伊拉克巴士拉650MW燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)擴(kuò)建項目負(fù)荷控制策略

李彩芬

（西安興儀科技股份有限公司，陜西 西安 710000）

1 概述

負(fù)荷控制中心是協(xié)調(diào)系統(tǒng)的上位運算單元，其基本任務(wù)是生成系統(tǒng)負(fù)荷執(zhí)行指令，統(tǒng)一指揮各子系統(tǒng)同步實施調(diào)節(jié)，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運行。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組協(xié)調(diào)負(fù)荷控制中心主要由旁路煙囪煙氣擋板門控制單元、目標(biāo)負(fù)荷單元、負(fù)荷指令迫降單元、限速單元、限幅單元、一次調(diào)頻量補(bǔ)償單元、RUNBACK、邏輯控制單元等組成。在燃?xì)饴?lián)合循環(huán)運行模式下：旁路煙囪煙氣擋板門全開、燃機(jī)與余熱機(jī)組聯(lián)合運行、主煙囪排煙的運行方式為燃?xì)饴?lián)合循環(huán)運行模式。燃?xì)饴?lián)合循環(huán)運行模式時，燃機(jī)發(fā)電機(jī)組、余熱鍋爐、汽機(jī)發(fā)電機(jī)組是一個控制的整體。燃機(jī)發(fā)電機(jī)組是主被控對象，余熱機(jī)組為隨動被控對象，汽機(jī)發(fā)電機(jī)組滑壓運行。在燃?xì)饴?lián)合循環(huán)運行模式下：（1）并網(wǎng)前燃機(jī)本機(jī)控制啟動，同期并網(wǎng)；（2）并網(wǎng)后可投入ALR（電廠運行人員的負(fù)荷指令）負(fù)荷控制；（3）余熱鍋爐升溫、升壓；（4）DEH本機(jī)控制汽輪機(jī)組啟動，同期并網(wǎng)；（5）汽輪發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，可在ALR（電廠運行人員的負(fù)荷指令）方式下，隨燃機(jī)負(fù)荷調(diào)整， 汽輪發(fā)電機(jī)組滑壓調(diào)整負(fù)荷；（6）30%燃機(jī)額定負(fù)荷后，可在ALR方式下或投入ADS網(wǎng)調(diào)控制，調(diào)整燃機(jī)-汽輪發(fā)電機(jī)組至滿負(fù)荷運行。

2 CCS模式投切

2.1 燃機(jī)CCS投切

對于2臺燃機(jī)分別設(shè)計一組燃機(jī)CCS投/切按鈕，運行人員可在HMI上手動操作燃機(jī)CCS投入/切除按鈕，并確認(rèn)。當(dāng)操作投入按鈕并確認(rèn)后DCS系統(tǒng)發(fā)出燃機(jī)CCS投入請求信號至燃機(jī)；當(dāng)DCS接收到燃機(jī)在遠(yuǎn)控方式信號時，則該臺燃機(jī)進(jìn)入CCS模式。 燃機(jī)CCS切除條件：（1）燃機(jī)負(fù)荷小于30%或壞質(zhì)量；（2）燃機(jī)RB(來自余熱鍋爐)。

2.2 機(jī)組CCS投切

HMI上設(shè)計一組CCS投/切按鈕，運行人員可在HMI上手動操作CCS投入/切除按鈕，并確認(rèn)。

機(jī)組CCS切除條件：（1）2臺燃機(jī)均退出CCS模式；（2）汽機(jī)負(fù)荷大于30%；（3）汽機(jī)發(fā)電機(jī)功率壞質(zhì)量。

3 AGC模式投切

協(xié)調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷指令來自兩個方面：一是本機(jī)設(shè)定的ALR指令，一是網(wǎng)調(diào)下達(dá)的ADS指令。兩指令受系統(tǒng)邏輯控制，由目標(biāo)負(fù)荷切換器T1分選。當(dāng)判定機(jī)組狀態(tài)為AGC方式時，目標(biāo)負(fù)荷切換器T1激勵，選通網(wǎng)調(diào)來的ADS指令；非AGC方式時，目標(biāo)負(fù)荷切換器T1失勵，選通本機(jī)運行員設(shè)定的ALR指令。經(jīng)目標(biāo)負(fù)荷切換器選通輸出的系統(tǒng)目標(biāo)負(fù)荷指令稱為ULD1。

