直接空冷機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及給水泵RB試驗(yàn)動(dòng)態(tài)特性分析

袁俊文，宿海濤，國恩東，劉 娟

(1.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

國投晉城熱電廠一期2×300 MW 機(jī)組控制系統(tǒng)采用北京日立控制系統(tǒng)有限公司的 HIACE-5000M分散控制系統(tǒng)，其協(xié)調(diào)控制采用 DEB方式，并且將負(fù)荷指令、DEB-TFF的微分以及主汽壓偏差作為前饋信號。機(jī)組在RB發(fā)生時(shí)DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能自動(dòng)將機(jī)組負(fù)荷迅速降到還在運(yùn)行的輔機(jī)所能承受的目標(biāo)負(fù)荷值，并控制機(jī)組在允許參數(shù)范圍內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行而不停爐。

1 DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)[1-3]

直接能量平衡(DEB)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是一種以能量需求和能量釋放為控制信號的控制系統(tǒng)。將能量平衡信號和鍋爐燃燒釋放的熱量作為鍋爐主控的輸入信號。該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以前饋控制為基礎(chǔ)，是一種鍋爐跟隨的控制系統(tǒng)。DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組態(tài)如圖1所示。

圖1 機(jī)組DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組態(tài)

2 RB控制策略

國投晉城熱電廠一期2×300 MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制采用北京日立控制系統(tǒng)邏輯，RB控制結(jié)合MCS、FSSS、DEH 3個(gè)控制系統(tǒng)的功能，在考慮各種工況的前提下，實(shí)現(xiàn)機(jī)組在自動(dòng)狀態(tài)下完成整個(gè)RB過程。

2.1 觸發(fā)RB動(dòng)作的條件

機(jī)組運(yùn)行在協(xié)調(diào)控制方式時(shí)，操作員在CRT上即可以手動(dòng)投入RB功能。在機(jī)組負(fù)荷大于180 MW且輔機(jī)出力允許時(shí)，并列運(yùn)行的任一輔機(jī)故障跳閘即可觸發(fā)RB。

2.2 輔機(jī)最大出力允許的確定

在不低于機(jī)組最低穩(wěn)燃負(fù)荷的基礎(chǔ)上，分別調(diào)整2臺電動(dòng)給水泵的勺管開度(注意電動(dòng)給水泵的電流不能超流)至機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)負(fù)荷達(dá)到最大值。一般將同類設(shè)備的最大負(fù)荷值降低5%，選較小值作為RB動(dòng)作時(shí)的目標(biāo)負(fù)荷值[4]。本機(jī)組給水泵RB動(dòng)作時(shí)的目標(biāo)負(fù)荷值為150 MW。

2.3 RB動(dòng)作時(shí)相關(guān)設(shè)備動(dòng)作情況

給水泵RB發(fā)生時(shí)，切除B磨及C磨(間隔4 s)，投A組及D組油槍。

RB動(dòng)作時(shí)進(jìn)行切磨投油快速將燃料降到RB目標(biāo)負(fù)荷所對應(yīng)的燃料量。同時(shí)由于燃料量的減少，根據(jù)磨煤機(jī)的停運(yùn)臺數(shù)，通過函數(shù)分別折算出一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉、送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉、引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度的變化值，再經(jīng)過限速后作為動(dòng)葉開度的前饋信號。

2.4 RB動(dòng)作時(shí)機(jī)組控制方式的變化

當(dāng)RB發(fā)生時(shí)，機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)切換控制方式：汽輪機(jī)主控處于自動(dòng)狀態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)前壓力；鍋爐主控由自動(dòng)狀態(tài)切換為跟蹤狀態(tài)調(diào)節(jié)燃料量。

2.4.1 鍋爐主控

跟蹤的控制方式是一種開環(huán)控制，鍋爐主控輸出為RB動(dòng)作后的目標(biāo)燃料量。由于煤質(zhì)變化較大，RB目標(biāo)負(fù)荷折算的煤量是由RB發(fā)生前一時(shí)刻的煤量與機(jī)組實(shí)際功率的比值，乘以RB目標(biāo)負(fù)荷計(jì)算出來的，這樣可以有效避免煤質(zhì)變化引起的RB目標(biāo)煤量的偏差。為了防止磨煤機(jī)跳閘后，運(yùn)行的磨煤機(jī)自動(dòng)增加煤量的現(xiàn)象，在控制組態(tài)里作了邏輯判斷，RB期間目標(biāo)燃料量與實(shí)際煤量經(jīng)過小選作為鍋爐主控輸出，避免了這種情況的發(fā)生。RB觸發(fā)時(shí)鍋爐主控邏輯控制圖如圖2所示。

圖2 RB觸發(fā)時(shí)鍋爐主控邏輯控制

2.4.2 汽輪機(jī)主控

RB發(fā)生時(shí)，汽輪機(jī)主控切換到滑壓運(yùn)行方式。由于RB發(fā)生后以降壓方式減負(fù)荷比較有力，以定壓方式成功率較低，原因是定壓運(yùn)行造成汽輪機(jī)調(diào)門開度太小，不利于控制，特別是給水泵RB，不降壓會(huì)造成鍋爐上水困難，以至于可能由于鍋爐汽包水位低而觸發(fā)MFT。RB滑壓曲線應(yīng)接近機(jī)組正?；瑝呵€，目標(biāo)值要略高于同負(fù)荷下正常滑壓設(shè)定值，防止因降壓目標(biāo)太低造成調(diào)門過開，使汽溫大幅下降。本機(jī)組正常滑壓曲線與RB動(dòng)作時(shí)滑壓曲線數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 正?；瑝呵€與RB動(dòng)作時(shí)滑壓曲線

