660MW超超臨界機(jī)組RB試驗分析

萬俊松，廖江龍，游勇華，方 吉吉

（1.江西電力科學(xué)研究院，江西 南昌 330096 2.江西景德鎮(zhèn)發(fā)電廠，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

超超臨界直流機(jī)組RB功能對機(jī)組的整體性能及自動化水平的提高具有重大意義，而且從客觀上來說具有相當(dāng)大的技術(shù)難度。隨著超超臨界機(jī)組的日益增多及在電網(wǎng)中地位的日益重要，RB功能的正常投運直接關(guān)系著電網(wǎng)的安全。

目前國內(nèi)RB的研究主要集中在兩個方面：一方面是對原設(shè)計熱力系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化，缺點是系統(tǒng)改造復(fù)雜，投入成本高，實施難度大。另一方面是對控制系統(tǒng)及相關(guān)邏輯的改進(jìn)和優(yōu)化。其缺點是軟件的移植性較差，必須根據(jù)不同的控制對象來具體實施，同時需要大量的試驗來驗證。本文側(cè)重于從控制系統(tǒng)優(yōu)化的角度進(jìn)行相關(guān)分析。

1 RB功能設(shè)計

景德鎮(zhèn)發(fā)電廠2號660 MW超超臨界機(jī)組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐，汽機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司制造的超超臨界壓力汽輪機(jī)，超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)。機(jī)組的監(jiān)視與控制部分主要由北京日立控制系統(tǒng)有限公司提供的HIACS-5000M集散控制系統(tǒng)（DCS）來實現(xiàn)。

其RB功能設(shè)計6種異常工況，即單臺磨煤機(jī)跳閘、兩臺磨煤機(jī)跳閘、單臺送風(fēng)機(jī)/引風(fēng)機(jī)跳閘、單臺一次風(fēng)機(jī)跳閘、單臺空預(yù)器跳閘、單臺汽動給水泵跳閘。當(dāng)多臺輔機(jī)跳閘時，以鍋爐出力下降最大的RB工況為機(jī)組RB實施工況。RB發(fā)生時，機(jī)組從AGC或CCS控制方式切換到機(jī)跟爐(TF)方式運行，進(jìn)行機(jī)調(diào)壓控制，依次跳閘F、E、D磨煤機(jī)，最低維持三臺磨運行，快速投運油槍為緊急投油，直接發(fā)指令開油閥。RB發(fā)生時，機(jī)前壓力定值回路根據(jù)不同RB工況，確定主汽壓力控制的目標(biāo)值，在到達(dá)目標(biāo)值之前主汽壓力控制采用純滑壓運行，即汽機(jī)調(diào)門調(diào)節(jié)壓力，且調(diào)門禁止增。鍋爐煤量調(diào)節(jié)器指令以不同RB工況降至機(jī)組最大限制負(fù)荷所對應(yīng)的目標(biāo)預(yù)計煤量。同時自動減少送風(fēng)量及給水流量，改變汽機(jī)調(diào)門開度，最終使機(jī)組實際負(fù)荷迅速下降至相應(yīng)負(fù)荷，并維持該負(fù)荷運行，RB目標(biāo)參數(shù)見表1。

表1 RB目標(biāo)參數(shù)

2 RB試驗情況及分析

2號機(jī)組爐膛壓力保護(hù)定值為+2.5kPa和-2.5kPa，在機(jī)組RB過程中，由于磨煤機(jī)連續(xù)跳閘，燃料量迅速減少，爐膛內(nèi)煙氣溫度降低，造成爐膛內(nèi)壓力急劇下降[1]；尤其是單臺一次風(fēng)機(jī)跳閘RB時，由于一次風(fēng)母管壓力下降較多，使得爐膛內(nèi)給粉量嚴(yán)重不足，爐膛負(fù)壓下降幅度較大。圖1為單臺一次風(fēng)機(jī)跳閘RB試驗主要參數(shù)曲線。

