660 MW火電機(jī)組節(jié)能優(yōu)化控制策略

曾利蘭

(廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東 汕尾 516623)

660 MW火電機(jī)組節(jié)能優(yōu)化控制策略

曾利蘭

(廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東 汕尾 516623)

為降低汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失，根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量特性試驗(yàn)，對(duì)機(jī)組配汽方式進(jìn)行優(yōu)化。配汽方式優(yōu)化后，會(huì)部分削弱機(jī)組一次調(diào)頻和自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)響應(yīng)能力，為提高機(jī)組對(duì)電網(wǎng)一次調(diào)頻和AGC的響應(yīng)速度，提出一種凝結(jié)水參與機(jī)組一次調(diào)頻和AGC的技術(shù)，在一定程度上提高機(jī)組升降負(fù)荷的能力，從而緩解電網(wǎng)考核對(duì)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行的制約，進(jìn)一步降低調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的運(yùn)行目標(biāo)。

汽輪機(jī)；調(diào)節(jié)閥；節(jié)流；凝結(jié)水；一次調(diào)頻；自動(dòng)發(fā)電控制；節(jié)能

0 引言

廣東紅海灣發(fā)電有限公司#4機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠制造的N660-25.0/600/600型超超臨界、一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組于2011年5月15日首次沖轉(zhuǎn)，2011年5月31日完成168 h試運(yùn)行后投入生產(chǎn)。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)采用復(fù)合配汽方式，部分負(fù)荷區(qū)間調(diào)節(jié)閥重疊度較大，始終存在多個(gè)調(diào)節(jié)閥同時(shí)節(jié)流的情況。近年來(lái)，廣東紅海灣發(fā)電有限公司機(jī)組負(fù)荷率逐年下降，汽輪機(jī)常年運(yùn)行在40%～75%額定負(fù)荷區(qū)間，不必要的節(jié)流損失顯著，節(jié)能潛力巨大。

本文對(duì)機(jī)組現(xiàn)有配汽方式和滑壓運(yùn)行方式等進(jìn)行深入的試驗(yàn)、分析，吸收同類型機(jī)組已有的配汽和滑壓優(yōu)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行配汽方式控制優(yōu)化和基于凝結(jié)水變負(fù)荷技術(shù)的深度滑壓優(yōu)化。

1 汽輪機(jī)配汽方式控制優(yōu)化

DEH采用復(fù)合配汽方式，常規(guī)調(diào)節(jié)閥非線性修正和重疊度調(diào)整只能解決調(diào)節(jié)閥開度-通流能力的非線性問題，而通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量除了與閥門開度有關(guān)，還與閥前主蒸汽壓力有關(guān)，因而機(jī)組的閥位指令-流量非線性問題需要同時(shí)解決，否則可能因閥門流量非線性的大幅修正導(dǎo)致機(jī)組總的閥位指令-流量非線性問題加劇，引起不同負(fù)荷段一次調(diào)頻響應(yīng)能力偏差過(guò)大，使一次調(diào)頻能力進(jìn)一步惡化。調(diào)節(jié)閥非線性修正和重疊度調(diào)整適用于機(jī)組閥位指令-流量曲線有明顯突起和毛刺等情況，當(dāng)機(jī)組閥位指令-流量曲線比較光滑時(shí)，必須結(jié)合閥位指令-流量非線性問題一起處理，這不僅對(duì)一次調(diào)頻特性有重要影響，而且協(xié)調(diào)控制器對(duì)象的良好線性化對(duì)協(xié)調(diào)品質(zhì)也有重要的作用。

2 汽輪機(jī)閥序切換邏輯設(shè)計(jì)

將原復(fù)合閥控制方式優(yōu)化為順序閥方式，啟停過(guò)程中高壓調(diào)節(jié)閥開啟過(guò)程見表1。

表1 配汽特性數(shù)據(jù) %

因此，在25%閥位指令以下，應(yīng)與原復(fù)合配汽曲線取得近似，以滿足緊急控制的需要。這樣，優(yōu)化后的CV2，CV3→CV1→CV4配汽數(shù)據(jù)見表2。

