600MW超臨界機(jī)組滑壓優(yōu)化探究

羅興宇

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315722）

0 引言

為了積極響應(yīng)電網(wǎng)對(duì)統(tǒng)調(diào)電廠的負(fù)荷變化率要求，以及提高機(jī)組在不同負(fù)荷段的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)依據(jù)上級(jí)部門《關(guān)于進(jìn)行600MW等級(jí)機(jī)組滑壓優(yōu)化調(diào)整的通知》，結(jié)合電力科學(xué)院所做的《600MW等級(jí)典型機(jī)組滑壓優(yōu)化總結(jié)》的建議和提高機(jī)組變負(fù)荷工況的經(jīng)濟(jì)性的要求，特進(jìn)行了閥門特性和配汽特性試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和出具的報(bào)告，目前某公司的滑壓曲線與最優(yōu)運(yùn)行曲線存在一定差異，因此需要對(duì)機(jī)組滑壓進(jìn)行優(yōu)化。按最優(yōu)曲線理論調(diào)整，預(yù)計(jì)可為公司貢獻(xiàn)平均煤耗0.53g/kWh。

1 滑壓曲線概述

1.1 機(jī)組設(shè)計(jì)閥門配汽及滑壓特點(diǎn)[1-3]

順序閥控制的滑壓運(yùn)行機(jī)組最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行曲線呈分段式，在600MW到500MW為定壓運(yùn)行而在500MW為拐點(diǎn)做滑壓運(yùn)行。并且在500MW以上滑壓和定壓運(yùn)行的實(shí)際熱耗值相差較小，鍋爐汽輪機(jī)效率最大不超過(guò)15kJ/kWh，為了提高機(jī)組的主汽壓力，溫度得穩(wěn)定以滿足電網(wǎng)的AGC及一次調(diào)頻的要求。因此，在500MW處進(jìn)行定壓運(yùn)行，如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)滑壓曲線介紹及存在問(wèn)題

某公司原機(jī)組壓力控制方式現(xiàn)采用定滑定方式，即0～300MW，15.2MPa，定壓運(yùn)行；300MW～580MW，15.2MPa～24.2MPa，滑壓運(yùn)行；580MW～600MW，24.2MPa，定壓運(yùn)行。

由于機(jī)組在高負(fù)荷區(qū)間，一方面要響應(yīng)調(diào)度負(fù)荷指令的需要，另一方面在高負(fù)荷區(qū)，為防止主汽壓、主汽溫超調(diào)，汽輪機(jī)調(diào)門參與壓力調(diào)節(jié)。壓力和負(fù)荷的調(diào)節(jié)方向相反導(dǎo)致調(diào)門指令頻繁動(dòng)作，容易引起機(jī)組運(yùn)行的不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致機(jī)組的閥門振蕩，如圖2 所示。

在常用煤種運(yùn)行時(shí)，滿負(fù)荷運(yùn)行需要煤量為240t/h，調(diào)門開(kāi)度維持在90%左右，而GV3開(kāi)度在20%附近。如在圖2工況下，由于實(shí)際壓力大于壓力定值（24.4MPa/24.2MPa），為了維持壓力穩(wěn)定，壓力回路要求開(kāi)大閥門以降低機(jī)前壓力；而實(shí)際負(fù)荷卻又大于負(fù)荷指令(595MW/593MW)。因此，指令回路需要關(guān)小閥門開(kāi)度以降低負(fù)荷，兩者的方向相反，可能導(dǎo)致機(jī)組閥門和指令開(kāi)始擺動(dòng)，其負(fù)荷擺動(dòng)最大到2MW，閥門由89%擺動(dòng)到91%。

1.3 系統(tǒng)滑壓曲線優(yōu)化的可行性

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在機(jī)組500MW以上負(fù)荷采取定壓運(yùn)行，其經(jīng)濟(jì)性并沒(méi)有明顯下降，在理論工況下熱耗僅差2.271kJ/kWh，煤量差0.08g/kWh。因此，綜合考慮決定采用采取500MW定壓運(yùn)行方式。在不影響經(jīng)濟(jì)性和安全性的前提下，能提高機(jī)組高負(fù)荷下負(fù)荷響應(yīng)能力，機(jī)組在高負(fù)荷下的安全穩(wěn)定運(yùn)行能力[2]，如表1所示。

2 滑壓曲線優(yōu)化改造

2.1 滑壓曲線定值修改

以下為原實(shí)際滑壓運(yùn)行曲線，最優(yōu)滑壓運(yùn)行曲線以及設(shè)計(jì)滑壓運(yùn)行曲線，如圖3 所示。

鑒于原設(shè)計(jì)曲線和實(shí)際運(yùn)行曲線在高負(fù)荷階段存在調(diào)節(jié)方向相反的情況發(fā)生，準(zhǔn)備在500MW左右設(shè)置定壓運(yùn)行區(qū)域。這個(gè)區(qū)域必然不是最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域，其過(guò)程實(shí)際上和500MW為拐點(diǎn)的定壓區(qū)域相當(dāng)，結(jié)合500MW以上定壓運(yùn)行和最優(yōu)運(yùn)行方式的熱耗升高較小，同時(shí)考慮到提高機(jī)組壓力可以提升機(jī)組AGC和一次調(diào)頻的響應(yīng)能力，因此，采用500MW定壓運(yùn)行方式。

