瑞平電廠孤網(wǎng)機(jī)組“安全運(yùn)行保障措施”的研究與應(yīng)用

摘 要：通過瑞平電廠孤網(wǎng)運(yùn)行，優(yōu)化運(yùn)行方式，完善各種保護(hù)邏輯，增加技術(shù)措施和事故預(yù)想，保障機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

項(xiàng)目研究主要內(nèi)容：

孤網(wǎng)是小容量電網(wǎng)從大電網(wǎng)中解列以后形成的孤立電網(wǎng)。孤網(wǎng)研究的對象是與大電網(wǎng)解列后的小電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定過程和靜態(tài)穩(wěn)定設(shè)置。系統(tǒng)應(yīng)有足夠的靜穩(wěn)定儲備，包括有功、無功備用容量和必要的調(diào)節(jié)手段，以適應(yīng)正常負(fù)荷波動和調(diào)節(jié)有功和無功功率的要求。

優(yōu)化運(yùn)行方式，完善各種保護(hù)邏輯，增加4臺6KV柴油發(fā)電機(jī)組作為保安電源，安裝了孤網(wǎng)卡，合理調(diào)整OPC的動作值，提高機(jī)組調(diào)頻能力。做好事故預(yù)想和危險(xiǎn)點(diǎn)分析，在用戶負(fù)荷變化、特別是負(fù)荷突增突降，甩負(fù)荷，一臺機(jī)組內(nèi)部故障跳閘后，另一臺機(jī)將承擔(dān)所有負(fù)荷等異常情況下，保護(hù)能夠正確動作，人員能夠正確地分析現(xiàn)場實(shí)際情況，采取相應(yīng)措施，正確操作，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

一、首先優(yōu)化運(yùn)行方式，完善各種保護(hù)邏輯，增加4臺6KV柴油發(fā)電機(jī)組作為保安電源，安裝了孤網(wǎng)卡，合理調(diào)整OPC的動作值，提高機(jī)組調(diào)頻能力。做好事故預(yù)想和危險(xiǎn)點(diǎn)分析，應(yīng)對用戶負(fù)荷變化。

二、采取的技術(shù)措施

1、安裝了4臺6KV柴油發(fā)電機(jī)組，每臺容量為2000KW，可實(shí)現(xiàn)正常情況下在DCS上或現(xiàn)場啟動6KV柴油發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)并運(yùn)，全廠失電時(shí)自動聯(lián)啟6KV柴油發(fā)電機(jī)組，4臺6KV柴油發(fā)電機(jī)組自動同期并網(wǎng)送電至6KV備用段，作為高壓廠用電的保安電源。對380V柴油發(fā)電機(jī)組控制方式進(jìn)行了改造，保證了潤滑油泵、盤車、頂軸油泵等重要設(shè)備的安全運(yùn)行。

2、把高備變低壓側(cè)600刀閘改為600開關(guān)，并加裝了同期裝置，確保了柴油發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)電的同期并列。

3、對6KV和380V重要輔機(jī)加裝高壓變頻器，實(shí)現(xiàn)了低頻啟動，避免了起動電流的沖擊，還可以根據(jù)生產(chǎn)需要精確調(diào)節(jié)風(fēng)量和水量，大幅減少節(jié)流損失和廠用電消耗。同時(shí)，采用兩臺電機(jī)同時(shí)變頻運(yùn)行，確保了機(jī)組運(yùn)行的安全性。

4、聯(lián)系上海汽輪機(jī)廠家，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，對DEH軟件部分進(jìn)行修改，在滿足孤網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)之上，同時(shí)增加孤網(wǎng)硬件回路，安裝了孤網(wǎng)卡，最大限度的減少孤網(wǎng)控制的運(yùn)算周期，提高響應(yīng)速度，提高機(jī)組調(diào)頻能力，使之完全滿足孤網(wǎng)運(yùn)行要求，確保孤網(wǎng)運(yùn)行控制負(fù)荷可靠。

5、按照直供電的需要，對有關(guān)保護(hù)定值及保護(hù)邏輯進(jìn)行了修改和完善。主要有：對機(jī)爐電各邏輯進(jìn)行修定，完善機(jī)組大連鎖邏輯;增加低頻減載邏輯，修改母聯(lián)及德王線路斷路器同期合閘角度及電壓差，修改OPC動作值。

三、兩臺機(jī)組直供電事故預(yù)想

1、 兩臺機(jī)運(yùn)行，故障甩負(fù)荷

如果出線故障，開關(guān)跳閘，大量甩負(fù)荷，首先保廠用電，根據(jù)值長指令采用系統(tǒng)電帶廠用電還是用柴油發(fā)電機(jī)組帶廠用電。

