300 MW機組CCS運行分析

李建勛

300 MW機組CCS運行分析

李建勛①

(山西興能發電有限責任公司)

電廠機組控制方式分為：鍋爐跟蹤控制方式、汽輪機跟蹤方式、機組協調控制方式。機組協調控制(CCS)是以高度自動化為基礎的控制形式,可以極大地減少運行人員的工作強度,提高機組的運行水平。以古交電廠一期2×300 MW機組運行實踐為例,對大型機組的協調控制應用進行分析總結,為機組今后可靠運行提供一定的參考。

機組控制方式;機組協調控制(CCS);機組運行水平;分析

現代大型單元機組要解決的主要問題是機組的功率自動調節,即要將鍋爐和汽輪機作為一個電能生產的整體來適應外界負荷的變化,單元機組的自動控制方式一般為鍋爐跟蹤控制,汽輪機跟蹤控制和機爐協調控制3種。目前,古交電廠一期2臺300 MW機組采用機爐協調控制方式,且均為中調直接控制的A GC機組,即自動發動機控制機組。

1 機組控制方式

1)鍋爐跟蹤控制方式。當需要增大機組出力時,給定功率信號增大,功率調節器首先開大汽輪機調門,增大汽輪機進氣量,使發電機輸出功率與給定功率一致,由于蒸汽量增大,引起主蒸汽壓力下降,以主蒸汽壓力低于給定主蒸汽壓力值的壓力偏差作為信號,使進入鍋爐的燃料量增加,主蒸汽壓力恢復到給定壓力值。在這種控制方式中,機組負荷由汽輪機控制,蒸汽壓力由鍋爐控制,鍋爐負荷按照汽輪機的需要而改變。采用汽包鍋爐的單元機組通常采用這種控制方式。

該控制方式的優點是當負荷變化在鍋爐蒸汽壓力的允許變化范圍內時,可快速作出反應,對系統調頻也有利。但在發生很大幅度的負荷變化時,由于鍋爐燃燒延遲大,對主蒸汽壓力的調節不可避免的有滯后現象,在鍋爐開始跟蹤時,主蒸汽壓力已變化較大,鍋爐的運行調節就不會穩定。若要抑制這種不穩定現象,在較大的負荷變化情況下,其負荷的變化率就應加以限制。

2)汽輪機跟蹤控制方式。當外界負荷突然增大時,給定功率信號增大,首先是控制鍋爐的主信號增大,即功率調節器的輸出增大,開大燃料控制閥,增加燃料量,隨著鍋爐輸入熱量的增加,主蒸汽壓力升高,為了維持主蒸汽壓力不變,主汽壓力調節器開大調速器門,增大蒸汽量和汽輪發電機的功率,使發電機輸出功率與給定值相等。

汽輪機跟蹤控制方式用控制汽輪機調汽門來保持主蒸汽壓力,其主蒸汽壓力變化較小,有利于鍋爐的穩定運行,但是汽輪發電機的負荷必須隨著在蒸汽壓力的升高才能增加,而鍋爐燃料量、燃燒及熱傳導變化是延遲的,因而機組輸出功率的變化也有較大延遲。這樣,對發電機出力的控制比較慢,因而對電力系統的負荷調整不利。這種控制方式適用于承擔基本負荷的單元機組,或者當機組剛投入運行,經驗還不足時,采用這種方式可使汽壓比較穩定,為機組穩定運行創造有利條件,當單元機組中汽輪機運行正常,機組輸出功率受到鍋爐限制時,也可采用汽輪機跟蹤控制方式。

3)機組協調控制方式。通過對鍋爐跟蹤方式和汽輪機跟蹤方式的比較可以看出：鍋爐跟蹤控制方式對電力系統負荷變化的跟蹤速度快,當負荷變化速度過大時,會造成蒸汽壓力波動過大,機組運行不穩定;汽輪機跟蹤控制方式不用鍋爐的蓄熱量,汽壓十分穩定,但機組出力變化延遲,不能滿足電力系統快速負荷變化,即調頻能力差。

如果把鍋爐、汽輪機視為一個整體,把上述兩種控制方式結合起來,取長補短,使機組的實發功率既能迅速跟蹤給定功率的變化,又能維持鍋爐輸出蒸發量與汽輪機輸入蒸汽量的平衡,保持蒸汽壓力基本穩定。這種聯合起來的控制方式比較理想,稱之為機爐協調控制方式,即CCS。