系統(tǒng)負(fù)荷指令ULD1往往是表達(dá)網(wǎng)調(diào)（AGC方式）或運行員(ALR方式)負(fù)荷變化意志的階躍變化量。要成為機(jī)組可以執(zhí)行的負(fù)荷指令，需經(jīng)負(fù)荷變化率限制，將其轉(zhuǎn)化成機(jī)組能夠承受的緩變、平滑信號。系統(tǒng)負(fù)荷變化率是按機(jī)組當(dāng)前出力能力由運行員手動或自動設(shè)定的。經(jīng)最大負(fù)荷變化率限制輸出的系統(tǒng)目標(biāo)負(fù)荷指令稱為ULD2。

3.1 AGC投切

當(dāng)具備AGC投入條件時，運行人員可在HMI上手動操作AGC投入/切除按鈕，并確認(rèn)。

AGC切除條件：（1）AGC負(fù)荷指令壞質(zhì)量；（2）機(jī)組不在CCS模式；（3）AGC故障；（4）機(jī)組總功率與AGC負(fù)荷指令偏差大于10%。

3.2 負(fù)荷進(jìn)行/保持

當(dāng)機(jī)組在CCS模式時，運行人員可在HMI上手動操作負(fù)荷進(jìn)行/保持按鈕，并確認(rèn)。

當(dāng)機(jī)組剛投入AGC模式時，自動進(jìn)入負(fù)荷進(jìn)行；當(dāng)機(jī)組CCS模式退出時，進(jìn)入負(fù)荷保持。

4 一次調(diào)頻

一次調(diào)頻補(bǔ)償作用是將機(jī)組轉(zhuǎn)速信號經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換生成有死區(qū)和限幅的折線函數(shù)信號。當(dāng)轉(zhuǎn)速信號在一次調(diào)頻死區(qū)范圍內(nèi)時，一次調(diào)頻補(bǔ)償信號為零；轉(zhuǎn)速信號超越一次調(diào)頻死區(qū)范圍后，回路按一定斜率生成一次調(diào)頻補(bǔ)償信號；轉(zhuǎn)速信號超越一次調(diào)頻限幅范圍時，一次調(diào)頻補(bǔ)償信號保持上或下限幅值不變。當(dāng)機(jī)組在AGC模式時，運行人員可在HMI上手動操作一次調(diào)頻投入/切除按鈕，并確認(rèn)。

一次調(diào)頻切除條件：（1）機(jī)組總負(fù)荷小于70%；（2）AGC已切除；（3）發(fā)電機(jī)頻率壞質(zhì)量。

5 機(jī)組負(fù)荷設(shè)定

5.1 負(fù)荷上下限設(shè)定

負(fù)荷上限設(shè)定：當(dāng)CCS投入時，負(fù)荷上限設(shè)定值由運行人員在操作畫面手動設(shè)定，而當(dāng)CCS退出時，負(fù)荷上限設(shè)定值則跟著當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷加上20MW(限制值的寬度可以調(diào)試時設(shè)定)。

負(fù)荷下限設(shè)定：當(dāng)CCS投入時，負(fù)荷下限設(shè)定值由運行人員在操作畫面手動設(shè)定，而當(dāng)CCS退出時，負(fù)荷下限設(shè)定值則跟著當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷減去20MW(限制值的寬度可以調(diào)試時設(shè)定)。

5.2 負(fù)荷變化率設(shè)定

當(dāng)機(jī)組CCS模式時，運行人員可以手動設(shè)定負(fù)荷速率，非CCS模式時，機(jī)組負(fù)荷速率按照5MW/min(即0.083MW/s）進(jìn)行。

