電廠MW超超臨界機(jī)組上凝結(jié)水負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用研究

陳強(qiáng)

摘 要：隨著社會(huì)用電需求量的增加，電廠在電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰性能等方面面臨著全新的挑戰(zhàn)，各地區(qū)也分別圍繞AGC與一次調(diào)頻進(jìn)行考核，而且提高了考核難度，為了達(dá)到優(yōu)化考核的目標(biāo)，就要努力克服傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的不足，對(duì)此可以引進(jìn)凝結(jié)水負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)。文章分析了凝結(jié)水負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)的運(yùn)行原理，具體運(yùn)用以及運(yùn)行后的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組；凝結(jié)水負(fù)荷；調(diào)節(jié)技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）33-0153-02

前言

現(xiàn)階段，電廠超超臨界機(jī)組急需一套先進(jìn)技術(shù)來有效優(yōu)化機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行中的問題，從而有效地控制電網(wǎng)調(diào)頻、機(jī)組變負(fù)荷等，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 凝結(jié)水負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)的基本控制原理

凝結(jié)水負(fù)荷調(diào)節(jié)主要指的是當(dāng)機(jī)組的負(fù)荷發(fā)生調(diào)整時(shí)，而且處于凝氣機(jī)、除氧器所能接受的水位變化區(qū)間，調(diào)整凝泵的變頻速度，變化凝結(jié)水的流量，進(jìn)而調(diào)整抽氣量，在短時(shí)內(nèi)收取、放出機(jī)組中的部分負(fù)符。如果機(jī)組處于載荷上升時(shí)，大范圍控制凝泵的變頻速度，從而控制凝結(jié)水的流量，以此來減少抽汽量，使得汽輪機(jī)內(nèi)部的蒸汽能夠有效做功，從而提升機(jī)組負(fù)荷，在這種情況下，除氧器與凝汽器的水位處于相反狀態(tài)，前者下降、后者則上升。

此技術(shù)主要是對(duì)汽機(jī)回?zé)岬母咝Ю?，因?yàn)樨?fù)荷提升操作中，機(jī)組抽汽得到控制，相反，負(fù)荷下降中，機(jī)組的抽汽則處于上升狀態(tài)。因此，充分運(yùn)用蓄能技術(shù)能夠充分利用汽機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)，控制成本，一方面能夠控制抽汽閥門，提高其利用率，另一方面也能控制節(jié)流損失。凝結(jié)水調(diào)負(fù)荷的關(guān)鍵最顯著特征為：圍繞負(fù)荷調(diào)整初期，來增加負(fù)荷響應(yīng)，調(diào)整因?yàn)殄仩t側(cè)滯后負(fù)荷相應(yīng)的滯后，然而，總體來看，機(jī)組的真正負(fù)荷相應(yīng)依然同鍋爐能否充分燃燒密切相關(guān)。通過增加凝結(jié)水調(diào)頻來控制負(fù)荷無法從根本上增加機(jī)組的一次調(diào)頻，對(duì)于AGC性能也難以控制，其關(guān)鍵體現(xiàn)在能夠提升汽機(jī)調(diào)門的平均開度，控制節(jié)流損失，但是其中難免存在問題，具體為：汽機(jī)側(cè)負(fù)荷調(diào)節(jié)裕量下降，對(duì)此需要利用凝結(jié)水來非直接性地調(diào)整抽汽量達(dá)到彌補(bǔ)的目的。

2 凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行中的問題分析

機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)有著自身的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行原理，通過深入地分析能夠看出：因?yàn)榘惭b工藝、技術(shù)的影響，同時(shí)除氧器水閥門的干擾，就算除氧器中的水調(diào)門徹底開放，除氧器中的水調(diào)門部分環(huán)節(jié)也存在一定的阻力，從而形成較大的節(jié)流損失，對(duì)此就需要控制水調(diào)門中的節(jié)流損失，對(duì)此需要控制系統(tǒng)的阻力，從中達(dá)到水泵節(jié)能、減排的效果。