在機爐協調控制方式中,鍋爐與汽輪機的調節裝置同時接受功率與壓力的偏差信號,在穩定工況下,機組的實發功率等于給定功率,在蒸汽壓力等于給定壓力,其偏差均為零。當外界要求機組增加出力時,使給定功率信號加大,出現正的偏差信號,這一信號加到汽輪機主控制器上,會導致汽輪機調汽門開大,增大汽輪機的出力;加到鍋爐主控制器上,會導致燃料量的增加,增加鍋爐的蒸汽量。

汽輪機調速汽門的開大,會立即引起在蒸汽壓力的下降,這時鍋爐雖已增加了燃料,但鍋爐汽壓的變化有一定的延遲,因而此時會出現正的壓力偏差信號,壓力偏差信號按正方向加在鍋爐主控制器上,促使燃料控制閥開得更大,壓力偏差信號按負荷方向作用在汽輪機主控制器上,使調速汽門向關小方向動作,使汽壓得以恢復正常。

以機爐協調控制方式動作過程可以看出,這種控制方式一方面通過調速汽門動作,在鍋爐允許汽壓范圍內,利用鍋爐的一部分蓄熱量,適應汽輪機的需要,另一方面又向鍋爐迅速補進燃料,通過這樣的協調控制方式,既可使單元機組實際輸出功率能迅速跟蹤給定功率的變化,又可使主蒸汽壓力穩定。

2 古交電廠機組協調控制的組成

1)古交電廠2臺300MW機組的鍋爐設備是由哈爾濱鍋爐廠生產的 HG-1025/17.5-YM17型鍋爐,該爐為亞臨界參數一次中間再熱自然循環汽包爐,采用平衡通風直流式燃燒器四角切圓燃燒,一次中間再熱,固態排渣汽包爐。

汽輪機是由東方汽輪機廠生產的NZK300-16.7/537/537-7型(合缸)、亞臨界、一次中間再熱、兩缸兩排汽直間空冷凝汽式汽輪機(全電調型)。

發電機采用了上海發電機廠生產的QFS2-300-2型雙水內冷發電機。

1期2臺300甘共苦 MW機組采用了 OVATION控制系統,該系統由DCS(數據采集系統)、DPU站(中央處理系統)、數據高速公路、工程師站、操作員站等組成。其中DCS作用是對現場所有的測點信號進行采集,整理DPU站對所有不同的系統進行分別控制,數據高速公路是數據的傳輸通道,工程師站完成對所有邏輯的組態。而操作員站可實現對設備、系統運行狀態進行控制。通過以上各個功能不同的部分,完成對整臺機組的控制。

2)古交電廠機組協調控制系統的組成。機組實現系統控制的兩大條件是：

a)鍋爐要實現燃燒自動控制。

b)汽輪機要實現電調控制。

目前,古交電廠一期2×300 MW機組經過近4年的運行實踐,協調控制系統已較穩定,這依賴于鍋爐燃燒的穩定及汽輪機調門的穩定連續可調。

鍋爐燃燒自動的調整目標值是蒸汽壓力,通過判斷目標值和實際值的偏差,來增加或減弱燃燒的強度。燃燒強度的控制來源于對風粉配比的調整。

眾所周知,燃燒的穩定性和經濟性依靠燃料量和風量的合理配比,而表征燃燒穩定性的最主要的參數即爐膛負壓和氧量值,這兩個參數也成為燃燒控制中的兩個重要環節。

一期機組若要投入燃燒自動,必須投入以下自動A：引風機自動;B：送風機自動 C：氧量自動D：至少有一臺磨煤機投入自動且總操投入自動.E：鍋爐主站自動投入。

引風自動投入是為了保證爐膛負壓穩定。一期采用了2臺靜葉可調軸流式引風機,爐膛負壓設定值為-50 Pa通過靜葉自動的投入,實現爐膛負壓的自動調整。

[1] 張麗香,王 琪.模擬量控制系統[M].北京：中國電力出版社,2006：91-93.

[2] 朱本恒.火電廠熱工自動化系統實驗[M].北京：中國電力出版社,2005：121-123.

Analysis on CCSO peration 300 MW Unit

Lj Jian-xun

The unit control mode of the power plant divides into：boiler tracking control mode,steam turbine tracking control mode,unit coordination control mode.The unit coordination control(CCS)is the type of control based on a high degree of automation,can greatly reduce the strength of operating personnel,enhance the operating level of the unit.Takes the first 2×300 MW unit operation practice of Gujiao power plant as an example,carries on analyzing,summarizing to coordination control application of large type unit,will provide a certain reference for the reliable operation of the units in the f uture.

Unit control mode;Unit coordinated control(CCS);Unit operation level;Analysis

TD612

B

1672-0652(2010)02-0023-02

李建勛 男 1969年出生 1994年畢業于太原理工大學 工程師 古交 030206

2009-12-22