1000MW超超臨界機(jī)組集控技術(shù)的研究與應(yīng)用

鄭鎮(zhèn)暉

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東惠州，516000）

0 引言

廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司一期工程1.2機(jī)組為我國上海電氣集團(tuán)1000MW超超臨界機(jī)組。設(shè)計(jì)投產(chǎn)之初，主要承擔(dān)電網(wǎng)基本負(fù)荷運(yùn)行，但在目前電網(wǎng)新運(yùn)營形勢(shì)下，需具備相當(dāng)調(diào)峰能力，在特殊工況下，甚至需深度調(diào)峰運(yùn)行。新形勢(shì)下，對(duì)老機(jī)組帶來新考驗(yàn)，同時(shí)也累積出更新的運(yùn)行集控經(jīng)驗(yàn)，例如機(jī)組啟停更為頻繁，調(diào)峰幅度更大，負(fù)荷響應(yīng)更快，環(huán)保排放指標(biāo)更苛刻?，F(xiàn)將該類型機(jī)組在新形勢(shì)下所遇各特殊異常事件及原因作詳細(xì)分析探討。

1 電除塵系統(tǒng)異常事故

1.1 電除塵系統(tǒng)異常事故分析原因

機(jī)組滿負(fù)荷出力時(shí)，電除塵出力異常（效率驟降或進(jìn)水導(dǎo)致電場(chǎng)跳閘）。

1.2 電除塵系統(tǒng)異常事故處理措施

（1）機(jī)組滿足吹灰條件時(shí)，聯(lián)系化環(huán)人員，及時(shí)投入吹灰。吹灰時(shí)機(jī)控制在整點(diǎn)開始十五分鐘內(nèi)。若電除塵出力異常時(shí)，立即停止吹灰，并立即匯報(bào)值長(zhǎng)。

（2）鍋爐煙塵排放濃度偏高時(shí)，進(jìn)行引風(fēng)機(jī)出力偏置設(shè)置，減少故障側(cè)電除塵煙氣量，但兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)電流偏差控制不超過50A，同時(shí)注意監(jiān)視引風(fēng)機(jī)本體運(yùn)行，防止引風(fēng)機(jī)失速。

（3）當(dāng)單側(cè)電除塵因故障造成吸收塔入口煙塵大于80mg/Nm3（3min均值）或凈煙氣煙塵濃度折算值超過10mg/Nm3（3min均值），存在小時(shí)均值超過10mg/Nm3的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)降負(fù)荷處理，通過降負(fù)荷等措施短時(shí)間內(nèi)如無法將煙塵控制到合格范圍內(nèi)，應(yīng)快速停運(yùn)對(duì)應(yīng)側(cè)風(fēng)組，保證煙塵小時(shí)均值不超限。

1.3 機(jī)組快速降負(fù)荷注意事項(xiàng)

（1）RB功能投入，手動(dòng)急停上兩層磨煤機(jī)，保留ABD或ACD磨煤機(jī)運(yùn)行；

（2）檢查RB動(dòng)作正常；機(jī)組切至TF方式、鍋爐主控指令減至550MW、爐膛壓力、風(fēng)量控制正常、等離子拉弧正常、檢查給水量平穩(wěn)下降、確認(rèn)機(jī)組負(fù)荷平穩(wěn)下降；

（3）機(jī)組負(fù)荷降至620MW后，RB復(fù)位。繼續(xù)控制給煤量與給水量降負(fù)荷，并設(shè)置風(fēng)組出力偏置（降低電除塵故障側(cè)出力）；

（4）防止空預(yù)器卡塞，在降低停運(yùn)側(cè)風(fēng)機(jī)出力前，退出兩臺(tái)空預(yù)器的密封間隙調(diào)整裝置。并聯(lián)系設(shè)備部，做好風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)制動(dòng)準(zhǔn)備；

（5）防止風(fēng)組停運(yùn)過程中RB誤發(fā)，風(fēng)機(jī)停運(yùn)前應(yīng)將機(jī)組RB退出（風(fēng)機(jī)停運(yùn)后負(fù)荷高于600MW機(jī)組RB將觸發(fā)），并退出氧量自動(dòng)，關(guān)閉送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)擋板。