表2 優(yōu)化后的配汽特性數(shù)據(jù) %

續(xù)表 %

在每個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥的閥門動(dòng)作管理邏輯中新增一個(gè)f(x)函數(shù)，并設(shè)置表2的曲線，完成與原有復(fù)合配汽方式的切換。

3 基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓優(yōu)化

配汽方式優(yōu)化后，會(huì)部分削弱機(jī)組一次調(diào)頻和自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)響應(yīng)能力，為提高機(jī)組對(duì)電網(wǎng)一次調(diào)頻和AGC的響應(yīng)速度，提出一種凝結(jié)水參與機(jī)組一次調(diào)頻和AGC的響應(yīng)優(yōu)化控制系統(tǒng)。

運(yùn)行人員可在運(yùn)行界面進(jìn)行該系統(tǒng)的投切(無(wú)擾)操作，系統(tǒng)設(shè)置了允許投入前提條件，當(dāng)這些條件不具備時(shí)系統(tǒng)不能投運(yùn)，或自動(dòng)將原投運(yùn)狀態(tài)轉(zhuǎn)為退出狀態(tài)。

基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓節(jié)能控制系統(tǒng)包含凝結(jié)水系統(tǒng)的除氧器水位控制回路和主蒸汽壓力給定回路，新增輸出主蒸汽壓力給定、除氧器水位給定和凝結(jié)水泵變頻前饋3個(gè)控制目標(biāo)。

此外，為了加快凝結(jié)水泵主動(dòng)變頻的動(dòng)作響應(yīng)速度，在分散控制系統(tǒng)(DCS)邏輯內(nèi)還需增加凝結(jié)水量控制前饋信號(hào)，該信號(hào)在變頻滑壓節(jié)能優(yōu)化系統(tǒng)投運(yùn)的情況下有效，直接將負(fù)荷指令偏差經(jīng)一系列環(huán)節(jié)判斷后前饋施加給凝結(jié)水泵控制回路。

3.1切換邏輯修改

回來(lái)之后，我仿佛覺得里昂顯得更加陰沉。離我家不遠(yuǎn)的地方，在圣巴德勒米路上坡的右邊，有一所天主教遣使會(huì)的寄宿學(xué)校。山坡上建了幾幢房子，它們外表凄涼，俯視著下面的大街。學(xué)校的大門嵌在一堵大墻之中，在我看來(lái)，那年九月的里昂仿佛是寄宿學(xué)校的那堵大墻。郁黑的圍墻上，偶爾停落幾縷秋日的陽(yáng)光。那時(shí)，寄宿學(xué)校似乎是被人們遺棄了一般，雨中的圍墻就像監(jiān)獄的高墻一樣，我隱約感到，它成了通往我未來(lái)道路的一道屏障。

系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)回路，其切換邏輯如圖1所示：投/退按鈕以脈沖形式輸出指令；自動(dòng)控制投入指令與ON/OFF塊輸出相與，可通過(guò)ON/OFF塊的在線復(fù)位清零來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制回路的硬切除；當(dāng)ON/OFF塊處于置位狀態(tài)，邏輯允許投入自動(dòng)控制運(yùn)行。

主切換邏輯是一個(gè)RS觸發(fā)器，設(shè)置端在投入允許條件全部滿足時(shí)，運(yùn)行人員通過(guò)投入按鈕啟動(dòng)RS觸發(fā)器，RS觸發(fā)器的Reset端存在3種退出條件：運(yùn)行人員點(diǎn)擊退出按鈕、不允許投入條件出現(xiàn)或系統(tǒng)內(nèi)置的相關(guān)保護(hù)邏輯被觸發(fā)。