圖1 單臺一次風(fēng)機(jī)跳閘RB試驗主要參數(shù)曲線

RB試驗的主要數(shù)據(jù)見表2。

表2 2號機(jī)組RB主要參數(shù)變化情況

從圖1和表2可看出，機(jī)組RB過程中爐膛內(nèi)壓力急劇下降，尤其是一次風(fēng)機(jī)RB時，由于一次風(fēng)母管壓力下降較多，使得爐膛內(nèi)給粉量嚴(yán)重不足，爐膛負(fù)壓下降幅度較大。

3 RB控制策略優(yōu)化

3.1 爐膛壓力控制

送、引風(fēng)機(jī)RB試驗中，爐膛壓力最高至478.53 Pa。為減小爐膛壓力調(diào)節(jié)的正向偏差，除了進(jìn)一步加強(qiáng)引風(fēng)機(jī)前饋控制的作用之外，還在送、引風(fēng)機(jī)RB發(fā)生后，加強(qiáng)了風(fēng)煤比的變化速率，讓送風(fēng)量能更加快速地響應(yīng)煤量變化，以保證爐內(nèi)燃燒良好和爐內(nèi)壓力穩(wěn)定。

圖2 送、引風(fēng)機(jī)RB風(fēng)煤比變化速率邏輯

此外，為了避免送、引風(fēng)機(jī)發(fā)生過電流和喘振等現(xiàn)象，以及為了改善送、引風(fēng)機(jī)RB中爐膛壓力的調(diào)節(jié)品質(zhì)，通過觀察試驗過程和結(jié)果，對RB后運行且投入自動的風(fēng)機(jī)的開度進(jìn)行限幅，將送風(fēng)機(jī)動葉調(diào)節(jié)輸出上限由68%降低為64%，引風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)節(jié)輸出上限由92%增加為94%。

3.2 水煤比控制

2號機(jī)組采用的是燃料控制煤水比策略。由于汽溫對給水的動態(tài)響應(yīng)快于汽溫對燃料量的動態(tài)響應(yīng)，故針對不同負(fù)荷狀況，增加了響應(yīng)燃料量變化的給水指令的給水時間常數(shù)，使給水遲于燃料量變化，進(jìn)而有效改進(jìn)超超臨界機(jī)組煤水比控制，從而減少主汽溫度的動態(tài)變化，補(bǔ)償燃料量對負(fù)荷的遲延。

RB時，水煤比容易失調(diào)使得鍋爐局部受熱面溫度超溫致鍋爐MFT，為了解決超超臨界機(jī)組在煤水比合理有效匹配方面難控制的特點，增加了給水流量指令接收RB模式下的設(shè)定回路，在多次試驗后獲取了適合RB模式下的給水流量設(shè)定值回路（汽動給水泵跳閘RB除外）。給水流量設(shè)定值回路中，不同負(fù)荷變化時對應(yīng)給水慣性延遲時間常數(shù)曲線如圖3所示。

圖3 負(fù)荷變化時給水慣性延遲時間常數(shù)

此外，在汽動給水泵RB試驗中，發(fā)現(xiàn)輔汽聯(lián)箱蓄能比較小，在RB動作后剩余運行的一臺小機(jī)波動比較大，再沖轉(zhuǎn)另一臺小機(jī)時，給水流量波動比較大，對機(jī)組運行安全造成較大影響。建議正常運行時2臺汽機(jī)給水泵均用四抽用汽，在RB動作后，可采用輔汽沖轉(zhuǎn)一臺小機(jī)，穩(wěn)定后再切換到四抽用汽。

3.3 主汽壓力控制

RB后，如果壓力設(shè)定下降速率過快，機(jī)組將維持相對高負(fù)荷狀態(tài)，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度較大，透支鍋爐蓄熱，降低主蒸汽溫度。如果壓力設(shè)定下降速率過慢，機(jī)組將維持相對低負(fù)荷狀態(tài)，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度較小，冷再蒸汽流量會顯著減少，并影響中、低壓缸的抽汽量，從而影響汽泵的運行[2]。

