二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組控制策略研究

張瑤

摘 ?要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國(guó)電力行業(yè)建設(shè)發(fā)展得到了質(zhì)的飛躍。二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組作為一種先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)中，創(chuàng)造出了眾多現(xiàn)時(shí)價(jià)值。二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組最為顯著的特征就是其能夠快速啟停、高效安全運(yùn)行，其可以幫助火力發(fā)電廠最大程度提升熱效率，降低污染排放，實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和諧穩(wěn)定的發(fā)展。針對(duì)二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組控制效果偏差的相關(guān)原因，文章將進(jìn)一步展開(kāi)深入研究和探討，旨在為同行業(yè)者提供科學(xué)參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組;控制策略;系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM611.31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）24-0053-02

Abstract： With the continuous growth of the national economy and the continuous innovation of science and technology， the construction and development of China's electric power industry has made a qualitative leap. "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit， as an advanced power generation technology， when widely used in the power industry， has created a great value. The most remarkable feature of the "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit is that it can start and stop quickly， efficiently and safely， which can help thermal power plants to maximize thermal efficiency， reduce pollution emissions， and realize the harmonious and stable development of ecological and economic construction. In view of the related reasons for the deviation of the control effect of the "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit， this paper will further carry out in-depth research and discussion， in order to provide scientific reference for people in the same industry.

Keywords： "Two-on-One" gas-steam combined cycle unit; control strategy; system

引言

當(dāng)前是一個(gè)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新時(shí)代，我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)完善發(fā)展要與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代前進(jìn)的腳步。二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組實(shí)質(zhì)指的是將2套先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)、1臺(tái)汽輪輪機(jī)有機(jī)結(jié)合在一起，基于余熱鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行作用下，幫助市場(chǎng)燃機(jī)電廠全面提升熱效率，確保在最低成本下創(chuàng)造出最大的經(jīng)濟(jì)效益。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組性能控制水平較低，有待相關(guān)工作人員進(jìn)行深入研究，科學(xué)有效采取優(yōu)化措施，全面提升機(jī)組運(yùn)行質(zhì)量和效率，并且實(shí)現(xiàn)機(jī)組節(jié)能創(chuàng)新改造目標(biāo)，為燃機(jī)電廠節(jié)能更多的能源。

1 二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組控制功能分析

1.1 并汽和退汽調(diào)節(jié)功能

二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組構(gòu)成部分主要包括了燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)以及余熱鍋爐等，當(dāng)二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組就會(huì)從一拖一運(yùn)行模式逐漸切換至二拖一運(yùn)行模式。而如果當(dāng)二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行停運(yùn)操作時(shí)，那么該機(jī)組就會(huì)從二拖以運(yùn)行模式逐漸切換至一拖一模式，直到最后整個(gè)機(jī)組變成一個(gè)停機(jī)狀態(tài)。在機(jī)組啟動(dòng)與停機(jī)操作過(guò)程中，工作人員需要進(jìn)行2臺(tái)機(jī)組的并汽與1臺(tái)機(jī)組的退汽操作，同時(shí)還需運(yùn)用到旁路系統(tǒng)展開(kāi)配合控制作業(yè)。

