電廠1000MW機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷控制優(yōu)化策略探究

翟建森

摘 要：現(xiàn)階段我國火力發(fā)電廠使用主要的發(fā)電機(jī)組是600MW及1000MW級超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，為了保障機(jī)組的安全運(yùn)行，這種大型的機(jī)組往往都具備輔機(jī)故障減負(fù)功能，文章主要就火電廠1000MW機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷控制優(yōu)化策略進(jìn)行簡單的分析討論。

關(guān)鍵詞：電廠；1000MW機(jī)組；輔機(jī)故障減負(fù)荷；控制優(yōu)化策略

輔機(jī)故障減負(fù)荷（RUN BACK，RB）功能的主要作用是在機(jī)組的主要輔機(jī)發(fā)生跳閘、鍋爐最大出力小于給定功率等等故障時，控制系統(tǒng)迅速的降低機(jī)組負(fù)荷，確保其達(dá)到實際出力，保證超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到整個電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，研究1000MW機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷控制優(yōu)化策略對于提高電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性有著現(xiàn)實意義。

1 1000MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷控制概述

超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷控制與燃料控制、給水控制等等息息相關(guān)，機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷控制的內(nèi)容主要包括燃燒系統(tǒng)與給水控制、煤水比控制、主汽壓力控制、中間點溫度和過熱汽溫控制、汽輪機(jī)控制等等幾部分內(nèi)容，下文從這幾個方面就機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷控制問題進(jìn)行簡單的介紹。

1.1 燃燒控制

輔機(jī)故障減負(fù)荷實驗之后，整個發(fā)電機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，在此期間為了防止鍋爐爐膛熄火需要采取一定的控制手段穩(wěn)定鍋爐的燃燒過程。具體的控制過程中首先需要根據(jù)輔機(jī)故障減負(fù)荷實驗的目標(biāo)負(fù)荷確定運(yùn)行的磨煤機(jī)的臺數(shù)，必須要保證對沖或者相鄰磨煤機(jī)都正常運(yùn)行，嚴(yán)禁隔層運(yùn)行，前后墻對沖爐跳磨的時間間隔控制在5～10s左右，跳磨時應(yīng)始終遵循由上至下、先跳后墻的原則，燃燒不穩(wěn)定或者煤炭的質(zhì)量較差時需要采取一定的助燃措施，比如投入等離子或者油槍。超臨界機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷實驗后的目標(biāo)煤量會影響機(jī)組的功率、分離器出口溫度、水冷壁溫度、主汽溫度等等，為了避免調(diào)節(jié)過程中蒸汽過熱度及反調(diào)太高，降負(fù)荷速率應(yīng)該與燃料的變化速率基本保持一致。此外，燃燒器的間隔時間、剩余的煤量、切除的順序、數(shù)量等等因素也會影響到爐膛的壓力，進(jìn)而影響爐膛內(nèi)煤炭的燃燒情況，因此，相關(guān)工作人員需要嚴(yán)格控制這些因素。

1.2 煤水比控制

直流鍋爐完成輔機(jī)故障減負(fù)荷實驗之后，需要調(diào)整燃料量及給水流量，燃料量應(yīng)調(diào)整到與目標(biāo)負(fù)荷對應(yīng)，此時隨著燃料量的降低，機(jī)組的負(fù)荷會迅速的下降，汽輪機(jī)側(cè)的主汽壓力需要按照滑壓運(yùn)行的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，鍋爐中間點溫度及主汽溫度主要依靠調(diào)節(jié)煤水比進(jìn)行控制。給水流量的校正過程中，由分離出口輸出過熱度信號作為鍋爐給水指令的前饋，輔機(jī)故障減負(fù)荷實驗時，為了緩減給水流量與鍋爐燃料量不匹配的問題，中間點溫度校正功能會閉鎖一段時間，待煤水比在合適范圍之后再次投入使用。此外，鍋爐內(nèi)溫度過高或者過低都會引起一些事故，比如溫度過高管道爆炸、溫度過低蒸汽帶水，因此，中間點溫度控制回路之中往往設(shè)置有越限保護(hù)的功能，一旦溫度超過一定的范圍就會自動調(diào)節(jié)給水量。最后，不同工況下，減水的速率也需要合理設(shè)置。

1.3 主汽壓力控制

機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)發(fā)生后，一般需要采用滑壓運(yùn)行的方式調(diào)節(jié)控制主汽的壓力，為了更好地實現(xiàn)快速降負(fù)荷及主汽壓力的目的，可以適當(dāng)?shù)拈_大汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥。機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)之后，鍋爐的蒸汽量會迅速減小，為了盡可能減少運(yùn)行工況變化對給水壓力及主汽溫度的影響，主汽壓力下降速率應(yīng)盡可能保持在0.4～1.2MPa/min左右。此外，縮短負(fù)荷至主汽壓力設(shè)定值之間的慣性時間，能夠盡量減小主汽壓力偏差。

