初汶襁 王海蓮
摘 ?要:?jiǎn)卧獧C(jī)組自啟??刂疲ˋPS)根據(jù)單元機(jī)組啟停過(guò)程中不同階段的需要對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、輔機(jī)等系統(tǒng)和設(shè)備工況進(jìn)行檢測(cè)和邏輯判斷,并按預(yù)定好的程序(帶有若干斷點(diǎn))向順序控制系統(tǒng)各功能組、子功能組、驅(qū)動(dòng)級(jí)以及模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)等各控制子系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)或停止命令,從而實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)或停止。以國(guó)外某項(xiàng)目660MW超臨界機(jī)組自動(dòng)啟停控制為例,介紹機(jī)組自啟停的控制過(guò)程,并針對(duì)功能組在升溫升壓階段技術(shù)難點(diǎn),分析升溫升壓的控制策略。
關(guān)鍵詞:自啟停控制 ?升溫升壓 ?典型順控 ?功能組
中圖分類號(hào):TK229 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2019)12(b)-0037-02
1 ?系統(tǒng)概況
該項(xiàng)目660MW超臨界鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司自主開發(fā)研制的660MW褐煤超臨界鍋爐。該鍋爐為一次中間再熱、變壓運(yùn)行、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置的π型直流鍋爐。汽輪機(jī)為東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)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(jī),額定出力660MW,最大連續(xù)出力687.2MW,采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式。發(fā)電機(jī)為東方發(fā)電機(jī)廠發(fā)電機(jī)額定功率660MW,額定頻率50Hz,功率因數(shù)0.80,額定勵(lì)磁電壓514.22V,額定勵(lì)磁電流4918.15A,采用水—?dú)洹獨(dú)淅鋮s方式。
2 ?自啟??刂七^(guò)程
APS機(jī)組升負(fù)荷全程自動(dòng)控制過(guò)程,必須在風(fēng)、煤、水等基礎(chǔ)自動(dòng)投入的情況下實(shí)現(xiàn)。機(jī)組點(diǎn)火以后啟動(dòng)第一套制粉系統(tǒng),并投入燃料閉環(huán)控制,此后以一定速率增加給粉量直到達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)要求。汽機(jī)ATC控制完成汽機(jī)暖機(jī)、沖轉(zhuǎn)等相關(guān)控制,燃料指令來(lái)自于分離器入口溫升率控制回路計(jì)算生成的給煤率。在旁路收盡之前,汽機(jī)主控已投入閉環(huán)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(fù)荷方式;旁路全關(guān)后,自動(dòng)投入鍋爐主控自動(dòng),汽機(jī)遙控自動(dòng),進(jìn)入濕態(tài)CCS階段,接受APS置位指令以設(shè)定速率增加給煤量,加強(qiáng)燃燒直到轉(zhuǎn)干完成。進(jìn)入干態(tài)方式后CCS轉(zhuǎn)為常規(guī)控制,此時(shí)升負(fù)荷指令和升負(fù)荷速率來(lái)自于操作員具體設(shè)定。
2.1 機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程
(1)機(jī)組啟動(dòng)準(zhǔn)備斷點(diǎn)前要將各設(shè)備工作狀態(tài),電氣盤柜工作位等檢查完畢,該條件由運(yùn)行確認(rèn)后,再選擇啟動(dòng)模式并最終點(diǎn)擊啟動(dòng),APS開始正式啟動(dòng)執(zhí)行。
(2)汽機(jī)側(cè)上水準(zhǔn)備,執(zhí)行凝結(jié)水補(bǔ)水啟動(dòng)功能組,然后啟動(dòng)循環(huán)水功能組、閉冷水系統(tǒng)啟動(dòng)功能組,待補(bǔ)水功能準(zhǔn)備完畢再開始啟動(dòng)凝結(jié)水系統(tǒng)啟動(dòng)功能組、凝結(jié)水上水沖洗功能組,機(jī)側(cè)水系統(tǒng)準(zhǔn)備同時(shí)啟動(dòng)汽機(jī)油系統(tǒng)啟動(dòng)功能組、密封油系統(tǒng)功能組,小機(jī)油系統(tǒng)功能組,為機(jī)側(cè)大小機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備。
(3)鍋爐上水準(zhǔn)備,鍋爐上水準(zhǔn)備斷點(diǎn)主要完成鍋爐側(cè)系統(tǒng)注水和沖洗,通過(guò)執(zhí)行鍋爐冷態(tài)循環(huán)清洗功能組實(shí)現(xiàn),冷態(tài)循環(huán)清洗功能組啟動(dòng)完成后確認(rèn)省煤器入口水質(zhì)合格。
(4)風(fēng)煙系統(tǒng)啟動(dòng),按照預(yù)選的順序啟動(dòng)鍋爐各大風(fēng)機(jī),控制鍋爐風(fēng)量和負(fù)壓。
(5)鍋爐點(diǎn)火及升溫,啟動(dòng)磨煤機(jī)系統(tǒng)功能組,控制給水控制分離器水位,旁路控制系統(tǒng)壓力到達(dá)沖轉(zhuǎn)參數(shù)。
(6)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn),執(zhí)行汽機(jī)ATC自動(dòng)沖轉(zhuǎn)程控,汽輪機(jī)升速至3000r/min。
(7)機(jī)組并網(wǎng)斷點(diǎn),執(zhí)行自動(dòng)并網(wǎng)順控。
(8)升負(fù)荷1,該過(guò)程完成升溫升壓控制,主要完成干濕態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程。
(9)升負(fù)荷2,該過(guò)程靠CCS指令帶動(dòng)至所需負(fù)荷。
該項(xiàng)目汽機(jī)側(cè)功能組包含凝結(jié)水補(bǔ)水啟動(dòng)功能組、循環(huán)水功能組、閉冷水系統(tǒng)啟動(dòng)功能組、汽機(jī)油系統(tǒng)啟動(dòng)功能組、凝結(jié)水系統(tǒng)啟動(dòng)功能組、密封油系統(tǒng)功能組、凝結(jié)水上水沖洗功能組、高加投運(yùn)功能組、低加投運(yùn)功能組、輔助蒸汽功能組、除氧器加熱等功能組;鍋爐側(cè)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(tài)循環(huán)清洗功能組、風(fēng)煙系統(tǒng)功能組、制粉系統(tǒng)功能組等順控子組。
