基于自動壓力跟隨并汽的二拖一聯(lián)合循環(huán)機組APS的設(shè)計與應(yīng)用

王繼強 劉亞峰

摘 要：針對某三菱F級二拖一燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行方式多樣、工藝流程復(fù)雜等特點，設(shè)計了二拖一燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組不同工況下的自啟停程序。通過引入自動壓力跟隨并汽等控制方式，使APS能夠自動適應(yīng)機組運行特點，完成多方式復(fù)雜工況下的自動啟停功能，減少人工干預(yù)、縮短機組并汽時間，提高了機組并汽過程中運行過程中的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組；二拖一；APS；輔機自啟動；自動壓力跟隨并汽

中圖分類號： TH18 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）16-175-2

0 引言

二拖一燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組（簡稱二拖一機組）因運行方式多樣、工藝流程復(fù)雜、設(shè)備自動化程度高、輔助設(shè)備少、啟動速度快等特點，機組自啟停功能已在部分燃機電廠得以應(yīng)用。但是，針對二拖一機組工藝流程和運行模式可變，并汽時旁路控制和水位控制不協(xié)調(diào)，使得全機組自啟停控制難度增加。對此，本文針對二拖一機組自啟停過程中出現(xiàn)的典型問題進行了研究，通過引入自動壓力跟隨并汽等控制方式，使機組APS能夠自動適應(yīng)機組運行特點，減少人工干預(yù)，使機組并汽時間縮短三分之一，完成多方式復(fù)雜工況下的自動啟停功能。

1 機組自啟停功能組成

某二拖一燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)859MW機組采用2臺M701F4型燃氣輪機、2臺余熱鍋爐、1臺帶SSS離合器直接空冷供熱蒸汽輪機，燃氣輪發(fā)電機組與蒸汽輪發(fā)電機組為不同軸結(jié)構(gòu)。該機組可分為一拖一、二拖一兩種運行方式，同時蒸汽輪機高中壓缸與低壓缸采用SSS離合器連接，可實現(xiàn)蒸汽輪機純凝、抽凝、背壓三種模式切換運行。

該機組自啟停設(shè)計的主體為APS上層框架調(diào)用各順控子功能組。針對機組運行方式多樣、工藝流程復(fù)雜的特點，主體框架共4層功能組， 8個執(zhí)行斷點，4條可選擇控制支線。4層功能組分為輔機啟動準(zhǔn)備功能組、鍋爐上水功能組、主機啟動功能組、并汽功能組。8個斷點分別為輔機油系統(tǒng)正常、余鍋上水系統(tǒng)正常、汽包水位正常、燃機并網(wǎng)、汽機沖轉(zhuǎn)、機組并汽、汽機并網(wǎng)、汽機運行模式切換。4條可選擇控制支線為#1機組啟動、#2機組啟動、二拖一啟動、汽機運行模式切換。機組自啟停功能組成方框圖如圖1所示。

2 機組自啟停功能設(shè)計

二拖一機組自啟動程序主要由輔機自啟動、鍋爐給水系統(tǒng)自啟動、高中低壓上水、疏水系統(tǒng)自動控制、燃機啟動、燃機并網(wǎng)、汽機沖轉(zhuǎn)、汽機并網(wǎng)、汽機運行模式切換構(gòu)成。其中，針對二拖一機組工藝流程和運行模式可變，并汽時旁路控制和水位控制不協(xié)調(diào)等問題，設(shè)計了二拖一機組獨有的輔機自啟動檢測和自動壓力跟隨并汽功能組，使全廠機組控制簡單、安全、穩(wěn)定。機組自啟停流程被8個斷點分為若干步序，每一步序均包括設(shè)備動作順序、重要參數(shù)監(jiān)視、等待時間、運行狀態(tài)判斷，運行人員可以通過自啟停畫面實現(xiàn)對機組全自動啟停的實時在線監(jiān)控。

