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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 邹县 600MW 机组和谐掌握系统原理与分析李刚华电国际邹县发电厂）摘要 ：以和谐掌握系统的基本原理为基础,以邹县 计、掌握功能的实现以及实际应用中问题的分析；关键词 ：和谐掌握；原理；分析；应用1 邹县电厂三期工程简介600MW 机组和谐掌握系统为例,介绍和谐掌握的思想、设邹县电厂三期工程两台600MW 燃煤汽轮发电机组是国家“ 九五 ” 重点建设工程,#5机组于 1997年1月17日投产 ,#6机组于 1997年11月5日投产；邹县电厂三期工程为世界银行贷款与国内投资相结合的建设工程；其主要设备供货情形为：锅炉由美国福斯特惠勒能源公司 FW
2、）供应；汽轮发电机组由东方电站成套设备公司和日本株 式会社日立制作所合作设计生产；输变电设备主要由法国施耐德公司、欧洲 ABB 公司、意大利 NMG 等公司生产；热控设备采纳WDPF-II 型分散掌握系统,由美国西屋公司供应；锅炉为亚临界、中间一次再热、自然循环、平稳通风、单炉膛、悬吊式、燃煤汽包炉；制粉系统采纳正压直吹式,锅炉按滑压运行和 5% 超压运行设计,以带基本负荷为主并能满意调峰、调频要求 ,点火及助燃燃用 #0轻柴油,油枪出力设计可带 30%MCR 负荷 ,最低稳燃负荷为 30%MCR ；汽轮机为亚临界、中间再热、单轴三缸四排汽、冲动凝汽式,设计额定功率为 600MW ,最大连续出
3、力 658MW ；汽机采纳高中压缸合缸结构,低压缸为双流反向布置；机组设计为中压缸启动方式；旁路系统不能投入时,也可用高压缸方式；旁路系统采纳二级串联的启动旁路,容量为300t/h,只能满意机组启动需要,不具备爱护功能；机组甩负荷时,不能实现停机不停炉；发电机为全封闭、自通风、强制润滑、水/氢 /氢冷却、圆筒型转子、同步沟通发电机；发变组爱护采纳 ABB 公司生产的微机式继电爱护,每套爱护均设双 CPU,整个发变组爱护为双套配置；三期工程的热控自动化设备按“ WDPF ”的原就进行配置,采纳以WDPF 为中心,辅以 FSSSII 型分散掌握系统为主,安全牢靠,中等有用、HITASS 、DEH
4、、MEH 、 BYPASS、ASS-2、AVR等系统和谐协作,构成了机组完整的掌握系统；可以在集控室216 / 10 辅以少量的就地操作）实名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 现机组的启停、事故处理、全过程的运行监视操作；2 单元机组和谐掌握系统综述在当今电力工业的高速进展过程中,高参数、大容量的火力发电机组在电网中所占的比例越 来越大；运行人员需要监视的参数多,操作步骤更多,参数掌握的要求也更高,这就对机组的安 全提出了更高的要求；和谐掌握系统作为锅炉汽轮发电机组掌握核心,可以在单元机组中解决这 些问题；和谐掌握系
5、统 Coordinated Control System简称 CCS）包括锅炉、汽轮发电机各自的子掌握系统和机炉掌握系统；它是机组安全、经 济运行的神经中枢；和谐掌握系统的任务是和谐锅炉和汽机之间的相互动作,共同适应电网负荷 的变化,并爱护主蒸汽压力在机组的运行答应范畴内变化；2.1 和谐掌握系统在单元机组中使用的必要性 、锅炉和汽轮机采纳单元制运行后,由于两者的动态差异使得机组对外界负荷变化的快速 反映和爱护主汽压力在答应范畴内变化成为一对冲突,采纳和谐掌握技术就是为了有效的解决这 对冲突；、随着机组容量的逐步增大,为了进一步提高效率,降低劳动强度,削减误操作,要求机 组的自动化水平更高；、