1.2 保護(hù)功能

與傳統(tǒng)單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組相比較，一旦發(fā)生汽輪機(jī)跳閘情況，現(xiàn)代多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的繞汽輪機(jī)還是會(huì)處于正常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，而促使其能夠持續(xù)運(yùn)行的原因是機(jī)組內(nèi)旁路系統(tǒng)閥門的快速響應(yīng)開(kāi)啟指令。二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組旁路系統(tǒng)保護(hù)功能的控制策略主要可以劃分為兩種：（1）當(dāng)機(jī)組旁路系統(tǒng)減溫水設(shè)計(jì)余量保持充足狀態(tài)時(shí)，汽輪機(jī)跳閘狀況下旁路系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥能夠自動(dòng)切換至100%，然后在經(jīng)過(guò)幾秒鐘后就能夠順利進(jìn)入到正確的壓力控制方式;（2）當(dāng)機(jī)組旁路系統(tǒng)減溫水設(shè)計(jì)余量處于一種不足狀態(tài)時(shí)，汽輪機(jī)跳閘狀況下旁路調(diào)節(jié)閥會(huì)自動(dòng)將減溫水流量數(shù)值切換至能夠滿足對(duì)應(yīng)的開(kāi)度要求，接著在經(jīng)過(guò)幾秒后同樣能夠順利進(jìn)入到正確的壓力控制方式。工作人員要想防止發(fā)生旁路系統(tǒng)超溫、減溫水壓力等保護(hù)動(dòng)作[1]，就需要科學(xué)有效將高壓旁路調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度上限設(shè)置為75%，而中壓旁路調(diào)節(jié)閥開(kāi)度上限則要設(shè)置為90%，而對(duì)于高中壓旁路減溫水調(diào)節(jié)閥則要將其保持在自動(dòng)控制方式，確保他們能夠自動(dòng)快速響應(yīng)機(jī)組系統(tǒng)的各項(xiàng)控制指令，充分保障機(jī)組的安全穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行。

2 二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組優(yōu)化控制策略

2.1 科學(xué)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

2.1.1 明確機(jī)組負(fù)荷要求

二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在實(shí)踐運(yùn)行過(guò)程中，燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷和溫度設(shè)定值，除了會(huì)受到其自身控制策略應(yīng)用影響外，還會(huì)受到整個(gè)機(jī)組運(yùn)行工作狀況的限制?？梢曰谌紮C(jī)IGV的協(xié)同作用，優(yōu)化控制燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際排氣流量，亦或者通過(guò)取小功能模塊運(yùn)行至次級(jí)控制器，以此來(lái)有控制燃?xì)廨啓C(jī)的燃料量，確保能夠幫助工作人員完成對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷與溫度指定目標(biāo)的控制。燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，其排氣溫度和流量會(huì)受到余熱鍋爐和汽輪機(jī)的影響。比如，當(dāng)機(jī)組汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷需要一定程度適應(yīng)汽輪機(jī)的溫度上升曲線，為了達(dá)到預(yù)先控制效果目標(biāo)，就必須提前優(yōu)化設(shè)計(jì)好溫度限制器，基于限制器作用下，一旦溫度上升到限制數(shù)值時(shí)，就能夠控制燃?xì)廨啓C(jī)符合不在持續(xù)升高，避免影響到整個(gè)機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.2 優(yōu)化分配機(jī)組負(fù)荷

當(dāng)二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組處于二拖一運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，相關(guān)工作人員需要把總設(shè)定值優(yōu)化平均分配給對(duì)應(yīng)的2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)和1臺(tái)汽輪機(jī)，并且還需結(jié)合實(shí)際情況完成對(duì)設(shè)備的負(fù)荷二次分配，充分保障整個(gè)燃機(jī)電廠的總出力。二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在實(shí)踐運(yùn)行工程中，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷升降會(huì)較快，而汽輪機(jī)的負(fù)荷升降則會(huì)偏慢，針對(duì)此種情況工作人員要優(yōu)化分配它們的實(shí)際負(fù)荷[2]，科學(xué)合理采取以下控制方式。如圖1所示，為二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的負(fù)荷分配回路。燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷指令控制內(nèi)容主要分為了兩個(gè)部分，一部分是其負(fù)荷設(shè)定值，一部分是符合變動(dòng)過(guò)程中PID控制器輸出值。當(dāng)二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是處于啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，工作人員要嚴(yán)格按照機(jī)組實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷指令減去汽輪機(jī)負(fù)荷，然后將負(fù)荷優(yōu)化平均分配至2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)。當(dāng)機(jī)組是處于一拖一運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，則需要按照機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令減去汽輪機(jī)負(fù)荷與另一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷，最終的計(jì)算結(jié)果為運(yùn)行燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷指令。