5.3 目標(biāo)負(fù)荷指令

當(dāng)機(jī)組在CCS模式并且非AGC模式，機(jī)組的目標(biāo)負(fù)荷指令通過負(fù)荷設(shè)定M/A站進(jìn)行設(shè)定。

當(dāng)機(jī)組不在CCS模式時，機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷指令跟蹤機(jī)組實際總負(fù)荷。當(dāng)AGC投入時，負(fù)荷設(shè)定M/A進(jìn)入自動狀態(tài)，機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷指令等于AGC負(fù)荷指令與一次調(diào)頻量之和。

機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷指令經(jīng)過負(fù)荷變化率及負(fù)荷限制得到的最終機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷指令。

6 機(jī)組負(fù)荷控制

聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的負(fù)荷控制，主要是由燃機(jī)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。汽機(jī)負(fù)荷跟隨。在本控制系統(tǒng)中，當(dāng)機(jī)組投入CCS模式時，燃機(jī)負(fù)荷指令通過一個變參數(shù)PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)，此PID的過程值PV是機(jī)組總功率，設(shè)定值SP是機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷指令，PID調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp是根據(jù)投入CCS模式模式的燃機(jī)臺數(shù)可調(diào)的（當(dāng)兩臺燃機(jī)均在CCS模式時，Kp值減小；當(dāng)僅有一臺燃機(jī)在CCS模式時，Kp值增大）。當(dāng)退出CCS模式時，PID的輸出跟蹤總負(fù)荷與汽機(jī)負(fù)荷差值。

PID調(diào)節(jié)器輸出值為2臺燃機(jī)的負(fù)荷指令，此負(fù)荷指令的平均值加上偏置BIAS后輸出給1號燃機(jī)實際負(fù)荷指令M/A操作站，并通過M/A站輸出至燃機(jī)實際負(fù)荷指令通道；此負(fù)荷指令的平均值減去偏置BIAS后輸出給2號燃機(jī)實際負(fù)荷指令M/A操作站，并通過M/A站輸出至燃機(jī)實際負(fù)荷指令通道。

燃機(jī)負(fù)荷偏置：當(dāng)2臺燃機(jī)均在CCS方式時，運行人員可以手動設(shè)置BIAS；當(dāng)僅有1臺燃機(jī)處于CCS模式時，BIAS強(qiáng)制跟蹤2臺燃機(jī)輸出指令差值的平均值。

燃機(jī)實際負(fù)荷指令M/A操作站（1號燃機(jī)和2號燃機(jī)相同）：當(dāng)燃機(jī)不在遠(yuǎn)控方式時，此M/A操作站輸出跟蹤燃機(jī)實際負(fù)荷；當(dāng)燃機(jī)在遠(yuǎn)控方式且機(jī)組未投入CCS模式時，運行人員可通過M/A操作站手動設(shè)定負(fù)荷指令至燃機(jī)；當(dāng)機(jī)組燃機(jī)投入CCS模式且機(jī)組也投入CCS模式時，此M/A操作站進(jìn)入自動狀態(tài)，接收經(jīng)平衡器處理后燃機(jī)實際目標(biāo)負(fù)荷指令。

7 燃機(jī)增減負(fù)荷

對于每臺燃機(jī)分別設(shè)置一個燃機(jī)增減負(fù)荷按鈕，在非CCS模式時運行人員可以手動操作負(fù)荷增減。當(dāng)主汽溫大于538℃或者高壓過熱器出口溫度大于等于482℃，延時30分鐘，DCS發(fā)出減負(fù)荷指令至燃機(jī)。

8 DCS與AGC接口信號

DCS與AGC接口信號：（1）AGC負(fù)荷指令(AI)；（2）AGC負(fù)荷指令返回值(AO)；（3）機(jī)組總負(fù)荷(AO)；（4）AGC請求投入信號(DI)；（5）AGC故障(DI)；（6）AGC許可(DO)；（7）AGC已投入(DO)。