3 凝結(jié)水優(yōu)化系統(tǒng)的控制策略

凝結(jié)水優(yōu)化系統(tǒng)由若干模塊構(gòu)成，每一個(gè)模塊都發(fā)揮著自己的作用，此優(yōu)化系統(tǒng)的控制流程如圖1所示。

3.1 動(dòng)態(tài)滑壓優(yōu)化模塊

其主要功能是作用于計(jì)算機(jī)組，負(fù)責(zé)其動(dòng)態(tài)滑壓優(yōu)化偏置，從而讓汽機(jī)高壓調(diào)門的現(xiàn)實(shí)開度和預(yù)期值大致相同。此系統(tǒng)的運(yùn)行目標(biāo)就是擴(kuò)大汽機(jī)調(diào)門，控制節(jié)流損耗，以往的方法就是改動(dòng)DCS內(nèi)的滑壓曲線，然而，其問題體現(xiàn)在：

（1）每逢高溫、低溫時(shí)期，真空有所差異，在確保相同高調(diào)門節(jié)流量的前提下，則會(huì)產(chǎn)生差異性的滑壓曲線，對(duì)此就要增加修改難度，各個(gè)過渡曲線都必須修改。

（2）系統(tǒng)實(shí)際工作運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因?yàn)橄嚓P(guān)調(diào)節(jié)的需要，如果發(fā)現(xiàn)高調(diào)門同最初的設(shè)計(jì)位置有所差異，則增加了調(diào)節(jié)難度。

所以，此系統(tǒng)不應(yīng)該調(diào)整機(jī)組靜態(tài)滑壓曲線，相反應(yīng)該驅(qū)動(dòng)運(yùn)行人員鎖定畫面來設(shè)置汽機(jī)調(diào)門的期望開度。這樣此系統(tǒng)就能參照此數(shù)值以及符合指令、真空類似的參數(shù)值等來適時(shí)地?cái)M合歷史曲線，并滾動(dòng)優(yōu)化計(jì)算來動(dòng)態(tài)性地計(jì)算得出畫押優(yōu)化偏置，再對(duì)應(yīng)調(diào)整、完善DCS中的靜態(tài)滑壓曲線，以此來確保工況差異條件下，汽機(jī)的現(xiàn)實(shí)調(diào)門開度同工作中的期望理想數(shù)值相當(dāng)。

3.2 基于預(yù)測(cè)控制的AGC

我國(guó)范圍內(nèi)不同電網(wǎng)和相關(guān)省網(wǎng)都制定了極具個(gè)性特征的細(xì)則，用于電網(wǎng)考核與監(jiān)管。不同的電網(wǎng)有著自身的考核模式，而且計(jì)算公式方面也有一定的不同，不同區(qū)域、不同地域機(jī)組的運(yùn)行效果也會(huì)有所差異。對(duì)此，實(shí)際設(shè)計(jì)機(jī)組AGC以及一次調(diào)頻控制策略過程中，就要首先創(chuàng)建起適合自身的電網(wǎng)調(diào)度考核規(guī)則，機(jī)組現(xiàn)實(shí)工作中，以預(yù)測(cè)控制為基礎(chǔ)的AGC和一次調(diào)頻優(yōu)化模塊都能憑借電網(wǎng)頻率、機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力等作出動(dòng)態(tài)、適時(shí)的運(yùn)算。

3.3 基于模糊策略的凝結(jié)水調(diào)節(jié)負(fù)荷決策系統(tǒng)

參照上模塊所提供的負(fù)荷調(diào)節(jié)需求，同時(shí)立足于已有的除氧器水位、凝結(jié)水流量等相關(guān)參數(shù)來形成一個(gè)安全邊界條件，從而得出所需的關(guān)鍵參數(shù)，例如：凝結(jié)水量的動(dòng)作時(shí)機(jī)、持續(xù)時(shí)間等。

3.4 凝結(jié)水調(diào)節(jié)負(fù)荷動(dòng)作指導(dǎo)系統(tǒng)