（6）風(fēng)組停運(yùn)順序?yàn)椋阂淮物L(fēng)機(jī)-送風(fēng)機(jī)-引風(fēng)機(jī)-空預(yù)器；

一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)前，注意防止磨煤機(jī)堵磨，提前將磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速降低（偏置-20），增加磨煤機(jī)液壓加載力偏置（偏置+20）；風(fēng)組停運(yùn)時(shí)，注意停運(yùn)對(duì)應(yīng)側(cè)脫硝系統(tǒng)；風(fēng)組停運(yùn)后，及時(shí)關(guān)閉空預(yù)器進(jìn)出口擋板，保持空預(yù)器轉(zhuǎn)動(dòng)；風(fēng)組停運(yùn)后，注意監(jiān)視運(yùn)行風(fēng)機(jī)出力，防止風(fēng)機(jī)過流；機(jī)組降負(fù)荷后，注意監(jiān)視運(yùn)行側(cè)脫硝入口溫度，及時(shí)投入0抽。

2 機(jī)組調(diào)峰啟動(dòng)異常范例

2.1 異常概況

2020年10月01日平海電廠1號(hào)機(jī)組調(diào)峰停運(yùn)，經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，與中調(diào)溝通后，啟動(dòng)1號(hào)機(jī)組。為適應(yīng)電力市場(chǎng)的需求，10月3日23:00接到中調(diào)啟動(dòng)指令后，部門立即組織協(xié)調(diào)人員恢復(fù)和啟動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)過多方連夜努力，10月04日09:30，1號(hào)爐具備點(diǎn)火條件；與中調(diào)溝通后，12:02，1號(hào)爐點(diǎn)火成功；17:05，1號(hào)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)；19：58，投入脫硝系統(tǒng)；21:01，投入機(jī)組CCS協(xié)調(diào)控制及RB；22:08，投入AGC，機(jī)組具備帶滿負(fù)荷能力交系統(tǒng)調(diào)度。

具體啟動(dòng)曲線如下：

本次機(jī)組啟動(dòng)為1號(hào)爐調(diào)峰停運(yùn)后冷態(tài)啟動(dòng)。接到開機(jī)指令后，運(yùn)行人員立即聯(lián)系設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)行工作收尾，結(jié)束工作票。同時(shí)，安排各加班人員入廠協(xié)助進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)及機(jī)組啟動(dòng)工作。

沖轉(zhuǎn)前中壓主汽閥前溫度上升較慢，經(jīng)多次開關(guān)主汽閥和提高再熱器壓力，加強(qiáng)疏水，中壓主汽閥前溫度上升明顯加快，啟機(jī)總體進(jìn)程較為順利?？勺鳛榈湫?000MW超超臨界機(jī)組快速調(diào)峰啟動(dòng)案例分析。

在此次啟動(dòng)中，出現(xiàn)中壓主汽閥前溫度上升緩慢，影響汽機(jī)沖轉(zhuǎn)走步時(shí)間，是大部分該類型機(jī)組調(diào)峰啟動(dòng)容易出現(xiàn)的問題。

2.2 異常原因

（1）本次汽機(jī)高調(diào)閥處溫度266℃，不需要進(jìn)行暖閥，采用主汽壓大于2Mpa后執(zhí)行暖閥程序走了兩次，每次投入暖閥主汽門開啟后檢測(cè)到調(diào)閥溫度大于210℃后立即關(guān)閉主汽門，由于主汽閥前疏水點(diǎn)與閥門間區(qū)域疏水量小，該處溫度上升緩慢。

（2）通知并網(wǎng)時(shí)間由原來的20:00以后突然提前至17:00，升溫升壓速率突然加快，疏水時(shí)間不足，為保證溫升率不超過2℃/min，加煤速度偏慢。

