎn)速PID輸出C仍記憶機(jī)組并網(wǎng)時刻值，故中調(diào)門指令E將快關(guān)至機(jī)組并網(wǎng)前3 000 r/min穩(wěn)定時的記憶值，對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的擾動相對最小。

1.2 旁路切除模式分析

在旁路切除模式下，轉(zhuǎn)速及負(fù)荷由主汽門（閥切換前）或高調(diào)門（閥切換后及帶負(fù)荷階段）控制；中調(diào)門在掛閘后保持全開，不參與控制，只在保護(hù)動作時動作。機(jī)組除啟動過程外，當(dāng)并網(wǎng)、旁路全關(guān)后，可以選擇“旁路切除”模式，相關(guān)回路見圖3。這種控制方式在本機(jī)組投運(yùn)后尚未采用。

2 異常問題分析及對比

由上可知，在機(jī)組并網(wǎng)后如果DEH始終處于旁路投入模式，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出C為固定值，調(diào)門指令的實(shí)時變化主要是由實(shí)時的綜合閥位指令與其并網(wǎng)時刻記憶值之差即圖3中“A-B”形成。若“A-B”大于一個定值，經(jīng)過f（x）1和f（x）2的修正，最終輸出指令將等于100；反之則小于100，將導(dǎo)致中調(diào)門開度指令的下降。以下通過對機(jī)組近期2次啟動的參數(shù)進(jìn)行對比，分析異常問題發(fā)生的原因。

2014年11月該機(jī)組在啟動過程中，并網(wǎng)時主汽壓力10.45 MPa，綜合閥位指令FDEM（圖3中B）48.22%，當(dāng)并網(wǎng)后FDEM（圖3中A）逐步上升至78.2%左右時中調(diào)門全開。因?yàn)闄C(jī)組在正常運(yùn)行工況下，一般FDEM均大于78.2%，故中調(diào)門在之后的運(yùn)行過程中始終全開，未發(fā)生本次啟機(jī)后的異?，F(xiàn)象。但若在此時段內(nèi)進(jìn)行特殊試驗(yàn)或汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力與負(fù)荷不平衡，需要將汽輪機(jī)綜合閥位指令FDEM降至小于78.2%，在此工況下中調(diào)門同樣會關(guān)閉。

2014年12月機(jī)組在啟動過程中，并網(wǎng)參數(shù)為主汽壓力5.97MPa，綜合閥位指令FDEM 65.2%。中調(diào)門全開時FDEM已達(dá)到94.2%左右，即機(jī)組正常運(yùn)行后，當(dāng)綜合閥位指令小于94.2%中調(diào)門指令就要下降，而機(jī)組在負(fù)荷300 MW以上正常參數(shù)工況時綜合閥位指令一般在85%～100%，即綜合閥位指令小于94.2%發(fā)生的頻率較高，因此導(dǎo)致了后續(xù)在單/順閥切換和AGC運(yùn)行區(qū)間中調(diào)門指令波動頻繁，出現(xiàn)了圖1、圖2所示異常工況。

綜上所述，本次機(jī)組中調(diào)閥指令頻繁波動的原因是：在DEH旁路投入模式下，機(jī)組并網(wǎng)時主汽壓力等參數(shù)控制較低、DEH綜合閥位指令FDEM相對較大，從而對并網(wǎng)后中調(diào)閥指令的運(yùn)算產(chǎn)生了不利影響。

3 問題處理

本次異常主要是因?yàn)椴⒕W(wǎng)時DEH在旁路投入模式下并網(wǎng)時刻參數(shù)控制偏差較大，但由于機(jī)組已并網(wǎng)運(yùn)行，從安全角度出發(fā)無法重置或強(qiáng)制DEH的有關(guān)參數(shù)，故考慮從改變機(jī)組DEH運(yùn)行方式入手解決問題。

根據(jù)機(jī)組運(yùn)行規(guī)程和正常運(yùn)行的需要，在機(jī)組并網(wǎng)后，隨著負(fù)荷的上升，高低旁路逐步全關(guān)，此時中調(diào)閥無需繼續(xù)參與調(diào)節(jié)而應(yīng)保持全開狀態(tài)，故繼續(xù)旁路投入模式已無必要，可將機(jī)組DEH旁路控制切換至旁路切除模式。此時4個中調(diào)門將保持全開，不受圖3中A，B，C等指令分量的影響，僅在保護(hù)動作時關(guān)閉，不僅避免發(fā)生指令波動，也滿足了運(yùn)行規(guī)程和運(yùn)行人員的安全需求。

機(jī)組并網(wǎng)后，將機(jī)組DEH切換至旁路切除模式，切換后機(jī)組運(yùn)行正常，中調(diào)門保持全開，沒有再次異常波動，機(jī)組順利完成單/順閥切換，切換過程中主要參數(shù)趨勢如圖4所示。

4 結(jié)語

通過理論分析和實(shí)例驗(yàn)證可以看到，中調(diào)門的自動控制需要考慮沖轉(zhuǎn)、帶負(fù)荷、滿負(fù)荷及甩負(fù)荷等不同工況的需求。因此在機(jī)組啟動階段和帶負(fù)荷運(yùn)行階段，根據(jù)沖轉(zhuǎn)方式和機(jī)組參數(shù)來合理選擇DEH旁路控制模式是中調(diào)門自動控制功能正常、穩(wěn)定的基礎(chǔ)，同時還應(yīng)按照旁路控制模式的選擇，嚴(yán)格控制汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)，以確保機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行及甩負(fù)荷后維持轉(zhuǎn)速的安全性和準(zhǔn)確性。

圖4 “旁路切除”模式下單/順閥切換過程部分參數(shù)趨勢

[1]王爽心，葛曉霞．汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)[M]．北京：中國電力出版社，2004.

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（本文編輯：徐晗）

Cause Analysis and Treatment on Control Instruction Fluctuation of Medium-pressure Regulating Valve

ZHANG Xing
（East China Branch of China Datang Corporation Science and Technology Research Institute Co.，Ltd.，Hefei 230088，China）

Single valve and sequence valve can not be normally switched due to control instruction fluctuation of medium-pressure regulating valve of steam turbine after integration of 660 MW units.The paper analyzes control mechanism of medium-pressure regulating valve of steam turbine DEH（digital electro-hydraulic control system）and expounds problems of major parameter control during generating units startup by comparing the examples.The method of eliminating control instruction fluctuation of medium-pressure regulating valve through control modes switching can be reference for steam turbine turning and controlling in other power plants.

DEH；medium-pressure regulating valve；valve position instruction；bypass mode

TK37

：B

：1007-1881（2016）02-0045-03

2015-08-05

張興（1983），男，工程師，從事發(fā)電廠熱工控制策略研究及應(yīng)用工作。