2.2 機(jī)組并、退汽程序優(yōu)化控制

2.2.1 機(jī)組并、退汽過(guò)程

當(dāng)二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組處于二拖一運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其中一套燃?xì)廨啓C(jī)必須及時(shí)退出運(yùn)行，并有效解除AGC功能，接著需要優(yōu)化降低燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際負(fù)荷，直到其符合數(shù)值來(lái)到指定值，執(zhí)行自動(dòng)退汽操作，關(guān)閉掉高中壓并汽電動(dòng)門，高中壓旁路系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥及見(jiàn)聞?wù){(diào)節(jié)閥會(huì)根據(jù)壓力設(shè)置值逐漸開(kāi)啟，這樣一來(lái)就能夠保障旁路后溫度和壓力始終維持在一個(gè)合理范圍內(nèi)。直到機(jī)組退汽操作完成后，待停機(jī)側(cè)燃?xì)廨啓C(jī)就能夠繼續(xù)展開(kāi)停機(jī)操作，而另外一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)則可以根據(jù)實(shí)際需求投入到機(jī)組AGC功能，并按照燃機(jī)電廠的發(fā)電要求進(jìn)行控制運(yùn)行[3]。

2.2.2 并汽過(guò)程優(yōu)化控制

在二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組并汽實(shí)踐操作過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要將正在運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷有效降低控制在100MW-210MW之間，這樣一來(lái)就會(huì)造成整個(gè)機(jī)組的實(shí)際發(fā)電量呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，并且低負(fù)荷段機(jī)組的工作效率會(huì)明顯降低，還會(huì)排放出更多的污染物，不利于電力行業(yè)建設(shè)和諧健康的發(fā)展。針對(duì)于此，燃機(jī)電廠工作人員需要對(duì)二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組并汽過(guò)程進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化，確保能夠最大程度提升機(jī)組的運(yùn)行工作效率。首先，工作人員可以根據(jù)以往機(jī)組并汽操作時(shí)，不同余熱鍋爐主蒸汽溫度和壓力的歷史數(shù)據(jù)展開(kāi)深入研究分析，并且綜合考慮到旁路后溫度和壓力不超限值因素，合理調(diào)整修改并退汽時(shí)不同燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行負(fù)荷。比如，當(dāng)?shù)谝慌_(tái)燃?xì)廨啓C(jī)處于啟動(dòng)或者停止運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，并汽及退汽時(shí)，工作人員需要確保該臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷不能夠低于120MW，而兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)額負(fù)荷數(shù)值差則不能超出150MW;當(dāng)?shù)诙_(tái)燃?xì)廨啓C(jī)是處于啟動(dòng)或者停止運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，并汽及退汽時(shí)，工作人員就需要將該臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際負(fù)荷控制在低于120MW，與之前一樣兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)額負(fù)荷數(shù)值差不能超出150MW，工作人員可以嚴(yán)格按照下面的并汽過(guò)程操作方案進(jìn)行執(zhí)行：（1）科學(xué)有效將燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)荷降低到245MW;（2）科學(xué)有效將待并汽燃機(jī)的負(fù)荷提升至125MW;（3）當(dāng)兩臺(tái)余熱鍋爐蒸汽參數(shù)都能夠達(dá)到并汽要求條件時(shí)，工作人員就能夠開(kāi)始執(zhí)行并汽操作了。當(dāng)燃機(jī)電廠工作人員在進(jìn)行并汽操作時(shí)，其過(guò)程是由程控自動(dòng)執(zhí)行，執(zhí)行流程是先代開(kāi)并汽鍋爐冷在蒸汽電動(dòng)門，接著代開(kāi)待并汽余熱鍋爐至汽機(jī)高壓及中壓主蒸汽電動(dòng)門。在這個(gè)操作執(zhí)行過(guò)程中，高中壓旁路開(kāi)啟噴水減溫[4]，這樣能夠確保始終保持旁路后溫度和壓力的穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，與傳統(tǒng)火電機(jī)組相比，二拖一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組更加具有優(yōu)勢(shì)，其具有熱效率高、運(yùn)行管理維護(hù)方便、污染排放少等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠科學(xué)高效響應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)的調(diào)峰要求。因此，現(xiàn)代燃機(jī)電廠要充分發(fā)揮出該機(jī)組作用，采取優(yōu)化控制措施，確保其能夠適應(yīng)各種運(yùn)行狀況。

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