2.3 采取措施及防范

（1）發(fā)現(xiàn)中壓主汽閥前溫度上升緩慢后，多次執(zhí)行暖閥步序，加強(qiáng)管道內(nèi)蒸汽流通量，溫升效果明顯。

（2）通過調(diào)整高低旁開度，調(diào)整再熱器壓力升降擾動(dòng)，促進(jìn)疏水。

（3）適當(dāng)提高再熱器壓力，保證1.6Mpa以上，確保疏水暢通

圖2 1號(hào)機(jī)組啟動(dòng)缸溫曲線

3 典型1000MW超超臨界機(jī)組停運(yùn)操作范例

3.1 案例概況

2021年01月29日，1號(hào)機(jī)組C修停運(yùn)。本次停機(jī)爐側(cè)主汽溫降至534℃，再熱蒸汽溫降至517℃，機(jī)組解列，手動(dòng)MFT，鍋爐悶爐。01月29日20:14退出1B汽泵運(yùn)行；20:22分1號(hào)機(jī)負(fù)荷425MW退出CCS，切TF模式；20:34汽輪機(jī)打閘，發(fā)電機(jī)解列滅磁；20:38鍋爐MFT；20:48鍋爐吹掃完成，停運(yùn)風(fēng)組；22:34盤車投入正常，盤車轉(zhuǎn)速73rpm，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子惰走120分鐘。整個(gè)機(jī)組停運(yùn)過程脫硝未退出，順利完成停機(jī)前制定的各項(xiàng)目標(biāo)。

這里需特別說明，在目前我國環(huán)保排放要求日益嚴(yán)格前提下，機(jī)組停運(yùn)時(shí)，需特別考慮污染物排放（尤其是NOx排放）情況，如存在排放超標(biāo)，需立即打閘機(jī)組。所以，判斷機(jī)組停運(yùn)是否安全順利標(biāo)準(zhǔn)，污染物排放是一個(gè)重要指標(biāo)。本次中調(diào)正式下達(dá)停機(jī)指令離機(jī)組打閘時(shí)間較短，給燒空原煤倉和滑降主再熱汽溫的時(shí)間比較倉促，但班組內(nèi)各崗位人員分工明確，配合恰當(dāng)，各項(xiàng)工作安排較為順利，圓滿完成了本次停機(jī)任務(wù)，但其中亦遇到磨煤機(jī)斷煤和退泵過程給水波動(dòng)異常情況，可作為機(jī)組停運(yùn)典型范例。其中機(jī)組停運(yùn)曲線如下。

3.2 停機(jī)過程存在問題及原因

3.2.1 C磨突然斷煤

原因：C磨原煤倉料位計(jì)顯示失真，顯示煤量138噸，實(shí)際煤倉已燒空，導(dǎo)致C給煤機(jī)煤量突然快速下降直至斷煤。

圖3 組停運(yùn)曲線

防范措施及整改情況：1C原煤倉料位計(jì)填寫缺陷單，提醒檢修人員對(duì)該測(cè)點(diǎn)檢修，提高測(cè)量準(zhǔn)確性，為運(yùn)行操作提供真實(shí)數(shù)據(jù)。立即加大其他運(yùn)行中A、E磨煤機(jī)出力至73噸，保證總煤量基本穩(wěn)定，保證鍋爐燃燒穩(wěn)定。另外，針對(duì)原煤倉料位計(jì)顯示不準(zhǔn)確，做好事故預(yù)想，防止突然斷煤。

3.2.2 退出1B汽泵，給水流量波動(dòng)大，過熱度快速上漲

原因：1C磨煤機(jī)斷煤，要求快速退出1B汽泵，1A汽泵出力未同步增大，造成給水流量由1200t/h減至1035t/h，過熱度快速上漲。

防范措施及整改情況：降低1B汽泵出力時(shí)，監(jiān)視1A汽泵出力同步增大，保證給水流量穩(wěn)定。過熱度快速上漲時(shí)，及時(shí)解除1A汽泵自動(dòng)，手動(dòng)增加轉(zhuǎn)速，保證給水流量。

4 防范系統(tǒng)振蕩組織措施及技術(shù)措施

由于我單位機(jī)組與500kV系統(tǒng)接入，為保證1、2號(hào)機(jī)組及電網(wǎng)安全運(yùn)行，防止因大功率發(fā)電機(jī)非同期并列或失磁等原因引起的系統(tǒng)振蕩，以及針對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的電網(wǎng)振蕩能夠及時(shí)正確地進(jìn)行處理，需進(jìn)行相關(guān)技術(shù)總結(jié)，用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)具體操作。

