1、華能玉環(huán)電廠41000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)淺析1概述玉環(huán)電廠41000超超臨界燃煤火力發(fā)電機(jī)組:鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司(三菱重工業(yè)株式會(huì)社提供技術(shù)支持)設(shè)計(jì)的超超臨界變壓運(yùn)行直流鍋爐,采用型布置、單爐膛、低nxp主燃燒器和at燃燒技術(shù)、反向雙切園燃燒方式,爐膛采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁、循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)、一次中間再熱、調(diào)溫方式除煤/水比外,還采用煙氣分配擋板、燃燒器擺動(dòng)、噴水等方式.鍋爐采用平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊構(gòu)造,設(shè)計(jì)煤種為神府東勝煤,校核煤種為晉北煤,鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量2953t/h,主蒸汽額定溫度為605,主汽壓力27.56pa,再熱

2、蒸汽額定溫度為603,再熱壓力5.94pa.汽輪機(jī)由上海汽輪機(jī)廠(德國(guó)西門子公司提供技術(shù)支持)設(shè)計(jì)的一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī),額定參數(shù)26.25pa/600/600.發(fā)電機(jī)由上海發(fā)電機(jī)廠(德國(guó)西門子公司提供技術(shù)支持)設(shè)計(jì),額定參數(shù)1056va/27kv/1000,冷卻方式水-氫-氫.ds采用艾默生公司的vatin系統(tǒng),deh采用西門子公司的sppa-t3000系統(tǒng).單元機(jī)組采用協(xié)調(diào)控制.2超超臨界燃煤火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)我廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐側(cè)控制對(duì)象總的分為機(jī)爐協(xié)調(diào)、鍋爐跟隨、鍋爐輸入和鍋爐手動(dòng)四種運(yùn)行方式,同時(shí)鍋爐有濕態(tài)方式(汽水循環(huán)工況)和干態(tài)方式(

3、直流工況)兩種運(yùn)行方式,實(shí)際細(xì)分為八種運(yùn)行方式:機(jī)爐協(xié)調(diào)濕態(tài)、鍋爐跟隨濕態(tài)、鍋爐輸入濕態(tài)、鍋爐手動(dòng)濕態(tài)和機(jī)爐協(xié)調(diào)干態(tài)、鍋爐跟隨干態(tài)、鍋爐輸入干態(tài)、鍋爐手動(dòng)干態(tài).每種運(yùn)行方式的邏輯判斷詳見圖4(控制方式判斷邏輯).2.1負(fù)荷指令處理負(fù)荷指令處理回路見圖1.它主要完成目的負(fù)荷設(shè)定、一次調(diào)頻、上下負(fù)荷設(shè)定及限幅、升降負(fù)荷速率限制及負(fù)荷閉鎖增減等功能.在協(xié)調(diào)運(yùn)行方式下機(jī)組的目的負(fù)荷由運(yùn)行人員設(shè)定,或接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)來(lái)的中調(diào)指令.假如選擇了除協(xié)調(diào)方式外的方式,那么實(shí)際負(fù)荷指令自動(dòng)跟蹤發(fā)電機(jī)實(shí)際負(fù)荷.負(fù)荷變化率設(shè)定:負(fù)荷速率由運(yùn)行手動(dòng)給定或由負(fù)荷產(chǎn)生自動(dòng)的負(fù)荷變化率.負(fù)荷變化率的限制加在目的負(fù)荷信號(hào)上,

4、以消除負(fù)荷需求信號(hào)的突然變化.可以用手動(dòng)或自動(dòng)的方法設(shè)定負(fù)荷變化率.在自動(dòng)方式情況下,給出了由功率需求指令或鍋爐輸入指令所形成的自動(dòng)負(fù)荷變化率.在手動(dòng)方式情況下,運(yùn)行人員在畫面上手動(dòng)設(shè)定負(fù)荷變化率.作為速率限制條件還要考慮汽機(jī)應(yīng)力情況,由汽機(jī)應(yīng)力所引起的負(fù)荷率的上限送給負(fù)荷目的信號(hào).頻率偏置:一次調(diào)頻功能是機(jī)組的必備功能,并且不能隨意切投,電調(diào)機(jī)組無(wú)論在那種運(yùn)行方式下運(yùn)行都必須參與一次調(diào)頻.deh一般是將一次調(diào)頻信號(hào)直接迭加在調(diào)速汽門指令上.在協(xié)調(diào)方式下,由ds和deh共同完成一次調(diào)頻功能,這樣既保證了一次調(diào)頻的速度,又保證了機(jī)組參與一次調(diào)頻的持續(xù)性.頻率偏置只用于協(xié)調(diào)控制方式被選擇時(shí),并且考