6、随着各种高新技术的应用,用电设备的电源质量要求也越来越高,为了保证供电质量,提高周波稳固性,机组参加调频的要求更是迫切,而这些要求的实现都是建立在单元机组实现协 调掌握的基础之上；2.2 和谐掌握系统的结构组成 掌握系统有负荷指令处理、机炉主掌握系统、锅炉子掌握系统和汽机掌握系统三部分组成；其中机炉主掌握系统是CCS的核心,锅炉子掌握系统和汽机掌握系统是CCS直接作用的执行级,在使用 EHC 电液调剂掌握系统）的汽机中,、负荷指令处理系统的基本任务：、机组负荷指令的增 /减；、机组最大 /最小负荷的设置；、机组最大负荷变化率的设置；、建立机组的目标负荷指令；、远方 /就地掌握；、快速切回；、负
7、荷指令的增 /减闭锁；、负荷指令的迫升 /迫降；、机炉主掌握回路EHC 一般留有与 CCS的接口；机炉和谐掌握器接受负荷治理掌握中心负荷指令信号,通过选取合适的掌握策略进行处理,分别掌握锅炉、汽机的运行,以适应机组或电网 的要求,它是和谐掌握系统的核心部分；、锅炉跟随汽机运行方式,其系统示意图如下：217 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - Po 锅炉主控+ 汽机主控No _ B 锅炉汽轮机 发电机这种掌握方式是由汽机调剂器来掌握发电机的输出功率,锅炉调剂器掌握汽压；也就是说当 负荷转变时,先由汽机侧发出掌
8、握动作,待汽压转变后,再由锅炉跟随发生掌握动作,所以将这 种掌握方式称为锅炉跟随汽机掌握方式；这种掌握方式在负荷转变时利用了锅炉的储热量,具有 较好的负荷适应性,对带变动负荷及电网调频有利；但是如负荷变化过剧,就简单造成机组储热 量过分利用而导致汽压产生较大的波动,不利于机组运行的安全性和稳固性；、汽机跟随锅炉运行方式：其系统示意图如下锅炉主掌握器 Po + 汽机主掌握器_ _ + No 锅炉 B汽轮机发电机218 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在上图所示的是单元机组汽机跟随方式,这种掌握方式是指当机
9、组负荷指令转变时,第一由 锅炉掌握器发出转变锅炉燃烧率指令,燃烧率转变后,主汽压力会发生变化,同时引起蒸发量、蓄热量的相继变化,这时汽机掌握器发出指令转变调门开度,从而转变进入汽轮机的蒸汽流量,使机组输出的电功率相应的转变；最终输出电功率与负荷指令趋于一样,汽压也复原到给定值；、这两种掌握方式的比较：a、对于负荷指令转变时,汽机跟随锅炉的掌握系统的响应特点是：汽机前汽压的变化很小 而输出的功率的起始变化很慢；锅炉跟随汽机的掌握系统的响应特点是：汽机前压力的动态偏差 较大而输出功率的起始变化较快；b、对于其中的缘由是：在动态过程中,锅炉的蓄热是否被利用造成了这两种掌握系统的工 作特点；c、在锅炉
10、跟随汽机的掌握系统中,当机组负荷指令增加时,由于汽压的快速降低 0和E H就 Z=K*A 假如 E 0和E H就Z=0 假如 E 0和E L 就 Z= -K*A 假如 E 0和E L就 Z=0 假如 E=0,就 Z=0 L 目标 1 e A*K H 目标 0 t 220 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图中假定了目标值从目标 1增加到目标 2；、 ADS 的负荷恳求在 LDC 自动方式下,假如需要将机组切到远方工作方式,只要运行人员按下“ REMOTE即可,此时机组的目标负荷就接受远方调度来的指令；、