2.1 輔機自啟動

該機組自啟停設(shè)計將輔機自啟動程序融合在了系統(tǒng)APS中，操作員可以在完成就地設(shè)備檢查后，實現(xiàn)閉式水系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)、控制油系統(tǒng)的一鍵啟動。同時，在4層功能組運行過程中，輔機的任一運行狀態(tài)的改變或重要參數(shù)變化，都會在相應(yīng)的斷點進行檢測，非關(guān)鍵狀態(tài)可以由運行人員手動確認是否繼續(xù)執(zhí)行，關(guān)鍵狀態(tài)直接暫停機組自啟?？刂?。

2.2 自動壓力跟隨并汽控制

二拖一并汽過程中會由于并汽速度、并汽溫度壓力偏差、汽輪機進氣流量、鍋爐運行參數(shù)的不同，使汽包水位、排汽裝置真空、暖管溫度和時間、旁路系統(tǒng)都不易控制。在進行機組自啟停設(shè)計中，根據(jù)機組運行參數(shù)的積累，首先對旁路系統(tǒng)進行優(yōu)化，采用自動壓力跟隨并汽控制方式，實現(xiàn)二拖一機組的自動并汽。

二拖一機組的旁路系統(tǒng)分為最小閥位控制、變壓力控制和壓力跟隨控制，在進行自動壓力跟隨并汽過程中，旁路采用自動方式，壓力設(shè)定值由壓力設(shè)定計算回路根據(jù)機組運行階段自動生成，當(dāng)汽輪機進行沖轉(zhuǎn)時，壓力設(shè)定值自動設(shè)置為沖轉(zhuǎn)前的實際主汽壓力；當(dāng)旁路進入壓力跟隨模式時，壓力設(shè)定值始終高于實際值；當(dāng)機組進行并汽或者退汽時，壓力設(shè)定值自動設(shè)置為并汽或退汽前的實際主汽壓力。

二拖一機組蒸汽輪機的壓力等級分為高、中、低3種等級的過熱蒸汽壓力，且不同壓力等級的進、排汽之間容易互相影響，機組自動并汽過程中采用先中壓再高壓最后低壓的并汽順序，同時在高、低壓并汽過程中，并汽閥采取分步開啟方式，以使中壓缸排汽壓力波動減緩，防止并汽時因某壓力等級的排汽不暢而使排汽壓力增加，造成機組跳閘。機組高壓并汽允許條件為1、2號爐高壓主蒸汽壓力偏差<0.1MPa，1號爐與2號爐高壓蒸汽溫度偏差<15℃，高壓旁路投入自動，熱再電動門已開且高壓主汽電動門已關(guān)。機組高壓退汽允許條件為燃機功率<200MW，高壓旁路在自動位置。

3 機組自啟停在實際中的應(yīng)用

以某二拖一燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)859MW機組2015年10月13日采用機組自啟停控制技術(shù)為例，機組在啟動過程中全程采用機組自啟停技術(shù)，運行巡檢人員只負責(zé)檢查就地設(shè)備啟動后的運行狀態(tài)，從設(shè)備分系統(tǒng)啟動、燃機并網(wǎng)、汽輪機沖轉(zhuǎn)再到機組二拖一并汽完成，全程8個斷點全部自動完成，各系統(tǒng)運行正常，汽包水位、主蒸汽壓力溫度參數(shù)穩(wěn)定，實現(xiàn)了機組二拖一的全程自啟動設(shè)計要求。

4 結(jié)語

針對二拖一燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行方式多樣、工藝流程復(fù)雜，并汽時旁路控制和水位控制不協(xié)調(diào)等特點，設(shè)計了二拖一燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組不同工況下的自啟停程序，通過引入輔機自啟動、自動壓力跟隨并汽等控制方式，使APS能夠自動適應(yīng)機組運行特點，完成多方式復(fù)雜工況下的自動啟停功能，在機組啟動過程中無需手動干預(yù)，全程自動控制，使機組并汽時間縮短三分之一，顯著提高了機組的控制水平。

參 考 文 獻

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