5、慮主蒸汽壓力的修正,提供頻差的高/低和速率限制,防止鍋爐輸入控制需求指令的波動(dòng),以維持鍋爐在平安的范圍內(nèi)運(yùn)行.負(fù)荷的上下限制:目的負(fù)荷限幅上下限,由運(yùn)行人員在操作畫面上設(shè)定,對(duì)負(fù)荷需求信號(hào)的高值和低值的限制,并且只能在協(xié)調(diào)控制運(yùn)行方式下使用.經(jīng)過(guò)上下限制的負(fù)荷需求信號(hào)轉(zhuǎn)換成功率需求信號(hào)(d).2.2機(jī)爐協(xié)調(diào)控制回路2.2.1鍋爐主控回路鍋爐主控回路見圖2.在協(xié)調(diào)控制方式()下鍋爐輸入需求(bid)信號(hào)由功率需求信號(hào)(d)、功率偏向校正信號(hào)和主汽壓力修正信號(hào)組成.在鍋爐跟隨方式(bf)下由實(shí)際功率和主蒸汽壓力修正信號(hào)組成.在鍋爐輸入方式(bi)下,鍋爐輸入需求指令可由操作人員通過(guò)bid設(shè)定器來(lái)設(shè)

6、定.當(dāng)發(fā)生了rb工況時(shí),鍋爐輸入需求指令是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的rb目的負(fù)荷和負(fù)荷變化率產(chǎn)生的.在鍋爐手動(dòng)方式(bh)下,鍋爐輸入需求指令在干態(tài)運(yùn)行時(shí)根據(jù)給水流量(偏置)生成,而在濕態(tài)運(yùn)行時(shí)根據(jù)實(shí)際功率生成.鍋爐采用滑壓運(yùn)行方式,在各種工況下嚴(yán)格按照負(fù)荷-壓力曲線運(yùn)行,一般情況下不允許運(yùn)行人員干預(yù)汽壓設(shè)定.當(dāng)機(jī)組負(fù)荷指令在0-310之間為定壓方式,壓力定值為8.4pa;當(dāng)機(jī)組負(fù)荷指令在310-900之間為滑壓方式,壓力定值為8.4-27.56pa之間;當(dāng)機(jī)組負(fù)荷指令在900-1000之間為定壓方式,壓力定值為27.56pa.即在低、高負(fù)荷段為機(jī)組平安運(yùn)行考慮,采用定壓方式;在負(fù)荷中間段為機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性

7、考慮,采用滑壓方式.函數(shù)發(fā)生器f(x)根據(jù)負(fù)荷需求指令或鍋爐輸入指令整定出對(duì)應(yīng)的壓力定值,為防止壓力定值變化過(guò)快,設(shè)置速率限制模塊和遲延環(huán)節(jié).最終生成的鍋爐指令bid信號(hào)并行送給給水控制系統(tǒng)和燃料控制系統(tǒng),即鍋爐指令直接送給水主控,而鍋爐指令經(jīng)過(guò)水燃比修正后送燃料主控,燃料指令乘風(fēng)燃比(經(jīng)過(guò)氧量校正)送風(fēng)量控制.2.2.2汽機(jī)主控回路汽機(jī)主控回路見圖3.中選擇了協(xié)調(diào)控制方式()時(shí),汽機(jī)主控將跟隨機(jī)組主控和功率控制(發(fā)電機(jī)負(fù)荷),以便使實(shí)際功率與功率需求信號(hào)(d)相匹配,即為為功率控制.同時(shí)考慮修正功率功能也被考慮,就是用主汽壓力偏向來(lái)修正實(shí)際功率,并對(duì)汽機(jī)調(diào)速器閥功能給出某些限制.當(dāng)主汽壓力偏

8、向在協(xié)調(diào)控制運(yùn)行期間超出了預(yù)先確定的范圍(+/-0.7pa)時(shí),汽機(jī)主控將控制主汽壓力而不是功率,以穩(wěn)定鍋爐輸入與汽機(jī)輸出之間的平衡.這就是汽機(jī)調(diào)速器的超馳控制.在鍋爐輸入(bi)或鍋爐手動(dòng)(bh)方式下,通過(guò)單獨(dú)的主汽壓pi調(diào)節(jié)器,控制主汽壓以改良控制性能.批注yp1:刪除當(dāng)在協(xié)調(diào)控制方式()運(yùn)行時(shí),汽機(jī)主控切為手動(dòng),即切換為鍋爐跟隨方式(bf).最終生成的汽機(jī)指令信號(hào)(4-20a)通過(guò)硬接線送給deh.2.3協(xié)調(diào)控制方式2.3.1機(jī)爐協(xié)調(diào)方式()這是機(jī)組正常運(yùn)行方式.把機(jī)組負(fù)荷需求指令(就是功率需求)送給鍋爐和汽機(jī),以便使輸入給鍋爐的能量能與汽機(jī)的輸出能量相匹配.汽輪發(fā)電機(jī)控制將直接跟隨(