2 1000MW發(fā)電機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷控制策略

2.1 協(xié)調(diào)控制

火電機(jī)組發(fā)生RB后，機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)會自動的轉(zhuǎn)為汽機(jī)跟隨模式，單元主控指令切換為手動模式，時刻跟蹤此時機(jī)組運(yùn)行的實際負(fù)荷，接收到RB信號之后，機(jī)組自動切換至滑壓方式進(jìn)行運(yùn)行，并結(jié)合此時的實際情況調(diào)節(jié)機(jī)組汽壓。在此過程中，爐主控會首先跟蹤鍋爐的實際燃料量，磨煤機(jī)跳閘之后會自動對輔機(jī)最大出力對應(yīng)的燃料量進(jìn)行跟蹤，確保整個RB過程中鍋爐內(nèi)燃料始終能夠正常供應(yīng)，避免鍋爐熄火。

2.2 燃料控制過程

RB信號觸發(fā)后，磨煤機(jī)跳磨時遵循由上至下、先跳后墻的原則，間隔時間為7s，運(yùn)行的磨煤機(jī)數(shù)量控制在3臺，為了使負(fù)荷能夠快速的下降至輔機(jī)最大出力，可以連續(xù)的跳開磨煤機(jī)。為了保證一次風(fēng)量與燃料量匹配，非一次風(fēng)RB時，可以控制任意一臺磨煤機(jī)跳閘，此時，在前饋控制之下，一次風(fēng)機(jī)的開度會減小，一次風(fēng)量自然也會減小，從而保證了煤粉的輸送的效果。同時，RB信號會按照前墻下層——后墻下層——后墻中層——前墻中層的順序投入到1號油槍，此時應(yīng)間隔5s左右之后在將其啟動。磨煤機(jī)連續(xù)跳閘嚴(yán)重影響鍋爐內(nèi)煤炭的燃燒此時快速將2層油槍投入其中會起到穩(wěn)定燃燒的作用。煤質(zhì)校正會導(dǎo)致許多相關(guān)參數(shù)自動調(diào)節(jié)，且時間較長會影響到RB功能的實現(xiàn)，因此，一般在進(jìn)行RB過程之中往往會暫時將煤質(zhì)校正功能暫時切除，等到RB之后再自動恢復(fù)。

2.3 風(fēng)量控制

發(fā)電機(jī)組的總風(fēng)量指令應(yīng)該根據(jù)爐主控指令并經(jīng)氧量校正之后得出，RB期間，總風(fēng)量指令會隨著燃料量的減少迅速降低，此時，鍋爐內(nèi)氧量并不能準(zhǔn)確的反映出機(jī)組工作狀況的變動情況，為了削弱氧量校正作用，應(yīng)適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)PID控制器調(diào)節(jié)作用。此外，機(jī)組引風(fēng)機(jī)跳閘會導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)聯(lián)跳，非送、引風(fēng)機(jī)RB時，任意一臺磨煤機(jī)跳閘，前饋控制之下都會導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)開度減小。主要是因為機(jī)組工作狀況發(fā)生較大變化時，前饋控制作用下系統(tǒng)風(fēng)量提前變化，在常規(guī)反饋調(diào)節(jié)之下，燃料量與風(fēng)量更加匹配，可以有效地避免風(fēng)量大幅度波動。

2.4 給水控制

機(jī)組的給水量可以通過“水跟煤”的方式進(jìn)行控制，RB期間，隨著給煤量的變化，給水量也會迅速下降，為了更好的響應(yīng)燃料的減少，RB信號會觸發(fā)30s脈沖信號此時機(jī)組中A、B側(cè)一、二級過熱減及再熱減溫調(diào)節(jié)閥溫會關(guān)閉。非給水RB時，給水泵最小流量調(diào)節(jié)閥會切換到手動狀態(tài)，給水量迅速下降，RB信號消失后一段時間，會產(chǎn)生10s脈沖信號，給水泵調(diào)節(jié)閥恢復(fù)正常。

3 結(jié)束語

綜上所述，1000MW單元機(jī)組減負(fù)荷控制優(yōu)化后，負(fù)荷下降平穩(wěn)，各參數(shù)也穩(wěn)定正常，有效保證了整個過程中主汽壓力的穩(wěn)定；燃料快速有效切除，保證了負(fù)荷比較快地下降至匹配輔機(jī)最大出力，油槍及時投入運(yùn)行，有效保障了穩(wěn)定燃燒，阻止了燃燒不穩(wěn)定所導(dǎo)致的工況惡化；給水量和總風(fēng)量也快速下降到目標(biāo)值，保證了各參數(shù)在正常范圍內(nèi)。通過文章對1000MW機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷的相關(guān)問題分析探討，希望能夠?qū)痣姀S相關(guān)技術(shù)人員在機(jī)組控制工作有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]朱全利.鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].中國電力出版社，2006.

[2]畢貞福.火力發(fā)電廠熱工自動控制實用技術(shù)[M].中國電力出版社，2008.

[3]《電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動發(fā)電控制》編委會，劉維烈主編.電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動發(fā)電控制[M].中國電力出版社，2006.

[4]吳永存，朱介南.寧海電廠1000MW機(jī)組RB與FCB控制策略的設(shè)計和應(yīng)用[J].電力建設(shè)，2011，32（1）：59-63.

[5]陳小強(qiáng)，尹峰，羅志浩.1000MW超臨界機(jī)組RUNBACK功能試驗及其分析[J].浙江電力，2008，27（1）：23-26.