圖1 自動(dòng)投入切換邏輯

3.2控制邏輯修改

控制邏輯對(duì)原有主蒸汽壓力給定邏輯和凝結(jié)水系統(tǒng)邏輯進(jìn)行以下修改，增加相應(yīng)的控制邏輯回路。

3.2.1 節(jié)能滑壓優(yōu)化

根據(jù)節(jié)能優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，實(shí)時(shí)計(jì)算滿足電網(wǎng)考核要求的主蒸汽壓力優(yōu)化控制目標(biāo)，并可根據(jù)環(huán)境溫度變化條件自動(dòng)進(jìn)行控制目標(biāo)的修正輸出。原有主蒸汽壓力給定邏輯中的主蒸汽滑壓曲線f(x)模塊優(yōu)化后，增加背壓的修正邏輯及相應(yīng)的信號(hào)限幅，最終輸出新的主蒸汽滑壓運(yùn)行目標(biāo)。

3.2.2 凝結(jié)水變負(fù)荷

3.2.3 凝結(jié)水變負(fù)荷啟動(dòng)恢復(fù)控制

啟動(dòng)恢復(fù)控制模塊可根據(jù)各種指令動(dòng)作進(jìn)行更為精細(xì)的啟動(dòng)和恢復(fù)控制，從而最大限度發(fā)揮凝結(jié)水變負(fù)荷作用，并盡可能降低其滯后帶來(lái)的不利影響。

3.2.4 水位動(dòng)態(tài)恢復(fù)

凝結(jié)水變負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)程會(huì)影響除氧器水位的調(diào)節(jié)，當(dāng)機(jī)組連續(xù)多次降負(fù)荷或連續(xù)多次升負(fù)荷后，除氧器水位的偏差可能持續(xù)升高或降低，并接近除氧器水位的控制安全裕量邊界，造成凝結(jié)水變負(fù)荷能力削弱甚至消失，因此需在非凝結(jié)水變負(fù)荷調(diào)節(jié)區(qū)間采用極小的流量偏置，緩慢補(bǔ)償前期凝結(jié)水變負(fù)荷產(chǎn)生的水位偏差。

3.2.5 其他修改

(1)改造前除氧器水位三沖量控制系統(tǒng)一般很少進(jìn)行大擾動(dòng)調(diào)節(jié)，而改造后由于變頻指令通過(guò)除氧器水位給定偏置施加，因此除氧器水位控制回路需要頻繁進(jìn)行大范圍調(diào)節(jié)，其控制器參數(shù)一般需要優(yōu)化和調(diào)整。

(2)根據(jù)需要調(diào)整凝結(jié)水母管壓力低條件。

(3)必要情況下，適當(dāng)調(diào)整除氧器水位報(bào)警定值。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于凝結(jié)水變負(fù)荷的深度滑壓節(jié)能控制技術(shù)可實(shí)時(shí)根據(jù)環(huán)境和參數(shù)變化修正滑壓運(yùn)行曲線，并采用凝結(jié)水變負(fù)荷技術(shù)大幅提升機(jī)組功率的快速調(diào)節(jié)能力，提高機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)品質(zhì)，同時(shí)兼顧機(jī)組運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。由于凝結(jié)水變負(fù)荷技術(shù)的響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)速度和幅度都有限，無(wú)法獨(dú)立滿足一次調(diào)頻或AGC的要求，因此凝結(jié)水參與機(jī)組一次調(diào)頻和AGC響應(yīng)優(yōu)化控制系統(tǒng)主要針對(duì)大擾動(dòng)一次調(diào)頻和AGC，起輔助作用，相對(duì)于單純靠調(diào)節(jié)閥節(jié)流方式來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷，可在一定程度上提高機(jī)組升降負(fù)荷的能力，從而緩解電網(wǎng)考核對(duì)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行的制約，進(jìn)一步降低調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的運(yùn)行目標(biāo)。

TM 621

B

1674-1951(2017)10-0072-02

2017-08-04；

2017-10-09

(本文責(zé)編：劉芳)

曾利蘭(1987—)，女，廣東興寧人，工程師，從事火電機(jī)組熱控方面的工作(E-mail:zelan06@163.com)。