任宇鵬

[摘 要]介紹了牡丹江第二發(fā)電廠#7機(jī)組機(jī)組一次調(diào)頻控制邏輯和參數(shù)設(shè)置。

[關(guān)鍵詞]一次調(diào)頻 CCS DEH

[中圖分類號(hào)]TP622[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1007-9416(2009)11-0068-02

引言

牡丹江第二發(fā)電廠#7機(jī)組為國(guó)產(chǎn)燃煤機(jī)組,DCS系統(tǒng)于2001年采用上海新華公司的XDPS-400型分散控制系統(tǒng)進(jìn)行了一體化改造,功能包括MCS、FSSS、DEH、SCS、DAS等子系統(tǒng)的所有功能。機(jī)組一次調(diào)頻功能是指當(dāng)電網(wǎng)頻率超出規(guī)定的正常范圍后,電網(wǎng)頻率的變化將使電網(wǎng)中參與一次調(diào)頻的各機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化自動(dòng)地增加或減小機(jī)組的功率,從而達(dá)到新的平衡,并且將電網(wǎng)頻率的變化限制在一定的范圍內(nèi)。#7機(jī)組由于邏輯設(shè)計(jì)不合理及CCS系統(tǒng)沒有一次調(diào)頻功能,本次改造前一次調(diào)頻功能沒有正常投入。

1 一次調(diào)頻主要技術(shù)指標(biāo)

一次調(diào)頻的主要技術(shù)指標(biāo)有:轉(zhuǎn)速不等率、調(diào)頻死區(qū)、調(diào)頻負(fù)荷范圍。一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速不等率定義為:δ=(nmax-nmin) ╱n0×100%。式中nmax、nmin為機(jī)組空負(fù)荷、滿負(fù)荷對(duì)應(yīng)的速度,r/min;n0為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速,r/min。轉(zhuǎn)速不等率δ是反映機(jī)組調(diào)頻能力的重要指標(biāo),既反映了機(jī)組一次調(diào)頻能力的強(qiáng)弱,又表明了穩(wěn)定性的好壞。轉(zhuǎn)速不等率δ越大,調(diào)頻能力越小,機(jī)組運(yùn)行越穩(wěn)定;轉(zhuǎn)速不等率δ越小,機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的調(diào)頻能力越強(qiáng),但機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性差。調(diào)頻死區(qū)的設(shè)置主要是為了防止電網(wǎng)頻率在小范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)汽機(jī)調(diào)門的不必要的頻繁動(dòng)作。另外,為了保持一次調(diào)頻時(shí)機(jī)組的穩(wěn)定和機(jī)組的實(shí)際調(diào)頻能力及設(shè)備的安全,還需要對(duì)調(diào)頻負(fù)荷進(jìn)行限幅,防止一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)機(jī)組出現(xiàn)過負(fù)荷的情況。一次調(diào)頻的調(diào)節(jié)死區(qū)設(shè)置為:±2r/min;轉(zhuǎn)速不等率δ為:5%;一次調(diào)頻的最大功率為:額定功率的8%即±16MW;一次調(diào)頻負(fù)荷響應(yīng)滯后時(shí)間:1秒。

2一次調(diào)頻的的實(shí)現(xiàn)方法

牡丹江第二發(fā)電廠#7機(jī)組在DEH系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一次調(diào)頻功能,因電網(wǎng)頻率信號(hào)的精度較低,故一般取汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速作為被調(diào)節(jié)量。

2.1 DEH系統(tǒng)一次調(diào)頻

DEH系統(tǒng)一次調(diào)頻控制邏輯圖如圖1所示,F1(X)為頻差——調(diào)頻負(fù)荷特性曲線。F2(X)為電網(wǎng)頻率低于50Hz時(shí)機(jī)組的實(shí)際功率——最大調(diào)頻負(fù)荷曲線,其作用是用來限制負(fù)荷大于180MW時(shí)的向上調(diào)頻負(fù)荷。F3(X)為電網(wǎng)頻率高于50Hz時(shí)機(jī)組的實(shí)際功率——最大調(diào)頻負(fù)荷曲線,其作用是限制負(fù)荷小于140MW時(shí)的向下調(diào)頻負(fù)荷。一次調(diào)頻時(shí)頻差對(duì)應(yīng)的負(fù)荷經(jīng)限速率(50MW/min)后與負(fù)荷給定值疊加,經(jīng)功率回路、調(diào)節(jié)級(jí)壓力回路和閥門管理程序的修正后作為汽輪機(jī)調(diào)門的開度指令,控制調(diào)節(jié)閥的開度改變機(jī)組負(fù)荷,直到電網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。DEH系統(tǒng)一次調(diào)頻的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速,缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)品質(zhì)較差。如果DEH系統(tǒng)功率回路和調(diào)節(jié)級(jí)壓力回路沒有投入,則一次調(diào)頻為純比例調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)結(jié)果與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)及調(diào)門的流量特性有關(guān),實(shí)際負(fù)荷的變化與調(diào)頻負(fù)荷目標(biāo)值必然會(huì)存在一定偏差,為此我們又增加了功率回路未投入時(shí)調(diào)頻負(fù)荷特性曲線(見圖1)。