4.1 運(yùn)行中采取防止功率振蕩措施

發(fā)電機(jī)并網(wǎng)操作必須采用自動(dòng)準(zhǔn)同期方式，嚴(yán)格執(zhí)行操作票制度，安排有操作經(jīng)驗(yàn)的電氣專業(yè)監(jiān)護(hù)人進(jìn)行監(jiān)護(hù)。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中勵(lì)磁方式應(yīng)采用AVR模式運(yùn)行，自動(dòng)備用通道應(yīng)保證能夠自動(dòng)切換操作。正常運(yùn)行中應(yīng)保證發(fā)變組保護(hù)、線路保護(hù)按規(guī)定投入；功角測(cè)量裝置、電網(wǎng)安全穩(wěn)控裝置、失步解列裝置、故障錄波裝置等要按中調(diào)命令投入。運(yùn)行人員應(yīng)按照巡回檢查制度對(duì)裝置、設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)通知有關(guān)人員處理。

運(yùn)行值班過程中認(rèn)真監(jiān)盤，精神集中，嚴(yán)格按照調(diào)度命令調(diào)整機(jī)組出力。因系統(tǒng)事故，電壓劇烈波動(dòng)等引起發(fā)電機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和強(qiáng)行勵(lì)磁動(dòng)作，在允許的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行人員認(rèn)真監(jiān)視其動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)電壓異常及時(shí)匯報(bào)中調(diào)和相關(guān)專業(yè)人員。若發(fā)電機(jī)失磁，應(yīng)立即降低發(fā)電機(jī)有功出力，檢查失磁原因迅速恢復(fù)勵(lì)磁；若不能恢復(fù)應(yīng)解列發(fā)電機(jī)。若發(fā)電機(jī)失磁，發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作，按機(jī)組緊急停運(yùn)處理。

4.2 功率振蕩事故處理

電網(wǎng)同步振蕩和異步振蕩的判別和處理進(jìn)行系統(tǒng)振蕩事故處理，首先判斷出是同步振蕩還是異步振蕩，兩者發(fā)生均會(huì)出現(xiàn)電氣量擺動(dòng)，但也有明顯的區(qū)別。

同步振蕩特點(diǎn)是：各機(jī)組電氣量以平均值為中心振蕩，不過零；振蕩周期穩(wěn)定清晰不變，擺動(dòng)頻率低，一般在0.2-2.0HZ；表數(shù)波動(dòng)平緩無跳變，機(jī)組振動(dòng)較小，觀察電壓及頻率的變化可以估算振蕩周期；中樞點(diǎn)電壓保持較高水平一般不低于80%，同步振蕩出現(xiàn)各機(jī)組仍保持同步運(yùn)行，頻率基本相同。

4.3 同步振蕩的現(xiàn)象及處理

原因：發(fā)電機(jī)失磁或低勵(lì)引起；人員誤操作或保護(hù)誤動(dòng)引起；汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障。

現(xiàn)象：定子電流表數(shù)往復(fù)擺動(dòng)，通常電流超過額定值。定子電壓表數(shù)劇烈擺動(dòng)，通常電壓指示降低。有、無功功率表數(shù)劇烈擺動(dòng)。轉(zhuǎn)子電流表數(shù)在正常值附近擺動(dòng)。發(fā)電機(jī)發(fā)出有節(jié)奏的響聲，且與表數(shù)擺動(dòng)合拍。如發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)同步振蕩，發(fā)電機(jī)表數(shù)與系統(tǒng)表數(shù)擺動(dòng)一致，如發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)發(fā)生異步振蕩，發(fā)電機(jī)表數(shù)和系統(tǒng)表數(shù)擺動(dòng)相反，失步保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，故障錄波器動(dòng)作。發(fā)電機(jī)電壓、母線電壓波動(dòng)并保持較高水平（一般不低于80%）。發(fā)電機(jī)有功、無功在正常值附近波動(dòng)，機(jī)組振動(dòng)小，振動(dòng)節(jié)奏和表數(shù)波動(dòng)合拍，發(fā)電機(jī)頻率在正常值附近波動(dòng)，振動(dòng)周期清晰，波動(dòng)頻率一般在0.2-2.0HZ范圍。同步振蕩一般沒有機(jī)組保護(hù)動(dòng)作。高、中壓調(diào)閥擺動(dòng)頻繁且幅度大。