11、RUN 下的负荷目标值LDC 的输出过程与运行人员设定目标负荷一样当机组的主要辅机故障,机组实际负荷指令应以肯定速率返回到与该故障辅机对应的负荷水 平,也就是 LDC 输出跟踪机组的实际答应负荷,即 RUB 目标值；a、任一送风机、引风机、一次风机和汽动给水泵跳闸,LDC 目标值为额定负荷的 300 MW ；LDC 目标值为额定负荷的 156MW ；b、当发电机定子冷水故障发生甩负荷时,c、当任一台汽动给水泵跳闸,另一台汽动给水泵和电泵运行,LDC 目标值为额定负荷的 480 MW ；180MW ；d、当两台汽动给水泵跳闸,电泵运行时,LDC 目标值为额定负荷的 另外机组运行时会发生 RUND
12、OWN ,机组发生 RUNDOWN 时,其目标负荷为 0%；其条件为：在 LDC 自动时 a、给水流量小于指令且给水在最大 b、空气流量小于指令且送风机在最大 c、燃料量指令最大且燃料量小于指令 d、炉膛压力高于指令且引风机在最大 e、一次风母管压力低于指令且一次风机在最大 机组发生 RUNDOWN 时,其目标负荷为 0%；、机组负荷要求指令的闭锁 机组在运行中,即使主要辅机未发生故障,但他们已经工作在极限状态,或者机组中一些主 要流量与其负荷指令之间大于答应值时,也应当对机组负荷要求指令加以限制；这就是所谓机组 负荷要求指令的闭锁；负荷指令闭锁分为增闭锁和减闭锁；引起机组实际负荷指令闭锁的缘
13、由主 要有：、减闭锁a、给水流量大于指令或者给水在最小 b、空气流量大于指令或者送风机在最小 c、燃料量大于指令或者燃料量在最小 d、炉膛压力低于指令或者引风机在最小 e一次风母管压力大于指令或者一次风机在最小 、增闭锁a、给水流量小于指令或者给水在最大 b、空气流量小于指令或者送风机在最大 c、燃料量小于指令或者燃料量在最大 d、炉膛压力高于指令或者引风机在最大 e、一次风母管压力低于指令或者一次风机在最大221 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当机组发出闭锁指令后,如机组处于REMOTE 方式将被切
14、除；当发生闭锁条件后,机组负荷指令就被限制进一步依据原先要求变化；当闭锁条件排除后,机组负荷指令连续依据原先的要求 执行增减；、机组负荷速率的限制机组的负荷速率的设定值分为5%、3%、1%、0%以及 MAXRTSP 共五种； 5%、3%、 1%、0%四种速率限制是由 DEH 送来； DEH 系统的热应力运算回路依据实际机组的参数运算出相应的速 率值,如运行人员挑选 的速率大于该速率值,实际速率就采纳热应力运算出的速率,如小于热应力运算出的值,实际的速率就采纳运行人员设定的速率；同时和谐系统仍设计了最大速率限制,即最大速率不能超过 10%；、直接能量平稳的运用 邹县电厂 600MW 机组和谐掌握
15、系统使用直接能量平稳法；直接能量平稳法 DEB ）和谐掌握系统最早是由美国 L&N 于1995年提出的；直接能量平稳和谐掌握系统是一种以汽机能量需求信号直接对锅炉输入能量进行掌握的和谐掌握系统；汽机一级压力 P1与机前压力 PT的比值可以很好的代表汽机调门的开度,该信号是由 DEH 系统 来完成的,直接送到 LDC 回路； P1/ PT信号用于检测汽机阀门开度不仅具有响应快的特点,同时可克服直接测量阀位存在的死区和非 线性的影响；汽机能量需求信号可以采纳机前压力定值PSP与代表汽机进汽阀门开度的P1/ PT）* PT相乘机给出,即P1/ PSP；当机组进入稳固工况时,机前压力等于压力设定值,该