為了通過控制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度控制鍋爐與汽輪機(jī)之間的能量平衡，對主蒸汽壓力設(shè)定回路進(jìn)行了以下調(diào)整：

1）正常運行時，與滑壓曲線對應(yīng)的主汽壓力目標(biāo)值通過3個LAG(慣性環(huán)節(jié))形成主汽壓力設(shè)定值去汽機(jī)主控回路，對汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行調(diào)節(jié)。RB發(fā)生后，將切換為經(jīng)過2個LAG(慣性環(huán)節(jié))，以增強(qiáng)主汽壓力設(shè)定值變化速率。圖4為主汽壓力設(shè)定值慣性環(huán)節(jié)回路邏輯圖。

圖4 主汽壓力設(shè)定值慣性環(huán)節(jié)回路邏輯圖

2）RB發(fā)生后，將機(jī)組滑壓速率由初始設(shè)計的0.4 Mpa/min切換為3 Mpa/min。

3.4 一次風(fēng)控制

單臺一次風(fēng)機(jī)跳閘后由于沒有對應(yīng)的能起抵消作用的設(shè)備進(jìn)行聯(lián)跳動作,因此在RB初期必然會引起爐膛負(fù)壓的急劇下降,隨后又有因RB發(fā)生而引發(fā)的磨煤機(jī)的連鎖跳閘動作,將進(jìn)一步加劇負(fù)壓的下降,故在爐膛壓力主控中采取一次風(fēng)機(jī)RB前饋作用提前減少引風(fēng)機(jī)開度，維持爐內(nèi)壓力穩(wěn)定。

此外，通過判斷是否為一次風(fēng)機(jī)RB，相應(yīng)對磨煤機(jī)入口關(guān)斷門來進(jìn)行不同延時操作，可解決直吹式制粉系統(tǒng)一次風(fēng)機(jī)RB時，一次風(fēng)壓瞬間下降容易跳磨煤機(jī)的問題。同時，為了避免一次風(fēng)機(jī)發(fā)生過電流和喘振等現(xiàn)象，將一次風(fēng)機(jī)動葉調(diào)節(jié)輸出上限調(diào)整為94%。

一次風(fēng)機(jī)RB控制策略優(yōu)化之后，2號機(jī)組RB期間一次風(fēng)母管壓力變化與之前1號機(jī)組比較結(jié)果如表3所示。

表3 1、2號機(jī)組RB期間一次風(fēng)母管壓力變化比較

經(jīng)上述優(yōu)化后，2號機(jī)組RB試驗曲線如圖5，圖6所示，從圖中可見RB后機(jī)組主要參數(shù)正常，機(jī)組在自動控制系統(tǒng)及連鎖動作控制下，能快速將負(fù)荷降到實際所能達(dá)到的相應(yīng)出力，并能較快維持機(jī)組相對穩(wěn)定，能滿足機(jī)組安全運行要求。

圖6 單臺一次風(fēng)機(jī)跳閘RB試驗曲線

4 結(jié)論

通過對景德鎮(zhèn)2號660 MW超超臨界機(jī)組的RB試驗，完善了機(jī)組的RB功能，提高了機(jī)組RB的控制品質(zhì)，有效地抵抗了單臺輔機(jī)跳閘對機(jī)組穩(wěn)定運行所帶來的隱患和顯著的提高了輔機(jī)故障后機(jī)組恢復(fù)性能。RB功能的完善，減少了機(jī)組的非停次數(shù)和有利于機(jī)組節(jié)能降耗，保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時也為同類660 MW超超臨界機(jī)組RB投入提供了實際數(shù)據(jù)和理論參考。

[1]陳小強(qiáng),羅志浩,尹峰.超超臨界1 000 MW機(jī)組RB控制策略分析及優(yōu)化[J].熱力發(fā)電.2010，39（7）：72-74.

[2]陳小強(qiáng),羅志浩,尹峰.國華寧海電廠6號1 000 MW機(jī)組RB試驗分析[J].熱力發(fā)電.2012，41（1）：56-64.