9、功率)需求指令.鍋爐輸入控制在干態(tài)方式時(shí)跟隨經(jīng)主蒸汽壓力偏向修正的需求指令,在濕態(tài)方式運(yùn)行時(shí)直接跟隨需求指令.期望在這種方式下能穩(wěn)定運(yùn)行,因?yàn)槠麢C(jī)調(diào)速器的閥門能快速響應(yīng)需求指令,因此也會(huì)快速改變鍋爐負(fù)荷.這種控制方式可以極大地滿足電網(wǎng)的需求.為了投入?yún)f(xié)調(diào)控制()運(yùn)行方式,不僅要把鍋爐輸入控制和汽機(jī)主控投入自動(dòng)運(yùn)行,而且還要把所有的主要控制回路都投入自動(dòng)運(yùn)行,諸如給水、燃料量、風(fēng)量和爐膛壓力控制等.在這種方式下,水燃料比(fr)控制在干態(tài)時(shí)為汽水別離器入口溫度(tsi)過(guò)熱比率的控制,濕態(tài)時(shí)為fr自動(dòng)或高壓汽機(jī)旁路(hp-tb)閥主汽壓自動(dòng)控制.2.3.2鍋爐跟蹤方式(bf)汽機(jī)主控在協(xié)調(diào)控制方

10、式()運(yùn)行期間切換到手動(dòng)時(shí),運(yùn)行方式就會(huì)從方式切換到bf方式.在這種運(yùn)行方式下,機(jī)組負(fù)荷由操作人員手動(dòng)設(shè)定,鍋爐的需求指令由邏輯自動(dòng)生成.鍋爐主控在干態(tài)方式時(shí)控制主蒸汽壓力(這個(gè)主蒸汽壓力信號(hào)是用實(shí)際的信號(hào)修正的),并且實(shí)際的信號(hào)跟蹤需求信號(hào);濕態(tài)時(shí)bid跟隨d(速率限制).水燃料比(fr)控制在干態(tài)時(shí)為水別離器入口溫度(tsi)過(guò)熱.2.4協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的平安保護(hù)功能我廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了rb和負(fù)荷閉鎖功能.2.4.1負(fù)荷閉鎖增減負(fù)荷增/減閉鎖功能的作用就是維持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行,它是機(jī)組控制系統(tǒng)保護(hù)功能的一局部.假如某些子控制回路(如汽機(jī)調(diào)速器、給水、燃料和風(fēng))的指令輸出在協(xié)調(diào)控制方式/鍋爐控制輸

11、入方式下超過(guò)了其控制范圍的限制值,那么機(jī)組就不能穩(wěn)定運(yùn)行,因此在以下條件下閉鎖負(fù)荷指令增:汽機(jī)主控指令高限;機(jī)組負(fù)荷高限;燃料指令高限;風(fēng)量指令高限;給水泵指令高限;給水泵過(guò)負(fù)荷;給水指令大于燃料穿插限制;燃料指令大于風(fēng)量穿插限制;燃料指令大于給水穿插限制;頻差大于0.3hz.在以下條件下在閉鎖負(fù)荷指令減:汽機(jī)主控指令低限;機(jī)組負(fù)荷低限;燃料指令低限;風(fēng)量指令低限;給水指令低限;省煤器保護(hù);給水指令小于燃料穿插限制;風(fēng)量指令大于燃料穿插限制;頻差大于-0.3hz.當(dāng)負(fù)荷增/減閉鎖條件存在時(shí),負(fù)荷變化率被強(qiáng)迫設(shè)置為零,并且閉鎖負(fù)荷增減.直到相關(guān)的子控制回路回復(fù)到其控制的范圍內(nèi),閉鎖功能才復(fù)位,此