16、式就简化为P1；在稳固工况下,机前压力和汽机调剂门开度都为恒定的,因此,P1就代表进入汽机的蒸汽量；在动态过程中,由于汽PT）* 机阀门的转变回使机前压力偏离给定值,P1/ PSP不等于实际进入汽机的能量,而是代表汽机所需的能量；功率调剂回路为准时使机组输出功率与外界负荷需求相适应,在动态过程中会使汽机调门有肯定的过调；例如外界负荷指令阶跃增加,汽机调门开大,增加进汽量,但由于锅炉补充能量不准时,会使机前压力下降；只有在动态过程中使汽机调门有肯定的过调,才能满意功率的需求；同时利用P1/ PT）* PSP作为锅炉的前馈信号,正好符合暂态过程中更多的增加一些锅炉能量的输入,补充被利用了的锅炉蓄能
17、；3.2 各种工作方式下机炉主掌握器掌握策略的实现 、基本方式 BASE ）当锅炉主控与汽机主控都在手动掌握方式下,机组处于基本方式,此时锅炉主控信号和汽机主控信号跟踪其手动信号；、锅炉跟随 1方式 BOILER FOLLOW1）在该方式下锅炉主控在自动,汽机主控在手动；此时机前压力及设定值的偏差将送入锅炉主汽压力掌握器,掌握器输出与功率前馈信号LDC 输出相加,其输出经锅炉主控自动/手动站环节,得到锅炉主控信号,汽机主控信号为 求；LDC 输出信号,这样由锅炉调剂机前压力,汽机保证负荷要、锅炉跟随 2方式 、汽机跟随 1方式 TURBINE FOLLOW1）该方式下锅炉主控手动,汽机主控自动
18、；此时机前压力及设定值的偏差将送入汽机机前压力掌握器, LDC 输出作为功率前馈信号,掌握器输出经汽机主控自动/手动站环节,得到汽机主控信号,锅炉主控信号为 LDC 输出信号,这样由汽机调剂机前压力,锅炉保证负荷要求；、汽机跟随 2方式 TURBINE FOLLOW2）该方式下 ,机前压力由汽机主控调剂,LDC 信号经电网频率校正后作为锅炉主控信号,LDC 输出信号作为功率前馈信号,由锅炉满意负荷要求；、和谐掌握方式下的锅炉跟随COORDINA TED CONTROL BOILER FOLLOW MODE ）；在该方式下,锅炉调压力,汽机调负荷,LDC 输出信号经电网频率校正后作为功率前馈信号
19、、和谐掌握方式下的汽机跟随 、定压方式下机前压力的设定 在定压方式下,除基本方式外,机前压力设定值都跟踪机前压力的目标值,基本方式下的机 前压力设定值跟踪的是机前压力的实际值；机前压力跟踪目标值的过程类似与目标负荷的实现回 路,采纳相同的加法器依据设定的速率进行累加；2 、滑压方式下的机前压力设定 在滑压方式下,是机前压力设定值对“ TPLDC）”的跟踪,其中 TPLDC ）是由负荷指令LDC 输出确定的机前压力的设定值,由函数发生器实现；因此滑压方式下,对应机组的不同负荷,机前压力是变化的,而汽机调门开度保持不变；机前压力 设定值跟踪过程与定压方式下的机前压力设定值跟踪目标值是一样的；机前压
20、力 名师归纳总结 30.6 95 100 第 8 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 邹县发电厂和谐掌握系统应用分析邹县电厂 #5、6机组和谐掌握系统自投产来始终运行良好,掌握参数基本没有进行过优化,掌握规律及原理也基本上未做修改,综合几年来的运行,该系统也存在肯定的问题,通过检修人员的努力现在已全部解决,现总结如下：4.1 #6 机组和谐掌握系统产生大的扰动而引发锅炉主燃料跳闸 MFT ）#6机组和谐掌握系统显现大的波动而引发跳机在调试时曾发生过2次,当时外国专家认为参数不匹配,进行参数优化；2001年再次发生类似情形后,经过搜集相