2、兩臺機(jī)運(yùn)行， 一臺發(fā)電機(jī)主開關(guān)跳閘

（1）一臺發(fā)電機(jī)主開關(guān)跳閘，聯(lián)跳一條出線，如果保護(hù)未動，手動斷開一條出線，及時(shí)調(diào)整另一臺發(fā)電機(jī)的電壓，汽機(jī)調(diào)整周波，保證非故障機(jī)組安全運(yùn)行。

（2）確保廠用電切換成功。如果德221開關(guān)（或德222開關(guān)）跳閘，檢查廠用電是否切換成功，若未切換成功，立即切換廠用電。斷開故障發(fā)電機(jī)勵磁開關(guān)，將故障發(fā)電機(jī)停運(yùn)。

四、孤網(wǎng)機(jī)組的汽機(jī)控制方式實(shí)踐

（一）直供電時(shí)升負(fù)荷的操作

機(jī)組冷態(tài)啟動的升負(fù)荷：

機(jī)組冷態(tài)啟動，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)并穩(wěn)定在3000rpm，德化線零起升壓，電石廠帶負(fù)荷速率根據(jù)機(jī)組升負(fù)荷和暖機(jī)時(shí)間參數(shù)表執(zhí)行。

機(jī)組溫、熱態(tài)啟動的升負(fù)荷：

機(jī)組溫、熱態(tài)啟動，因?yàn)楦鞑繙囟容^高，故沖轉(zhuǎn)后，應(yīng)盡快升速、并列、將電石廠負(fù)荷帶至與汽缸金屬溫度相匹配的初始負(fù)荷，再按冷態(tài)啟動曲線升負(fù)荷到額定值;在達(dá)到對應(yīng)的工況點(diǎn)以前應(yīng)盡量減少不必要的停留（防止汽缸冷卻）;盡可能避免出現(xiàn)調(diào)節(jié)級金屬溫度下降、缸體膨脹、脹差向負(fù)方面變化的情況。

（二）直供電時(shí)降負(fù)荷的操作

降負(fù)荷操作：

1）電石廠降負(fù)荷時(shí)初期以較慢速度降至12MW，根據(jù)情況不同有時(shí)降負(fù)荷還存在穩(wěn)定一段時(shí)間的情況。

2）降至12MW時(shí)，直接降負(fù)荷至零，此時(shí)鍋爐汽包水位會迅速下降，出現(xiàn)虛假水位。

3）鍋爐應(yīng)提前將汽包水位設(shè)定為+30mm，甩負(fù)荷后開大給水（一般比正常給水流量大150t/h左右），待水位回升時(shí)，參考此時(shí)主汽流量快速降低給水流量。鍋爐降負(fù)荷時(shí)關(guān)鍵就在于最后階段，一定要控制好汽包水位，防止跳機(jī)。

4）機(jī)組滑停時(shí)，電石廠廠用動力電源應(yīng)切至鄰機(jī)，根據(jù)鍋爐壓力及時(shí)調(diào)度電石廠降負(fù)荷;汽機(jī)打閘前，負(fù)荷應(yīng)盡量降至最低10MW以下，然后，#1汽機(jī)打閘，聯(lián)跳德221開關(guān)，完成機(jī)組滑停。

（三）直供電時(shí)甩負(fù)荷的操作

1）甩負(fù)荷10MW以內(nèi)鍋爐側(cè)基本穩(wěn)定。蒸汽流量的波動對鍋爐水位影響較大。及時(shí)調(diào)整汽包水位穩(wěn)定。調(diào)整主汽壓力適合當(dāng)前負(fù)荷的GV閥位開度。

2）甩負(fù)荷10MW以上時(shí)鍋爐水位會迅速下降出現(xiàn)虛假水位，此時(shí)若給水調(diào)節(jié)方式在給水泵自動，給水泵變頻會快速增加。此時(shí)應(yīng)根據(jù)水位下降情況，手動控制給水流量比主汽流量大150T/H左右，觀察水位是否上升，汽包水位上升根據(jù)主汽流量恢復(fù)正常運(yùn)行。若給水控制方式在主給水旁路自動，旁路自動切為手動，立即手動增加給水泵變頻開度，必要時(shí)將給水旁路調(diào)門全開。水位穩(wěn)定后，及時(shí)調(diào)整主汽壓力適合當(dāng)前負(fù)荷的GV閥位開度。

3）甩負(fù)荷20MW以上，汽包水位下降至-300mm，適當(dāng)開啟高過對空排汽（一般33%左右）進(jìn)行泄壓，此時(shí)應(yīng)防止給水泵變頻開度增加過大，造成給水流量過大而汽包高水位的產(chǎn)生。鍋爐燃燒不可大幅度減風(fēng)減煤，防止燃燒變化加劇虛假水位的出現(xiàn)。