壓力控制方式仍采用定滑定方式，即0MW～300MW，14.8 MPa，定壓運(yùn)行；300MW～500MW，14.8MPa～24.2MPa，滑壓運(yùn)行；500MW～600MW，24.2MPa，定壓運(yùn)行。

2.2 滑壓曲線定值修改后煤量配比

由于機(jī)組在500MW開(kāi)始定壓運(yùn)行，因此在升負(fù)荷階段，從300MW到500MW機(jī)組壓力定值提高9.4MPa，需要重新對(duì)負(fù)荷對(duì)應(yīng)煤量的基準(zhǔn)值進(jìn)行重新配比。需要在300MW到500MW之間的煤量基準(zhǔn)前饋適當(dāng)提高，以滿足壓力和負(fù)荷的雙重響應(yīng)。

表1 機(jī)組最優(yōu)和實(shí)際滑壓節(jié)能效果比較Table 1 The Optimal generating unit and the actual sliding pressure energy saving effect

而在降負(fù)荷階段，由于500MW采用定壓運(yùn)行，機(jī)組在高負(fù)荷段由于調(diào)門響應(yīng)負(fù)荷而導(dǎo)致機(jī)組實(shí)際壓力超出壓力定值較多，因此，在600MW～500MW降負(fù)荷階段，需要將基準(zhǔn)前饋減小，以防止壓力的超調(diào)。

原煤量基準(zhǔn)線為300MW-111t/h，450MW-174t/h，500MW-196t/h，600MW-240t/h。為了提高升負(fù)荷階段壓力和負(fù)荷響應(yīng)，將曲線修改為450MW-178t/h，500MW-201t/h。而為了防止降負(fù)荷中的壓力超調(diào)將曲線修改為600MW-236t/h，550MW-220t/h。

2.3 滑壓曲線定值修改后水量配比

由于機(jī)組在500MW定壓運(yùn)行，高負(fù)荷段運(yùn)行時(shí)壓力定值高于以前，其對(duì)應(yīng)的飽和溫度也相應(yīng)提高，為了保證中間點(diǎn)溫度的穩(wěn)定從而保證主汽溫在可控范圍，將水量和負(fù)荷重新配比。在煤量192t/h至225t/h之間，即負(fù)荷在480MW至560MW左右，將水量適當(dāng)提高防止主汽溫超溫。

在水煤的配比上，要基本保證在定壓段運(yùn)行階段，水煤比隨負(fù)荷的增加而適當(dāng)減小，而在滑壓運(yùn)行階段水煤比的適當(dāng)上升，保證水量在升降負(fù)荷階段可以在量上保證壓力和溫度的需要，而在時(shí)間的變化上通過(guò)試驗(yàn)和負(fù)荷變動(dòng)確定，確保中間點(diǎn)溫度在合理范圍內(nèi)，如圖4、圖5 所示。

2.4 滑壓曲線定值修改后動(dòng)態(tài)前饋配比

由于機(jī)組在500MW定壓運(yùn)行，其前饋都在曲線優(yōu)化前后都有較大的區(qū)別。鍋爐前饋主要包括負(fù)荷變化微分前饋，實(shí)際指令靜態(tài)前饋，實(shí)際負(fù)荷微分前饋以及壓力偏差微分前饋。而在優(yōu)化前后由于實(shí)際壓力和壓力定值相差較大，因此，在4個(gè)煤量前饋的配比上對(duì)各參數(shù)進(jìn)行重新的配比。將壓力偏差微分的微分時(shí)間和放大系數(shù)都適當(dāng)加強(qiáng)，而在一階和二階加權(quán)構(gòu)成的負(fù)荷變化微分前饋中，以調(diào)整變負(fù)荷初始、中間、結(jié)束不同階段所加的燃料量和持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短。

2.5 過(guò)熱一減及二減參數(shù)優(yōu)化

由于機(jī)組在500MW定壓運(yùn)行，高負(fù)荷段運(yùn)行時(shí)壓力定值高于以前，其對(duì)應(yīng)的飽和溫度也相應(yīng)提高，因此，必須加快一減及二減PID調(diào)節(jié)的速度，重新對(duì)兩個(gè)減溫水的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以防止由于中間點(diǎn)溫度過(guò)高導(dǎo)致主汽溫超溫現(xiàn)象發(fā)生。

