充分利用旁路自動功能進(jìn)行深度調(diào)峰的可行性探討

馮文秀 李灃

摘要：針對600 MW機(jī)組的深度調(diào)峰過程，充分利用高低壓旁路的自動調(diào)節(jié)功能對機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，尤其是對汽輪機(jī)運(yùn)行中高低壓旁路的邏輯功能以及給水進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況，制定并實(shí)施切實(shí)可行的優(yōu)化方案，使機(jī)組實(shí)現(xiàn)任何工況下深度調(diào)峰的最優(yōu)運(yùn)行，保證其安全經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：深度調(diào)峰;旁路控制;給水控制;邏輯優(yōu)化

0? ? 引言

電網(wǎng)對運(yùn)行機(jī)組的調(diào)峰能力要求越來越高，與新能源等電源相比，煤電具有較好的調(diào)峰性能。電網(wǎng)峰谷差的日益顯著要求大容量機(jī)組有較強(qiáng)的調(diào)峰能力，因此機(jī)組旁路系統(tǒng)的作用愈發(fā)突出，不斷優(yōu)化旁路系統(tǒng)來適應(yīng)調(diào)峰的要求，滿足深度調(diào)峰運(yùn)行，提高機(jī)組的運(yùn)行安全性，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1? ? 可行性分析

1.1? ? 旁路控制

本廠采用啟動旁路系統(tǒng)，運(yùn)用中壓缸啟動方式，由中壓缸控制汽輪機(jī)的升速與并網(wǎng)，汽機(jī)帶初負(fù)荷，等相關(guān)變送信號正常，各參數(shù)滿足溫度與流量條件后，DEH控制系統(tǒng)將中壓缸運(yùn)行自動切換到高壓缸運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制。

1.2? ? 給水控制

機(jī)組在進(jìn)行深度調(diào)峰時最關(guān)鍵的是對給水的控制，600 MW超臨界機(jī)組在進(jìn)行調(diào)峰時會面臨水冷壁給水動力不穩(wěn)的問題。機(jī)組負(fù)荷越低，給水流量越低，而給水控制不好，不僅會引起水動力不穩(wěn)，還容易觸發(fā)“省前流量低”主保護(hù)動作。

2? ? 邏輯功能控制

2.1? ? 啟動控制

2.1.1? ? 高旁壓力控制

旁路自動控制邏輯如下：鍋爐點(diǎn)火前，高壓旁路調(diào)整閥可以預(yù)置一個較低的開度，主汽壓力設(shè)定為7 MPa，當(dāng)主汽壓力低于7 MPa時，高旁調(diào)整閥開度保持不變（最小開度模式）;當(dāng)主汽壓力高于7 MPa時，高旁調(diào)整閥開度也隨之增大，維持主汽壓力不變，此時是最小壓力控制模式;當(dāng)主汽壓力達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)壓力開始沖轉(zhuǎn)后，高壓旁路維持主汽壓力不變，直至高旁關(guān)閉，旁路改為滑壓運(yùn)行;當(dāng)主汽壓力達(dá)到額定壓力時，高壓旁路改為定壓運(yùn)行，控制壓力為額定主汽壓力P0+ΔP。對應(yīng)曲線如圖1所示。

機(jī)組啟動過程中，高旁系統(tǒng)的邏輯功能如下：鍋爐點(diǎn)火后暖管至高壓旁路蒸汽隔離門前，當(dāng)主汽壓力0.2～0.5 MPa時可以投入旁路系統(tǒng)10%并保持該最小開度直至主蒸汽壓力達(dá)到最小設(shè)定值為止;維持壓力最小設(shè)定值，高旁閥的開度隨著鍋爐燃燒量的增加而開大，直到預(yù)先設(shè)定開度值的大約30%，維持該開度;隨著鍋爐燃燒量的繼續(xù)增加，主蒸汽壓力上升到大于最小設(shè)定值時進(jìn)入升壓模式，高旁閥繼續(xù)維持設(shè)定開度值的30%，至汽輪機(jī)的沖轉(zhuǎn)壓力，“啟動模式”自動解除，機(jī)組旁路自動進(jìn)入“定壓模式”，隨著汽輪機(jī)高壓調(diào)閥的開度增大，高旁閥逐漸關(guān)小，維持主蒸汽壓力直至全關(guān)，高壓旁路系統(tǒng)即自動轉(zhuǎn)入“跟隨模式”。

