660MW超臨界機組APS自啟停控制

初汶襁 王海蓮

摘 ?要：單元機組自啟停控制（APS）根據單元機組啟停過程中不同階段的需要對鍋爐、汽輪機、發電機、輔機等系統和設備工況進行檢測和邏輯判斷，并按預定好的程序（帶有若干斷點）向順序控制系統各功能組、子功能組、驅動級以及模擬量控制系統（MCS）、汽輪機數字電液控制系統（DEH）等各控制子系統發出啟動或停止命令，從而實現單元機組的自動啟動或停止。以國外某項目660MW超臨界機組自動啟停控制為例，介紹機組自啟停的控制過程，并針對功能組在升溫升壓階段技術難點，分析升溫升壓的控制策略。

關鍵詞：自啟停控制 ?升溫升壓 ?典型順控 ?功能組

中圖分類號：TK229 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（b）-0037-02

1 ?系統概況

該項目660MW超臨界鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司自主開發研制的660MW褐煤超臨界鍋爐。該鍋爐為一次中間再熱、變壓運行、單爐膛、平衡通風、固態排渣、全鋼架、全懸吊結構、露天布置的π型直流鍋爐。汽輪機為東方電氣集團東方汽輪機有限公司生產的N660-24.2/566/566型，超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機，額定出力660MW，最大連續出力687.2MW，采用復合變壓運行方式。發電機為東方發電機廠發電機額定功率660MW，額定頻率50Hz，功率因數0.80，額定勵磁電壓514.22V，額定勵磁電流4918.15A，采用水—氫—氫冷卻方式。

2 ?自啟停控制過程

APS機組升負荷全程自動控制過程，必須在風、煤、水等基礎自動投入的情況下實現。機組點火以后啟動第一套制粉系統，并投入燃料閉環控制，此后以一定速率增加給粉量直到達到沖轉參數要求。汽機ATC控制完成汽機暖機、沖轉等相關控制，燃料指令來自于分離器入口溫升率控制回路計算生成的給煤率。在旁路收盡之前，汽機主控已投入閉環控制主汽壓力，鍋爐主控由鍋爐廠提供溫升曲線投入煤量，DEH處于本地負荷方式;旁路全關后，自動投入鍋爐主控自動，汽機遙控自動，進入濕態CCS階段，接受APS置位指令以設定速率增加給煤量，加強燃燒直到轉干完成。進入干態方式后CCS轉為常規控制，此時升負荷指令和升負荷速率來自于操作員具體設定。

2.1 機組啟動過程

（1）機組啟動準備斷點前要將各設備工作狀態，電氣盤柜工作位等檢查完畢，該條件由運行確認后，再選擇啟動模式并最終點擊啟動，APS開始正式啟動執行。

（2）汽機側上水準備，執行凝結水補水啟動功能組，然后啟動循環水功能組、閉冷水系統啟動功能組，待補水功能準備完畢再開始啟動凝結水系統啟動功能組、凝結水上水沖洗功能組，機側水系統準備同時啟動汽機油系統啟動功能組、密封油系統功能組，小機油系統功能組，為機側大小機運轉做準備。

（3）鍋爐上水準備，鍋爐上水準備斷點主要完成鍋爐側系統注水和沖洗，通過執行鍋爐冷態循環清洗功能組實現，冷態循環清洗功能組啟動完成后確認省煤器入口水質合格。

（4）風煙系統啟動，按照預選的順序啟動鍋爐各大風機，控制鍋爐風量和負壓。

（5）鍋爐點火及升溫，啟動磨煤機系統功能組，控制給水控制分離器水位，旁路控制系統壓力到達沖轉參數。

（6）汽輪機沖轉，執行汽機ATC自動沖轉程控，汽輪機升速至3000r/min。

（7）機組并網斷點，執行自動并網順控。

（8）升負荷1，該過程完成升溫升壓控制，主要完成干濕態轉換過程。

（9）升負荷2，該過程靠CCS指令帶動至所需負荷。

該項目汽機側功能組包含凝結水補水啟動功能組、循環水功能組、閉冷水系統啟動功能組、汽機油系統啟動功能組、凝結水系統啟動功能組、密封油系統功能組、凝結水上水沖洗功能組、高加投運功能組、低加投運功能組、輔助蒸汽功能組、除氧器加熱等功能組;鍋爐側功能組包括給水管道注水功能組、鍋爐上水功能組、鍋爐冷態循環清洗功能組、風煙系統功能組、制粉系統功能組等順控子組。