12、時(shí)才允許機(jī)組增減負(fù)荷.2.4.2rb功能機(jī)組運(yùn)行時(shí),當(dāng)主要輔機(jī)突然發(fā)生故障,造成機(jī)組承當(dāng)負(fù)荷才能下降,要求機(jī)組的負(fù)荷指令處理裝置將機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷指令迅速降到機(jī)組所能承當(dāng)?shù)某潭?這種輔機(jī)故障引起機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令的快速下降稱為快速減負(fù)荷,簡(jiǎn)稱rb(runbak).rb功能使機(jī)組在主要輔機(jī)跳閘,出力達(dá)不到設(shè)定負(fù)荷要求時(shí),自動(dòng)將負(fù)荷快速穩(wěn)定地降到機(jī)組允許的負(fù)荷設(shè)定點(diǎn)上,從而使機(jī)組在一個(gè)較低的負(fù)荷點(diǎn)維持平安穩(wěn)定地運(yùn)行,防止停機(jī)或設(shè)備損壞事故的發(fā)生.rb負(fù)荷返回的速率以及所應(yīng)返回到的新的負(fù)荷程度與發(fā)生故障的輔機(jī)有關(guān).我廠設(shè)計(jì)的rb功能有:(1)兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行,其中一臺(tái)跳閘;(2)兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行,其中一臺(tái)跳

13、閘;(3)兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行,其中一臺(tái)跳閘;(4)兩臺(tái)空預(yù)器運(yùn)行,其中一臺(tái)跳閘;(5)兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行,其中一臺(tái)跳閘;(6)制粉系統(tǒng)根據(jù)情況分為跳一套、兩套制粉系統(tǒng)或更多.在rb工況下,自動(dòng)選擇鍋爐輸入控制方式(bi),根據(jù)rb的內(nèi)容在鍋爐輸入方式下以預(yù)先設(shè)定的目的值和變化率來(lái)減少鍋爐的輸入需求指令,直到機(jī)組負(fù)荷到達(dá)電廠余下的輔機(jī)設(shè)備出力的程度.為了產(chǎn)生一個(gè)迅速減少的鍋爐輸入需求指令,鍋爐輸入指令去的每個(gè)子回路(給水控制、燃料和風(fēng)量控制和爐膛壓力控制)必須處于自動(dòng)運(yùn)行方式.此外,為了到達(dá)快速穩(wěn)定壓力控制以防止由于鍋爐輸入變化造成主蒸汽壓力波動(dòng)的目的,還要求汽機(jī)主控處于自動(dòng)運(yùn)行方式.3在調(diào)試中應(yīng)

14、注意的問(wèn)題(1)在調(diào)試前應(yīng)嚴(yán)格按照廠家的設(shè)計(jì)原理仔細(xì)檢查控制系統(tǒng)組態(tài):檢查功率形成回路、負(fù)荷變化率回路、負(fù)荷上下限回路及閉鎖增減邏輯;檢查主蒸汽壓力設(shè)定點(diǎn)變化速率回路、負(fù)荷壓力曲線;檢查系統(tǒng)工作切換邏輯等.并確認(rèn)現(xiàn)組態(tài)邏輯與設(shè)計(jì)的完全吻合.(2)在靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題:靜態(tài)參數(shù)整定,檢查各功能塊的靜態(tài)參數(shù)、上下報(bào)警設(shè)置、偏向報(bào)警限值.開環(huán)試驗(yàn),檢查信號(hào)流程和方向、調(diào)節(jié)器方向、手自動(dòng)無(wú)擾切換、跟蹤、動(dòng)作方向、連鎖、越限報(bào)警、工作方式之間的無(wú)擾切換.必須保證上述邏輯的正確無(wú)誤.(3)要以全局的觀點(diǎn)對(duì)待協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的投入.在投入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)之前,必須逐步投入各控制子回路,如給水、燃料、水燃比、風(fēng)、爐膛負(fù)壓、主汽溫、再熱汽溫等控制,并且確保這些回路自動(dòng)控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定,才允許逐步進(jìn)展帶負(fù)荷的deh特性試驗(yàn)、燃料量變動(dòng)試驗(yàn)、系統(tǒng)的整定和投入,最終進(jìn)展變負(fù)荷的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)試驗(yàn).3在調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)在調(diào)試前應(yīng)嚴(yán)格按照廠家的設(shè)計(jì)原理仔細(xì)檢查控制系統(tǒng)組態(tài):檢查功率形成回路、負(fù)荷變化率回路、負(fù)荷上下限回路及閉鎖增減邏輯;檢查主蒸汽壓力設(shè)定點(diǎn)變化速率回路、負(fù)荷壓力曲線;檢查系統(tǒng)工作切換邏輯等.并確認(rèn)現(xiàn)組態(tài)邏輯與設(shè)計(jì)的完全吻合.(2)在靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題:靜態(tài)參數(shù)整定,檢查各功能塊的靜態(tài)參數(shù)、