2.6 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)曲線

從圖6中可以看出，在機(jī)組從600MW降至500MW的10min降負(fù)荷階段，壓力維持在24.2MPa，動(dòng)態(tài)過(guò)程偏差小，至靜態(tài)過(guò)程時(shí)由于調(diào)門的快速響應(yīng)導(dǎo)致壓力反調(diào)最高升至25.33MPa，超壓近1 MPa，從而影響負(fù)荷11MW。從500MW至400MW的下降區(qū)間，機(jī)組能滿足運(yùn)行要求，其靜態(tài)的偏差為0.45MW，壓力靜態(tài)偏差為0.01MPa，如圖6所示。

從圖7可見(jiàn)，在機(jī)組從400MW升至500MW的上升區(qū)間，機(jī)組負(fù)荷能響應(yīng)較好能滿足運(yùn)行要求，沒(méi)有發(fā)生由于壓力定值較快導(dǎo)致的實(shí)際壓力欠壓現(xiàn)象，其最大的靜態(tài)偏差為0.2MW，壓力靜態(tài)偏差為0.18MPa，而且動(dòng)態(tài)中其最大的動(dòng)態(tài)偏差也僅僅為0.6MW，壓力動(dòng)態(tài)偏差為0.3MPa，如圖7所示。

3 滑壓曲線修改效果

3.1 發(fā)電計(jì)劃曲線效果

發(fā)電計(jì)劃曲線直接體現(xiàn)機(jī)組在負(fù)控狀態(tài)下自動(dòng)調(diào)節(jié)的品質(zhì)，直接體現(xiàn)滑壓曲線修改前后其自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷變化的能力?，F(xiàn)將滑壓曲線修改前后的4月，5月，6月份2號(hào)機(jī)組發(fā)電計(jì)劃曲線考核情況統(tǒng)計(jì)對(duì)比如表2所示。

表2 滑壓曲線修改前后發(fā)電計(jì)劃曲線考核情況Table 2 Sliding pressure curve power before and after the modi fi cation plan evaluation

表3 滑壓曲線修改前后AGC精度考核情況Table 3 Sliding pressure curve changes before and after the AGC accuracy assessment

從數(shù)據(jù)分析看，滑壓曲線修改前后其發(fā)電計(jì)劃曲線考核情況沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)變化，機(jī)組對(duì)負(fù)荷跟蹤的能力前后影響較小，能滿足電網(wǎng)大負(fù)荷變動(dòng)和連續(xù)負(fù)荷變動(dòng)的要求。

3.2 AGC調(diào)節(jié)精度效果

AGC調(diào)節(jié)精度指機(jī)組在AGC指令小負(fù)荷變動(dòng)工礦下，機(jī)組對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷快速響應(yīng)的能力，現(xiàn)將機(jī)組滑壓曲線修改前后的AGC精度對(duì)比如表3所示。

從數(shù)據(jù)分析看，滑壓曲線修改前后其AGC調(diào)節(jié)精度考核情況沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)變化，并有好轉(zhuǎn)。機(jī)組響應(yīng)小負(fù)荷變動(dòng)能力前后對(duì)比效果有不同程度提高。因此，對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響有較好的作用。

3.3 滑壓前后經(jīng)濟(jì)性效果

下表從修改前后高壓缸效率在不同負(fù)荷點(diǎn)對(duì)比如下：420MW負(fù)荷點(diǎn)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明實(shí)現(xiàn)兩閥滑壓（主汽壓力20.98MPa）比原曲線下將有40kJ/kWh的下降；360負(fù)荷點(diǎn)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明實(shí)現(xiàn)兩閥半滑壓（主汽壓力16.4MPa）比原曲線（主汽壓力17.21MPa）下將有40kJ/kWh的下降；300負(fù)荷點(diǎn)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在通?；瑝狐c(diǎn)（主汽壓力14.8MPa）實(shí)現(xiàn)兩閥滑壓將取得最低的熱耗值，因此，認(rèn)為在14.8MPa壓力點(diǎn)比較合適，如表4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了積極的響應(yīng)電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷和一次調(diào)頻的要求，同時(shí)結(jié)合提高機(jī)組壓力和高低負(fù)荷段的經(jīng)濟(jì)性而進(jìn)行的滑壓曲線優(yōu)化，從滑壓曲線優(yōu)化前后的對(duì)比和效果看，在提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的前提下，從自動(dòng)控制角度講具備可推行和實(shí)施的依據(jù)。

[1]劉雙白.汽輪機(jī)定滑壓運(yùn)行曲線測(cè)試方法研究[J].華北電力技術(shù),2007(12).

[2]孫永平,童小忠,樊印龍.600MW機(jī)組滑壓運(yùn)行方式優(yōu)化的試驗(yàn)研究[J].熱力發(fā)電,2007(8).

[3]華北電科院.大唐國(guó)際600MW等級(jí)典型機(jī)組滑壓優(yōu)化總結(jié)[Z].2010.