2.2 APS停機過程斷點及其完成條件

2.2.1 降負荷斷點

CCS帶動機組負荷降至40%附近，根據煤倉煤量停運，機組負荷小于35%執行停機指令，停運燒空的頂層磨煤機，直至底層煤層停運投油請求時，開始準備機組解列。

2.2.2 機組解列斷點

（1）完成汽輪機跳閘;（2）發電機解列。

2.2.3 機組停運斷點

（1）風煙系統停止功能組完成;（2）水系統停運維持各設備潤滑油系統運轉。

另外，該項目機組停運功能組使用風煙停運功能組、真空停運功能組、制粉停運功能組等子順控子組。其中聯鎖和保護使用原自帶邏輯，包括停機時潤滑油系統投運、停磨吹掃等。

3 ?鍋爐升溫升壓階段控制策略

控制系統出廠調試時在鍋爐升溫升壓階段控制策略為此次策劃的重點，在鍋爐點火升溫階段，制粉系統投入后按一定速率增加燃料，控制汽水分離器入口溫度滿足鍋爐升溫升壓要求。在主蒸汽壓力達到汽輪機沖轉壓力前，旁路處于程序控制方式，按一定的函數曲線增加開度;當主蒸汽壓力達到沖轉壓力時，旁路進入定壓控制模式，點火升溫階段經沖轉并網后鍋爐進入升壓階段。

兩個階段升溫升壓的主要策略如下。

（1）首臺給煤機啟動正常后投入給煤機自動，APS“首臺磨啟動”子組觸發并完成。APS以一定的速率（鍋爐廠提供）將煤量增加到8%～10%附近基礎燃料量。基礎燃料量曲線需要調試時整定，啟動方式不同，基礎燃料量曲線也不同。該步驟主要控制給煤速率緩緩加至目標值。

（2）鍋爐點火一段時間后，給煤機控制接收燃料主控的指令，以鍋爐廠提供速率增加給煤率直至主蒸汽壓力達到熱態沖洗壓力參數，沖洗完成后燃料指令由APS指令生成回路緩慢升至17%～20%附近。此時加燃料量指令受多方條件制約，比如溫升率高會限制增加燃料速率或者暫緩繼續增加，待制約條件消失后再繼續緩緩增加。

（3）第二套制粉系統啟動。APS溫升控制子組觸發，燃燒率指令按汽水分離器入口溫度比例控制，使鍋爐受熱均勻直至升溫過程結束。

（4）燃料指令接受分離器入口溫度溫升率比例控制，配合旁路升壓直至能滿足汽機沖轉要求。

超臨界機組濕態轉干態，對燃料控制和給水控制要求較高，燃料由指令生成回路按鍋爐廠提供速率限制和生成燃料量，給水采用三階段啟動方式，在低負荷啟動階段時，維持水冷壁具有流速穩定的最小流量，保持鍋爐啟動流量和啟動壓力，在中低負荷過渡濕態轉干態階段時，維持一定的分離器儲水箱水位，通過疏水閥和給水旁路閥配合實現。控制在中高負荷階段時維持在一定的水燃比，控制中間點焓值，實現過熱汽溫的粗調，滿足負荷的響應。

4 ?現場調試調整

在項目部組織下，調試、運行和廠家及設計各方對APS邏輯進行了梳理和實驗準備，在分系統調試期間分散整體APS為各個受控子順控，系統成熟投運前對單個系統做整體子順控實驗并驗收。例如，現場在磨煤機暖磨和起磨順控實驗過程中發現廠家資料所提供的順控步序比較模糊，業主方和EPC方組織廠家設計與運行調試共同討論，提出起磨的運行方式調整，完善邏輯并測試了磨煤機系統的靜態順控過程。類似的組織和參與過程，使APS順控在調試前期就得到了很好的驗證。

5 ?結語

經過精心的設計及仿真調試，該2×660MW超臨界燃煤機組自啟停功能組的各項功能均通過仿真測試，符合設計要求。機組自啟停功能組的現場實現，提高了機組的自動化水平，降低運行人員的工作強度，并為整機的APS調試投入奠定了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 賴月生，曾祥卓.600MW超臨界燃煤機組啟停進度研究[J].東北電力技術，2018（5）：21-24.

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