2.1.2? ? 低旁壓力控制

在t=t0時，鍋爐開始點(diǎn)火，運(yùn)行人員將低旁壓力控制切為手動，并將低旁手動打開一定開度μ0;隨著鍋爐燃料的增加，低旁壓力慢慢上升，在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前或低旁壓力達(dá)1.02 MPa即t=t1時，將壓力控制切為自動，進(jìn)入壓力控制方式，維持中壓主汽門前壓力為1.02 MPa，滿足沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、帶負(fù)荷等運(yùn)行要求;在t=t2時，機(jī)組并網(wǎng)后隨著負(fù)荷增加，壓力定值升高，低旁逐漸關(guān)閉。曲線如圖2所示。

根據(jù)機(jī)組啟動狀態(tài)確定沖轉(zhuǎn)前再熱蒸汽的壓力，低壓旁路閥在再熱蒸汽壓力小于低旁壓力最小設(shè)定值時一直處于關(guān)閉狀態(tài)，把低旁壓力設(shè)定為“自動”，在“自動”方式下，低旁壓力設(shè)定由汽機(jī)中壓缸第一級壓力產(chǎn)生，低旁閥的開度根據(jù)低旁壓力設(shè)定和熱再實(shí)際壓力的比較通過比例積分得到，機(jī)組接帶負(fù)荷后，為了維持再熱蒸汽壓力與機(jī)組負(fù)荷匹配，低旁閥逐漸關(guān)小，達(dá)到一定負(fù)荷高旁閥關(guān)閉后低旁閥也全關(guān)。

2.2? ? 調(diào)峰控制

2.2.1? ? 高壓旁路控制

進(jìn)行調(diào)峰時，機(jī)組負(fù)荷由300 MW連續(xù)下降至120 MW，隨著負(fù)荷的下降，高壓旁路投入運(yùn)行，參與調(diào)峰，并通過調(diào)閥的開度控制汽輪機(jī)蒸汽量，維持機(jī)組調(diào)峰負(fù)荷;當(dāng)蒸汽壓力下降至13 MPa時，高旁調(diào)整閥開度保持不變（最小開度模式），并保持負(fù)荷與此壓力的恒定，完成高壓調(diào)閥的調(diào)峰壓力控制。高旁壓力與高旁減壓閥開度對應(yīng)曲線如圖3所示。

2.2.2? ? 低壓旁路控制

在機(jī)組深度調(diào)峰過程中，機(jī)組負(fù)荷由300 MW連續(xù)下降至120 MW，保持低壓調(diào)閥前壓力為2.0 MPa，投入低壓旁路控制，調(diào)節(jié)低壓調(diào)閥開度，維持低壓進(jìn)汽量，并嚴(yán)密監(jiān)視低旁后溫度不高于100 ℃;當(dāng)蒸汽壓力下降至1.02 MPa時，低旁調(diào)整閥開度保持不變（最小開度模式），并保持負(fù)荷與此壓力的恒定，完成低壓調(diào)閥的調(diào)峰壓力控制。曲線如圖4所示。

2.3? ? 其他參數(shù)控制

（1）汽輪機(jī)DEH的閥門控制方式修正。深度調(diào)峰時汽輪機(jī)的進(jìn)汽量非常少，鍋爐汽溫在經(jīng)歷主汽壓劇烈波動后會快速下降，經(jīng)大幅節(jié)流的蒸汽溫度下降幅度也很大，造成汽輪機(jī)此前高溫的轉(zhuǎn)子和缸體急速快冷，嚴(yán)重縮短了汽輪機(jī)壽命。

（2）高低壓旁路投入深度調(diào)峰后，旁路減溫水自動運(yùn)行，直到鍋爐主汽壓穩(wěn)定在15 MPa后，調(diào)節(jié)再熱壓力不低于1.8 MPa，保證再熱器壓力、溫度滿足汽輪機(jī)需要。

3? ? 結(jié)語

本文從機(jī)組控制優(yōu)化的角度出發(fā)，開展機(jī)組深度調(diào)峰的技術(shù)研究，針對機(jī)組在調(diào)峰過程中汽機(jī)給水、高低壓旁路及機(jī)組其他重要系統(tǒng)提出了措施建議，有利于在機(jī)組調(diào)峰過程中實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制回路、汽溫回路、壓力回路等的自動優(yōu)化調(diào)整，機(jī)組重要輔機(jī)設(shè)備啟動、停運(yùn)均可隨負(fù)荷調(diào)整正常動作，能夠極大地提升機(jī)組深度調(diào)峰的能力，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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收稿日期：2020-04-23

作者簡介：馮文秀（1987—），男，山西朔州人，碩士研究生，工程師，研究方向：火電廠集控運(yùn)行。