五、孤網(wǎng)運(yùn)行方式下鍋爐控制策略

通過對電石廠升降負(fù)荷的特點(diǎn)進(jìn)行分析討論和防止“內(nèi)因”、“外擾”造成機(jī)組快速升降負(fù)荷，探索出一套480t/h循環(huán)流化床鍋爐保證機(jī)組直供電安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方法。

（一）電石廠升降負(fù)荷的操作：

電石廠升負(fù)荷操作：

1、電石廠升負(fù)荷時(shí)，第一波2分鐘內(nèi)一般需要升2～4MW負(fù)荷，此時(shí)鍋爐應(yīng)根據(jù)情況升壓、升負(fù)荷。

2、然后以2分鐘左右1MW速度升負(fù)荷至10MW左右。

電石廠降負(fù)荷操作：

1、接到電石廠降負(fù)荷的調(diào)度指令后，根據(jù)值長調(diào)度，合理分配兩臺機(jī)組負(fù)荷，根據(jù)每臺鍋爐降負(fù)荷的多少，合理降低鍋爐給煤量及一、二次風(fēng)量。

2、電石廠降負(fù)荷時(shí)初期以較慢速度或者存在異常快速降至12MW，根據(jù)情況不同有時(shí)降負(fù)荷還存在穩(wěn)定一段時(shí)間的情況。

3、降至12MW時(shí)，直接降負(fù)荷至零，此時(shí)鍋爐汽包水位會迅速下降，出現(xiàn)虛假水位。

4、鍋爐應(yīng)提前將汽包水位設(shè)定為+30mm，開大給水（一般比正常給水流量大100t/h左右），待水位回升時(shí)，緩慢降低給水流量。

5、鍋爐降負(fù)荷時(shí)關(guān)鍵就在于最后階段，一定要控制好汽包水位，防止跳機(jī)。

無論機(jī)組升降負(fù)荷關(guān)鍵點(diǎn)在于根據(jù)外界負(fù)荷需要滿足機(jī)組負(fù)荷平穩(wěn)、頻率穩(wěn)定。

（二）事故預(yù)想分析：

1、甩部分負(fù)荷時(shí)的處理

1）運(yùn)行人員要首先控制好汽包水位，認(rèn)真判斷虛假水位，汽包水位波動較大時(shí)，及時(shí)切給水泵變頻自動為手動操作，防止水位波動引發(fā)汽機(jī)跳閘。根據(jù)主汽壓上升趨勢，必要時(shí)打開高過向空排汽進(jìn)行泄壓。

2）根據(jù)主汽壓上升趨勢，減少給煤量及一、二風(fēng)量降低鍋爐負(fù)荷，汽壓上升較快時(shí)，可采取短暫停煤。

3）根據(jù)汽溫下降情況關(guān)小或關(guān)閉減溫水。

4）待汽壓穩(wěn)定后，燃燒穩(wěn)定，逐步關(guān)小對空排汽，投入給水泵變頻自動，根據(jù)外界實(shí)際負(fù)荷帶負(fù)荷。

2、全甩負(fù)荷時(shí)的處理

1）鍋爐主汽壓力驟升，安全門動作，汽壓較高時(shí)對空排汽聯(lián)開。

2）保護(hù)邏輯動作：①“鍋爐水位低至-280mm延時(shí)30秒”，鍋爐MFT動作，所有變頻運(yùn)行風(fēng)機(jī)不跳閘，但變頻器轉(zhuǎn)速均降至初始值，同時(shí)汽機(jī)跳閘。②“鍋爐水位高至+230mm且主蒸汽溫度降至480℃”，鍋爐MFT動作，所有變頻運(yùn)行風(fēng)機(jī)不跳閘，但變頻器轉(zhuǎn)速均降至初始值，同時(shí)汽機(jī)跳閘。

3）未達(dá)到對空排汽聯(lián)開值時(shí)，及時(shí)手動打開對空排汽，切給水泵變頻自動為手動，手動操作調(diào)整汽包水位，直至正常水位。

3、孤網(wǎng)運(yùn)行中單側(cè)斷煤或全線斷煤的處理

1）匯報(bào)值長鍋爐單側(cè)斷煤或者全線斷煤，需要降低機(jī)組負(fù)荷，并分清斷煤原因：①若是煤倉空倉，要求燃運(yùn)盡快對煤倉補(bǔ)煤②若給煤機(jī)故障或誤跳閘，應(yīng)申請值長迅速聯(lián)系檢修和熱工人員同時(shí)到場。