21、关资料,分析几次发生的过程,结合规律图、掌握图,参照曲线,不断探讨争论,最终找到问题所在；缘由为设计时未考虑到直吹式制粉系统与中间储仓式制粉的区分二者能量不平稳）,导致该问题在肯定的特别条件下触发,从而引发锅炉灭火；在机组启动期间进行验证,找到问题的根源,制定出防范措施；当时 #6炉启动 A磨,机组处于锅炉跟随和谐掌握滑压运行方式,C、D、F磨运行并且处于完全自动掌握方式；A磨启动后,运行人员依据调度命令增带负荷,LDC 的输出开头增加；当LDC的输出增加到 327MW 时,此时 LDC 的输出突然增加到385MW ,随之又降到 373MW , LDC 的猛烈变化引起锅炉主掌握器的猛烈变化,从
22、而引起风量和燃料量的猛烈变化,风机调剂无法满意这样不正常的猛烈变化,导致炉膛负压高而锅炉MFT ；从历史曲线看,LDC 指令的剧变,主要由于：A磨刚刚开启,磨内没有足够的煤粉,磨煤机料位测量波动大,虽然开大容量风档板,但实际出力并没有相应开度下的燃料量,造成其他磨的容量风档板减小,从而造成燃料量的数值在增加,但真正进入炉膛的燃料量并没有增加,锅炉不能产生足够的能量去满意汽机的需求,但汽机为满足不断增加的负荷需求,就要不断的开大调门,增加进汽量,当调门开到100%时,促使机组的掌握方式由锅炉跟随和谐掌握方式切至锅炉跟随方式2；当掌握方式切换时,LDC 的输出要跟踪 DEH系统送来的相应调门开度下
23、汽机所需的能量；此时依据能量平稳,汽机需求的能量大,锅炉输出能量不能满意要求,使能量失去平稳；这样为满意能量的平稳,LDC 就要求锅炉尽快输出相应的能量来满意汽机的需求；从图纸中可以看到 LDC 的输出作为前馈信号送到锅炉主控器,补偿锅炉的惯性,这样 LDC 的剧变就引起锅炉主控器的剧变,同时在滑压方式下,LDC 的突变会转变压力设定值的变化,设定值的变化进而再次引起锅炉主控器的变化,从而引起风量和燃料量的剧烈变化；因风机和磨煤机调剂特性的不同,不行能满意风量和燃料量的猛烈变化这样的要求,在调剂过程中,就会引起炉膛负压猛烈波动,当负压高到跳闸值时造成锅炉 MFT ；通过综合分析,应在 LDC
24、回路中增加主汽压力的闭锁增和闭锁减功能；当主汽压设定值与实际值存在肯定的偏差时 表测量精确,调剂机构调剂特性满意要求；外表和调剂机构工作特性的好坏是打算和谐掌握系统工作好坏的主要因素；当一个和谐掌握 系统调试完毕后,外表和调剂机构工作特性的变化会引起系统的变化；如通过系统的调整来补偿 外表和调剂机构的不足,只能是越调越乱；由此外表的测量精度,调剂机构的调剂特性要满意要 求,当存在问题时要准时处理,防止问题的进一步扩大；外表要依据校验周期进行校验,调剂机 构在大小修期间要进行静态调试；2 掌握系统参数要不断进行优化；热力系统部分参数的变化、外表和调剂机构特性的变化等都要求和谐掌握系统各参数也随之
25、 变化；因此依据日常的运行工况,要查找适当的机会对掌握系统的各参数进行优化；一般大修后 要做好各调剂系统的扰动试验,由此打算各参数的优化值；3 人员技术素养要高 要懂得和分析和谐掌握系统,需要较全面的理论学问,需要熟知热力生产过程、汽轮机掌握 和调剂、自动掌握理论、就地外表设备的测量原理等学问,只有全面明白这些学问才能很好的去 分析和谐掌握系统显现的问题,有时不肯定是和谐掌握系统的问题,可能是其他环节的缘由,需 要综合的去分析；参考文献：1 和谐掌握系统山东电力争论院 1999年2 邹县发电厂 600MW 机组 SAMA 图225 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页