處理措施：立即將發(fā)現(xiàn)的情況匯報(bào)中調(diào)。確認(rèn)機(jī)組發(fā)生振蕩，立即退出機(jī)組CCS，轉(zhuǎn)“手動(dòng)”模式。如汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)故障，應(yīng)立即現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)閥門位移傳感器故障，應(yīng)緊急關(guān)閉故障閥門，同時(shí)關(guān)閉該閥門油動(dòng)機(jī)進(jìn)油門，盡快平息波動(dòng)。依據(jù)情況立即增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓，必要時(shí)可適當(dāng)降低發(fā)電機(jī)有功。若振蕩發(fā)生在機(jī)組啟動(dòng)或停機(jī)過程，應(yīng)立即暫停操作。若發(fā)電機(jī)組非同期并網(wǎng)、勵(lì)磁系統(tǒng)異常等強(qiáng)迫振蕩引起的同期振蕩，應(yīng)立即消除上述故障，如一時(shí)無法消除，則應(yīng)解列發(fā)電機(jī)組。在采取以上措施后，應(yīng)報(bào)告調(diào)度值班人員，聽候調(diào)度指令。系統(tǒng)振蕩恢復(fù)同步過程中，有關(guān)參數(shù)指示值波動(dòng)減慢，波動(dòng)幅度逐漸減小至消失，頻率差逐漸減小至消失。

4.4 異步振蕩的現(xiàn)象及處理

異步振蕩的特點(diǎn)是各機(jī)組電氣量擺動(dòng)頻率較高，振蕩周期不清晰，表數(shù)顯示跳變，機(jī)組發(fā)出不正常的、有節(jié)奏轟鳴聲；定子電流、機(jī)組功率振幅很大，過零；線路電氣量出現(xiàn)較高頻率擺動(dòng)，振動(dòng)中心電壓變化很大；異步振蕩出現(xiàn)時(shí)各機(jī)組已不能保持同步運(yùn)行出現(xiàn)一定的頻率差。

原因：由于系統(tǒng)故障引起。發(fā)電機(jī)失磁或低勵(lì)引起。人員誤操作或保護(hù)誤動(dòng)引起。

現(xiàn)象：發(fā)電機(jī)定子電流指示往復(fù)擺動(dòng)，并超過正常值。轉(zhuǎn)子電流表數(shù)變動(dòng)較大。發(fā)電機(jī)電壓、母線電壓劇烈變動(dòng)，通常電壓指示降低。發(fā)電機(jī)有功、無功指示劇烈擺動(dòng)，同時(shí)發(fā)出不正常的有節(jié)奏的轟鳴聲且與表數(shù)擺動(dòng)合拍，機(jī)組振動(dòng)較大。線路電壓電流變化較大振蕩中心的電壓變化最大，各機(jī)組不能保持同步運(yùn)行；頻率變化大，而且出現(xiàn)一定的頻率差。異步振蕩一般伴有保護(hù)動(dòng)作。如發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)同步振蕩，發(fā)電機(jī)表數(shù)與系統(tǒng)表數(shù)擺動(dòng)一致，如發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)發(fā)生異步振蕩，發(fā)電機(jī)表數(shù)和系統(tǒng)表數(shù)擺動(dòng)相反，失步保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，故障錄波器動(dòng)作。

處理：立即將發(fā)現(xiàn)的情況匯報(bào)中調(diào)。退出 CCS，若頻率升高，可減少機(jī)組有功出力；若頻率降低，可增加機(jī)組出力，直至振蕩消除，在振蕩平息前不得投入 CCS。如果振蕩原因由系統(tǒng)引起，增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。當(dāng)采用自動(dòng)勵(lì)磁時(shí)，嚴(yán)禁干擾勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作。根據(jù)振蕩情況，立即增加發(fā)電機(jī)無功出力，增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，盡量使母線電壓運(yùn)行在允許值上限，根據(jù)中調(diào)及值長(zhǎng)命令執(zhí)行。如果振蕩原因是由于發(fā)電機(jī)誤并列引起，或因發(fā)電機(jī)失磁引起的系統(tǒng)振蕩，立即將發(fā)電機(jī)解列。如果發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)發(fā)生振蕩，失步保護(hù)未動(dòng)作，應(yīng)立即將發(fā)電機(jī)解列。 系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)未經(jīng)調(diào)度員的許可，不得將發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)中解列。若振蕩發(fā)生在機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，應(yīng)立即解列發(fā)電機(jī)。系統(tǒng)異步振蕩恢復(fù)時(shí)有關(guān)參數(shù)指示值波動(dòng)減慢，波動(dòng)幅度減小逐漸消失，頻率差逐漸減小至消失。