滑壓速率應(yīng)設(shè)置適當(dāng)，太快會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)門大幅開關(guān)，對主汽溫、汽包水位產(chǎn)生較大影響。同時(shí)，滑壓速率決定了機(jī)組主要參數(shù)能否控制在安全范圍內(nèi)[5-6]。

為了防止RB發(fā)生后機(jī)組負(fù)荷反調(diào)，設(shè)計(jì)有調(diào)門禁開邏輯，在RB發(fā)生后的一定時(shí)間內(nèi)讓壓力設(shè)定值不變，這樣調(diào)門就不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)，等實(shí)際主汽壓力開始下降后再切到RB滑壓曲線[7-8]。

3 給水泵RB試驗(yàn)

國投晉城熱電廠一期2×300 MW 機(jī)組工程2號機(jī)組進(jìn)行了給水泵RB試驗(yàn)。RB動(dòng)作時(shí)，鍋爐減燃料速率為126 t/min；機(jī)組切換到滑壓運(yùn)行模式，為了防止汽機(jī)調(diào)門反調(diào)，保持5 s壓力設(shè)定值不變，5 s后按照RB滑壓曲線減負(fù)荷，給水泵RB滑壓速率為0.3 MPa/min。另外，給水泵RB時(shí)在原有RB滑壓曲線基礎(chǔ)上，設(shè)定值增加0.3 MPa，以加快RB進(jìn)程。

給水泵RB發(fā)生前，機(jī)組負(fù)荷為291.1 MW，主蒸汽壓力為15.77 MPa，主蒸汽流量為896.1 t/h，汽包水位為90 mm，汽包壓力為17.14 MPa，爐膛負(fù)壓為-88 Pa，鍋爐主控指令為119.153 t/h，給水流量為1 060.3 t/h，1號給水泵勺管開度反饋為64.217%，3號給水泵勺管開度反饋為63.948%，2號給水泵勺管開度反饋為0%。

試驗(yàn)條件具備后由運(yùn)行人員在CRT上手動(dòng)停止1號給水泵(2號給水泵未投入備用狀態(tài))，觸發(fā)RB過程。給水泵RB過程中機(jī)組主要參數(shù)變化曲線如圖3所示。

(a)

(b)圖3 給水泵RB過程中機(jī)組主要參數(shù)變化曲線

圖3中曲線：1為3號給水泵勺管開度反饋，%；2為給水流量，t/h；3為主蒸汽壓力，MPa；4為主蒸汽流量，t/h；5為汽包水位設(shè)定值，mm；6為爐膛壓力實(shí)際值，Pa；7為汽包水位(補(bǔ)償后)，mm； 8為1號給水泵勺管開度反饋，%；9為發(fā)電機(jī)功率，MW；10為2號引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度反饋，%；11為1號引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度反饋，%；12為實(shí)際總?cè)剂狭?，t/h；13為鍋爐主控指令，t/h。

從圖3所示的RB過程曲線可以看出，1號給水泵停運(yùn)后，3號給水泵勺管開度強(qiáng)制全開15 s后釋放，在這個(gè)過程汽包水位會(huì)急劇下降后緩慢回升。同時(shí)，RB動(dòng)作會(huì)觸發(fā)切磨投油，根據(jù)切除磨煤機(jī)的個(gè)數(shù)經(jīng)折現(xiàn)函數(shù)形成的前饋信號作為一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度指令的一部分。由于切磨煤機(jī)B和C，爐膛負(fù)壓會(huì)瞬間增大，此時(shí)運(yùn)行引風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉開度也會(huì)瞬間減少，以減少爐膛負(fù)壓的劇烈波動(dòng)。鍋爐主控指令會(huì)以一定的速率減燃料，至目標(biāo)負(fù)荷所對應(yīng)的燃料量。整個(gè)過程各個(gè)主要參數(shù)變化趨勢合理的，變化范圍在允許的范圍之內(nèi)，試驗(yàn)期間沒有造成機(jī)組停機(jī)。

4 結(jié)束語

通過國投晉城熱電廠2號300 MW亞臨界直接空冷機(jī)組的RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)可以看出，試驗(yàn)過程中，燃燒比較穩(wěn)定，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常, 動(dòng)態(tài)特性良好,提升了機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 袁俊文，馬 鋼. 300 MW直接空冷機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及AGC響應(yīng)特性的分析[J]. 黑龍江電力，2012，34(3): 174-176.

[2] 邊立秀，周俊霞. 熱工控制系統(tǒng)[M]. 北京：中國電力出版社，2010.

[3] 林文孚，胡 燕.單元機(jī)組自動(dòng)控制技術(shù)[M]. 北京：中國電力出版社，2008.

[4] 張纏保，李梅鳳，楊文杰. 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中RB試驗(yàn)[J]. 山西電力技術(shù)，1999 (1)：17-19.

[5] 張建志，焦 健.白城電廠2×660 MW機(jī)組無跳閘RB試驗(yàn)技術(shù)研究[J]. 東北電力技術(shù)，2015，36 (3):47-51.

[6] 丁永允，曲洪雄.600 MW超臨界火電機(jī)組RB控制策略與試驗(yàn)[J]. 東北電力技術(shù)，2011，32(5)：17-20.

[7] 王 琪，劉文平.600 MW直接空冷機(jī)組RB試驗(yàn)控制策略優(yōu)化與試驗(yàn)措施完善[J]. 內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2008，26(4):20-23.

[8] 高紹峰.300 MW燃煤機(jī)組RB試驗(yàn)的研究[J]. 華北電力技術(shù)，1997(9)：8-9.