2）根據(jù)斷煤情況、床溫、床溫變化率以及汽壓下降速率及時(shí)通知汽機(jī)專業(yè)降低機(jī)組負(fù)荷，若鍋爐四臺給煤機(jī)斷煤應(yīng)減負(fù)荷至50WM左右運(yùn)行，若六臺給煤機(jī)全斷，應(yīng)減負(fù)荷至最低7MW運(yùn)行。及時(shí)匯報(bào)值長需要減負(fù)荷量，并協(xié)調(diào)另一臺機(jī)組漲負(fù)荷或電石廠降負(fù)荷。

減負(fù)荷過程中必須有專人控制好汽包水位。

1、當(dāng)鍋爐某臺給煤機(jī)斷煤需要增加其他給煤機(jī)的煤量時(shí)，應(yīng)注意給煤機(jī)的最大煤量為40t/h，不得過量給煤，避免落煤管堵煤。

2、根據(jù)床溫情況及時(shí)降低流化風(fēng)量至略大于臨界流化風(fēng)量，（臨界流化風(fēng)量參考值為12萬Nm3/h），若減風(fēng)過程中出現(xiàn)主流化風(fēng)量突然減小時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，避免鍋爐流化不良，同時(shí)盡快降低二次風(fēng)量并根據(jù)床壓情況及時(shí)停運(yùn)排渣系統(tǒng)和石灰石系統(tǒng)。

3、在處理過程中，若五臺或六臺給煤機(jī)全部不來煤，床溫達(dá)到750℃，氧量超過13%并且有上升趨勢時(shí)，鍋爐應(yīng)匯報(bào)值長申請壓火。

4、煤倉來煤后，將“投煤允許”保護(hù)切除，依次啟動各給煤機(jī)確定至少四臺給煤機(jī)已經(jīng)來煤。然后匯報(bào)值長準(zhǔn)備揚(yáng)火帶負(fù)荷。

5、鍋爐在處理斷煤時(shí)，需要加減負(fù)荷時(shí)必需請示值長。

解決的關(guān)鍵問題和創(chuàng)新點(diǎn)：

在孤網(wǎng)運(yùn)行中，由于電網(wǎng)小，受負(fù)荷變化的影響比較大，穩(wěn)定性差，運(yùn)行難度大。原運(yùn)行方式為機(jī)爐協(xié)調(diào)，主動控制汽輪機(jī)進(jìn)汽量來改變負(fù)荷。孤網(wǎng)運(yùn)行方式為：用戶改變負(fù)荷，汽輪機(jī)同步被動改變進(jìn)汽量來對應(yīng)負(fù)荷，鍋爐側(cè)快速調(diào)整主蒸汽壓力滿足汽輪機(jī)進(jìn)汽量。在孤網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)之上，增加孤網(wǎng)硬件回路，安裝了孤網(wǎng)卡，最大限度的減少孤網(wǎng)控制的運(yùn)算周期，提高響應(yīng)速度，提高機(jī)組調(diào)頻能力，使之完全滿足孤網(wǎng)運(yùn)行要求，確保孤網(wǎng)運(yùn)行控制負(fù)荷可靠。同時(shí)安裝了四臺6KV柴油發(fā)電機(jī)組作為高壓保安電源，對380V柴油發(fā)電機(jī)組控制回路進(jìn)行了改造，確保孤網(wǎng)運(yùn)行安全可靠。

推廣應(yīng)用情況：

一些化工企業(yè)屬于高耗能企業(yè)，如水泥廠，電石廠等用電量大，使用系統(tǒng)電，電價(jià)高，造成成本高，同時(shí)，企業(yè)的資源也未合理利用，造成浪費(fèi)，因此，利用余氣、余熱發(fā)電，建造自備機(jī)組，增加經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，為了區(qū)域性地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 在區(qū)域內(nèi)建造小網(wǎng)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

孤網(wǎng)運(yùn)行，效益可觀，在運(yùn)行過程中，優(yōu)化運(yùn)行方式，做好事故預(yù)想，做到安全生產(chǎn)。

作者簡介：

全國華，男，漢族，1975年9月生，內(nèi)蒙古赤峰人，1997年7月參加工作，2000年6月加入中國共產(chǎn)黨，河南理工大學(xué)電氣工程及自動化專業(yè)畢業(yè)，電氣工程師，注冊安全工程師、建筑節(jié)能師;現(xiàn)供職于平頂山市瑞平煤電有限公司德平熱電廠。研究方向?yàn)榘l(fā)電廠發(fā)供電運(yùn)行，輸變電運(yùn)行、維修及安全管理。