通過此系統(tǒng)，模塊可以進(jìn)一步算的凝結(jié)水流量的相關(guān)參數(shù)值，例如：動(dòng)作量、時(shí)間等。凝結(jié)水調(diào)節(jié)負(fù)荷動(dòng)作指導(dǎo)系統(tǒng)能夠在此基礎(chǔ)上來動(dòng)態(tài)化地調(diào)節(jié)、修改DCS內(nèi)部凝結(jié)水系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)值，例如：流量指令、調(diào)節(jié)器參數(shù)等，同這種方式來確保凝結(jié)水流量可以高效地做出調(diào)整，達(dá)到同現(xiàn)實(shí)需求相符合的程度，防止由于凝水位的調(diào)節(jié)所導(dǎo)致的凝結(jié)水流量的反向調(diào)節(jié)，也不會(huì)對(duì)變負(fù)荷帶來較大的影響，憑借調(diào)節(jié)器參數(shù)的不斷調(diào)節(jié)、修改來對(duì)應(yīng)進(jìn)行水位調(diào)整，這樣當(dāng)凝結(jié)水參加到負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，也不能因?yàn)槟坏牟粩嘧兓霈F(xiàn)震蕩、調(diào)節(jié)超標(biāo)等問題。憑借智能前饋的方法，凝結(jié)水則可以直接指向負(fù)荷調(diào)整過程中凝水母管的壓力，其他的低加水位也能相對(duì)穩(wěn)定，任何凝結(jié)水量的調(diào)整都不會(huì)帶來較大的影響。

4 凝結(jié)水優(yōu)化系統(tǒng)投運(yùn)后的優(yōu)勢(shì)分析

凝結(jié)水優(yōu)化系統(tǒng)逐漸投入運(yùn)行，機(jī)組處于AGC模式，使得機(jī)組運(yùn)行效果得以優(yōu)化，這一過程中，機(jī)組處于500-900MW范圍內(nèi)，經(jīng)歷了AGC的若干次調(diào)整。

優(yōu)勢(shì)性能體現(xiàn)在以下方面：

4.1 負(fù)荷控制

凝結(jié)水系統(tǒng)尚未使用時(shí)，因?yàn)橹髌麎毫ξ茨艹浞?、牢固地控制，使得機(jī)組的現(xiàn)實(shí)負(fù)荷同AGC指令都有著較大的差異，偏差的極值達(dá)到30MW以上，可能無法通過調(diào)度考核，相反，有了凝結(jié)水優(yōu)化系統(tǒng)，則能夠確保機(jī)組的現(xiàn)實(shí)負(fù)荷根據(jù)設(shè)計(jì)的變負(fù)荷速率來進(jìn)行調(diào)整，整個(gè)動(dòng)態(tài)變化相對(duì)穩(wěn)定、沒有任何振動(dòng)現(xiàn)象，不會(huì)出現(xiàn)較大的過調(diào)量。

4.2 主汽壓力、溫度穩(wěn)定

未采用凝結(jié)水優(yōu)化系統(tǒng)時(shí)，主汽壓力動(dòng)態(tài)性的偏差值較大，在1兆帕以上，而且通常一個(gè)小時(shí)都無法恢復(fù)到設(shè)定值，再熱氣溫的變化范圍也較大，最高溫度達(dá)到30-50度，同時(shí)，存在超溫問題。凝結(jié)水優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行后，多次的大范圍、大幅度的變化性負(fù)荷測(cè)試，主汽壓力的動(dòng)態(tài)偏差值只有0.6MPa。負(fù)荷平穩(wěn)狀態(tài)下，穩(wěn)態(tài)偏差值也在-0.1MPa-o.1MPa，熱氣溫的變化范圍也在可接受范圍內(nèi)，總體來看，控制十分平衡、穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

凝結(jié)水負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)用于電廠超超臨界機(jī)組中，收到了良好的成效，控制了電網(wǎng)考核投入，使得機(jī)組高效運(yùn)行，有效緩解了機(jī)組運(yùn)行和電網(wǎng)考核二者間的不協(xié)調(diào)關(guān)系，此系統(tǒng)的成功運(yùn)用，有效優(yōu)化了機(jī)組的控制性能，維護(hù)了機(jī)組的可持續(xù)、健康運(yùn)轉(zhuǎn)。

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