2.2 APS停機(jī)過(guò)程斷點(diǎn)及其完成條件
2.2.1 降負(fù)荷斷點(diǎn)
CCS帶動(dòng)機(jī)組負(fù)荷降至40%附近,根據(jù)煤倉(cāng)煤量停運(yùn),機(jī)組負(fù)荷小于35%執(zhí)行停機(jī)指令,停運(yùn)燒空的頂層磨煤機(jī),直至底層煤層停運(yùn)投油請(qǐng)求時(shí),開始準(zhǔn)備機(jī)組解列。
2.2.2 機(jī)組解列斷點(diǎn)
(1)完成汽輪機(jī)跳閘;(2)發(fā)電機(jī)解列。
2.2.3 機(jī)組停運(yùn)斷點(diǎn)
(1)風(fēng)煙系統(tǒng)停止功能組完成;(2)水系統(tǒng)停運(yùn)維持各設(shè)備潤(rùn)滑油系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外,該項(xiàng)目機(jī)組停運(yùn)功能組使用風(fēng)煙停運(yùn)功能組、真空停運(yùn)功能組、制粉停運(yùn)功能組等子順控子組。其中聯(lián)鎖和保護(hù)使用原自帶邏輯,包括停機(jī)時(shí)潤(rùn)滑油系統(tǒng)投運(yùn)、停磨吹掃等。
3 ?鍋爐升溫升壓階段控制策略
控制系統(tǒng)出廠調(diào)試時(shí)在鍋爐升溫升壓階段控制策略為此次策劃的重點(diǎn),在鍋爐點(diǎn)火升溫階段,制粉系統(tǒng)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(dá)到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)壓力前,旁路處于程序控制方式,按一定的函數(shù)曲線增加開度;當(dāng)主蒸汽壓力達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)壓力時(shí),旁路進(jìn)入定壓控制模式,點(diǎn)火升溫階段經(jīng)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)后鍋爐進(jìn)入升壓階段。
兩個(gè)階段升溫升壓的主要策略如下。
(1)首臺(tái)給煤機(jī)啟動(dòng)正常后投入給煤機(jī)自動(dòng),APS“首臺(tái)磨啟動(dòng)”子組觸發(fā)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(chǔ)燃料量。基礎(chǔ)燃料量曲線需要調(diào)試時(shí)整定,啟動(dòng)方式不同,基礎(chǔ)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(biāo)值。
(2)鍋爐點(diǎn)火一段時(shí)間后,給煤機(jī)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(dá)到熱態(tài)沖洗壓力參數(shù),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(shí)加燃料量指令受多方條件制約,比如溫升率高會(huì)限制增加燃料速率或者暫緩繼續(xù)增加,待制約條件消失后再繼續(xù)緩緩增加。
(3)第二套制粉系統(tǒng)啟動(dòng)。APS溫升控制子組觸發(fā),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(guò)程結(jié)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(jī)沖轉(zhuǎn)要求。
超臨界機(jī)組濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài),對(duì)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(dòng)方式,在低負(fù)荷啟動(dòng)階段時(shí),維持水冷壁具有流速穩(wěn)定的最小流量,保持鍋爐啟動(dòng)流量和啟動(dòng)壓力,在中低負(fù)荷過(guò)渡濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)階段時(shí),維持一定的分離器儲(chǔ)水箱水位,通過(guò)疏水閥和給水旁路閥配合實(shí)現(xiàn)??刂圃谥懈哓?fù)荷階段時(shí)維持在一定的水燃比,控制中間點(diǎn)焓值,實(shí)現(xiàn)過(guò)熱汽溫的粗調(diào),滿足負(fù)荷的響應(yīng)。
4 ?現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試調(diào)整
在項(xiàng)目部組織下,調(diào)試、運(yùn)行和廠家及設(shè)計(jì)各方對(duì)APS邏輯進(jìn)行了梳理和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,在分系統(tǒng)調(diào)試期間分散整體APS為各個(gè)受控子順控,系統(tǒng)成熟投運(yùn)前對(duì)單個(gè)系統(tǒng)做整體子順控實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)收。例如,現(xiàn)場(chǎng)在磨煤機(jī)暖磨和起磨順控實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)廠家資料所提供的順控步序比較模糊,業(yè)主方和EPC方組織廠家設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試共同討論,提出起磨的運(yùn)行方式調(diào)整,完善邏輯并測(cè)試了磨煤機(jī)系統(tǒng)的靜態(tài)順控過(guò)程。類似的組織和參與過(guò)程,使APS順控在調(diào)試前期就得到了很好的驗(yàn)證。
5 ?結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)精心的設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試,該2×660MW超臨界燃煤機(jī)組自啟停功能組的各項(xiàng)功能均通過(guò)仿真測(cè)試,符合設(shè)計(jì)要求。機(jī)組自啟停功能組的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn),提高了機(jī)組的自動(dòng)化水平,降低運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度,并為整機(jī)的APS調(diào)試投入奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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