60Hz聯合循環機組控制系統的研究

初曉華

（哈爾濱汽輪機廠 自動控制工程分公司，哈爾濱150046）

1 研究內容與方向

聯合循環汽輪機的控制系統不僅具有常規的汽輪機控制方式，而且還具有以下特點：為了適應其快速啟動的需要，根據機組溫度（汽缸壁）狀態，自動選擇預先設置好的機組“冷”、“溫”、“熱”態的升速曲線，并控制機組按該曲線自動完成沖轉、暖機、過臨界、3 600 r/min 定速全部過程。對于聯合循環機組，希望最大限度地利用來自余熱鍋爐的低壓蒸汽，取得最大的效益，DEH 控制系統的補汽回路通過調節補汽閥控制來自余熱鍋爐低壓蒸汽達到這一目的。

本課題的研究內容是設計一套適用于60 Hz 聯合循環機組的DEH 控制系統。采用的具體方法是以現有的聯合循環機組控制系統為基礎，進行優化。采用的手段是利用ABB 公司的SYMPHONY 系統，進行硬件設計和軟件仿真，最后再應用到具體的工程項目中。

2 實現方法

2.1 系統設計方案

系統總體方案采用高壓抗燃油數字電液調節系統（簡稱DEH），系統由高壓抗燃油源、工程師站、操作員站、DEH 控制柜、現場I/O、現場油動機伺服閥、電磁閥和油動機位置檢測裝置等組成。系統總體構成見圖1。

2.2 硬件設計方案

DEH 系統控制硬件采用雙冗余設計。系統由工作師站、操作員站、基本控制柜和一個擴展柜組成。單元機組DEH 配置清單如表1。

2．3 軟件設計

圖1 系統總體構成

表1 單元機組DEH 配置清單

設計一套控制軟件，使之能夠完成汽輪機的啟動、沖轉、暖機、過臨界、定速、并網以及完成各種功能試驗的全過程。并將DEH 控制邏輯分為兩部分，一部分完成汽輪機的超速保護功能；一部分完成汽輪機基本控制功能。

設計的關鍵點在于系統的額定轉速是3 600 r/min，因此轉速控制、OPC 控制等都有別于傳統的聯合循環機組。

組態中DEH 的定速轉速是3 600 r/min，那么DEH 中的OPC 轉速應該設成3 708 r/min，電超速設成3 960 r/min,機械超速最大值設成4 032 r/min。同時轉速卡在硬件設計時也要有同樣的考慮，此外設計時還要注意測速齒盤的齒數。

一次調頻參數與50 Hz 機組基本是一樣的，都是±10轉調整5%機組額定負荷，超過這個范圍保持最大調整量；根據國外電網特點，可以增大死區范圍；因為網頻波動較大，可以取消并網后的OPC 動作。當發生電網單相接地、發變組故障等事故時，通過電跳機或者汽輪機瞬間轉速飛升發出OPC 保護實現汽輪機的保護。

3 項目應用情況及推廣應用前景

聯合循環電廠使用的燃料一般是燃氣、清油或重油，其熱效率比燃煤發電要高很多。聯合循環電廠的另一個優勢是污染小，幾乎是零排放，滿足國外對于環保指標的考核。另外目前國內的火電市場已經接近飽合，汽輪機廠家都在積極開拓國際市場。目前國際上許多國家的電網頻率是60 Hz，因此開發60 Hz 聯合循環機組，有著廣闊的國際市場空間和發展前途。