2.2 CCS系統(tǒng)一次調(diào)頻

CCS系統(tǒng)沒有一次調(diào)頻控制,根據(jù)機(jī)組運(yùn)行要求增加一次調(diào)頻,在一次調(diào)頻的投入方式上作了如下設(shè)計(jì):在DEH操作中設(shè)置“一次調(diào)頻”按鈕,機(jī)組并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行后由操作員投入一次調(diào)頻功能,此時(shí)如CCS為自動(dòng)方式,則CCS側(cè)一次調(diào)頻功能自動(dòng)投入。邏輯圖如圖3所示。在CCS自動(dòng)的情況下CCS系統(tǒng)一次調(diào)頻才能投入,調(diào)頻負(fù)荷與來自AGC給定或操作員給定的機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷分別經(jīng)限速率(30MW/min)后疊加,再經(jīng)過高、低限幅后作為機(jī)組負(fù)荷給定值,分別送汽機(jī)主控制器和鍋爐主控制器,汽機(jī)主控制器輸出指令控制汽輪機(jī)負(fù)荷,鍋爐主控制器調(diào)整燃料和風(fēng)量維持主汽壓力等參數(shù)的穩(wěn)定。圖2中F1(X)、F2(X)、F3(X)的作用與參數(shù)和DEH側(cè)完全相同,不同之處在于CCS系統(tǒng)中一次調(diào)頻負(fù)荷的計(jì)算是以機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷為參考基準(zhǔn),而DEH中一次調(diào)頻負(fù)荷的計(jì)算是以實(shí)際負(fù)荷為參考基準(zhǔn)。CCS系統(tǒng)一次調(diào)頻的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組運(yùn)行較穩(wěn)定,但對(duì)調(diào)頻負(fù)荷的響應(yīng)較慢,不能快速響應(yīng)電網(wǎng)頻率的變化(見圖2)。

3 一次調(diào)頻功能試驗(yàn)

如圖3b所示,在CCS系統(tǒng)單側(cè)投入一次調(diào)頻,此時(shí)機(jī)組CSS投入,機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷不變,DEH處于遙控方式,汽輪機(jī)采用單閥控制,負(fù)荷180MW。在DCS工程師站設(shè)置汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為3014 r/min,頻差對(duì)應(yīng)的調(diào)頻負(fù)荷為-16MW。當(dāng)頻率變化時(shí),機(jī)組功率由180MW緩慢的降低,4分鐘后穩(wěn)定在164 MW,在此過程中主汽壓由15Mpa升高到15.27Mpa。從曲線可看出:這種方式對(duì)一次調(diào)頻的響應(yīng)速率較慢,但主汽壓的變化較平緩(見圖3)。

如圖3c所示,在DEH系統(tǒng)和CCS系統(tǒng)同時(shí)投入一次調(diào)頻,機(jī)組處于CCS方式運(yùn)行,負(fù)荷160 MW,在DCS工程師站設(shè)置汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為2986 r/min,即加入-14 r/min轉(zhuǎn)速的階躍擾動(dòng),此時(shí)頻差對(duì)應(yīng)的功率為+16 MW。當(dāng)頻率變化時(shí),。機(jī)組功率由160MW開始上升,2.5分鐘后穩(wěn)定在176 MW,在此過程中主汽壓由15.0Mpa下降到14.7Mpa。

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出:DEH側(cè)一次調(diào)頻方式動(dòng)作時(shí)間最短,但有一定的超調(diào),在功率回路沒投入時(shí)還存在一定的負(fù)荷偏差;CCS側(cè)一次調(diào)頻方式動(dòng)作時(shí)間最長(zhǎng),負(fù)荷變化較緩慢,主汽壓較穩(wěn)定;“CCS+DEH”方式一次調(diào)頻具有以上兩種方式的優(yōu)點(diǎn),一次調(diào)頻響應(yīng)迅速,機(jī)組主汽壓較穩(wěn)定。

4結(jié)語(yǔ)

從投入一次調(diào)頻功能近運(yùn)行情況來看,一次調(diào)頻不會(huì)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生很大的安全影響,一次調(diào)頻的投入對(duì)于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定具有重要意義,其帶來明顯的社會(huì)效益不可估量。