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1、华能玉环电厂 41000MW 超超临界燃煤发电机组和谐操纵系统浅析 1 概述 玉环电厂 41000MW 超超临界燃煤火力发电机组:锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司(三菱重工业株式会社提供技术支持)设计的超超临界变压运行直流锅炉,采纳 型布置、单炉膛、低 NOX PM 主燃烧器和 MACT 燃烧技术、反向双切园燃烧方式,炉膛采纳内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再热、调温方式除煤/水比外,还采纳烟气分派挡板、燃烧器摆动、喷水等方式.锅炉采纳平稳通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构,设计煤种为神府东胜煤,校核煤种为晋北煤,锅炉最大持续蒸发量 2953t/h,主蒸汽额定温
2、度为605ºC,主汽压力 MPa,再热蒸汽额定温度为 603ºC,再热压力 MPa.汽轮机由上海汽轮机厂(德国西门子公司提供技术支持)设计的一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机,额定参数 600ºC/600ºC.发电机由上海发电机厂(德国西门子公司提供技术支持)设计,额定参数 1056MVA/27kV/1000MW,冷却方式水-氢-氢.DCS 采纳艾默生公司的 OVATION 系统,DEH 采纳西门子公司的SPPA-T3000 系统.单元机组采纳和谐操纵.2 超超临界燃煤火力发电机组和谐操纵系统 我厂机组和谐操纵系统依照锅炉侧操纵对象总的
3、分为机炉和谐、锅炉跟从、锅炉输入和锅炉手动四种运行方式,同时锅炉有湿态方式(汽水循环工况)和干态方式(直流工况)两种运行方式,实际细分为八种运行方式:机炉和谐湿态、锅炉跟从湿态、锅炉输入湿态、锅炉手动湿态和机炉和谐干态、锅炉跟从干态、锅炉输入干态、锅炉手动干态.每种运行方式的逻辑判定详见图 4(操纵方式判定逻辑).负荷指令处置 负荷指令处置回路见图 1.它要紧完成目标负荷设定、一次调频、高低负荷设定及限幅、起落负荷速度限制及负荷闭锁增减等功能.在和谐运行方式下机组的目标负荷由运行人员设定,或接收电网调度系统发来的中调指令.若是选择了除和谐方式外的方式,那么实际负荷指令自动跟踪发电机实际负荷.负
4、荷转变率设定:负荷速度由运行手动给定或由负荷产生自动的负荷转变率.负荷转变率的限制加在目标负荷信号上,以排除负荷需求信号的突然转变.能够用手动或自动的方式设定负荷转变率.在自动方式情形下,给出了由功率需求指令或锅炉输入指令所形成的自动负荷转变率.在手动方式情形下,运行人员在画面上手动设定负荷转变率.作为速度限制条件还要考虑汽机应力情形,由汽机应力所引发的负荷率的上限送给负荷目标信号.频率偏置:一次调频功能是机组的必备功能,而且不能随意切投,电调机组不管在那种运行方式下运行都必需参与一次调频.DEH 一样是将一次调频信号直接迭加在调速汽门指令上.在和谐方式下,由 DCS 和 DEH 一起完成一次
5、调频功能,如此既保证了一次调频的速度,又保证了机组参与一次调频的持续性.频率偏置只用于和谐操纵方式被选择时,而且考虑主蒸汽压力的修正,提供频差的高/低和速度限制,避免锅炉输入操纵需求指令的波动,以维持锅炉在平安的范围内运行.负荷的高低限制:目标负荷限幅上下限,由运行人员在操作画面上设定,对负荷需求信号的高值和低值的限制,而且只能在和谐操纵运行方式下利用.通太高低限制的负荷需求信号转换成功率需求信号(MWD).机炉和谐操纵回路 锅炉主控回路 锅炉主控回路见图 2.在和谐操纵方式(CC)下锅炉输入需求(BID)信号由功率需求信号(MWD)、功率误差校正信号和主汽压力修正信号组成.在锅炉跟从方式(B
6、F)下由实际功率和主蒸汽压力修正信号组成.在锅炉输入方式(BI)下,锅炉输入需求指令可由操作人员通过 BID 设定器来设定.当发生了 RB 工况时,锅炉输入需求指令是依照预先设定的 RB 目标负荷和负荷转变率产生的.在锅炉手动方式(BH)下,锅炉输入需求指令在干态运行时依照给水流量(MW 偏置)生成,而在湿态运行时依如实际功率生成.锅炉采纳滑压运行方式,在各类工况下严格依照负荷-压力曲线运行,一样情形下不许诺运行人员干与汽压设定.当机组负荷指令在0-310MW 之 间为定 压 方式,压力定 值 为;当机 组负 荷 指令 在310-900MW 之间为滑压方式,压力定值为 MPa 之间;当机组负荷
7、指令在 900-1000MW 之间为定压方式,压力定值为 MPa.即在低、高负荷段为机组平安运行考虑,采纳定压方式;在负荷中间段为机组运行经济性考虑,采纳滑压方式.函数发生器 f(x)依照负荷需求指令或锅炉输入指令整定出对应的压力定值,为避免压力定值转变过快,设置速度限制模块和迟延环节.最终生成的锅炉指令 BID 信号并行送给给水操纵系统和燃料操纵系统,即锅炉指令直接送给水主控,而锅炉指令通过水燃比修正后送燃料主控,燃料指令乘风燃比(通过氧量校正)送风量操纵.汽机主控回路 汽机主控回路见图 3.被选择了和谐操纵方式(CC)时,汽机主控将跟从机组主控和功率操纵(发电机负荷),以便使实际功率与功率
8、需求信号(MWD)相匹配,即为为功率操纵.同时考虑修正功率功能也被考虑,确实是用主汽压力误差来修正实际功率,并对汽机调速器阀功能给出某些限制.当主汽压力误差在和谐操纵运行期间超出了预先确信的范围(+/时,汽机主控将操纵主汽压力而不是功率,以稳固锅炉输入与汽机输出之间的平稳.这确实是汽机调速器的超驰操纵.在锅炉输入(BI)或锅炉手动(BH)方式下,通过单独的主汽压 PI 调剂器,操纵主汽压以改良操纵性能.批注 wyp1:删除当在和谐操纵方式(CC)运行时,汽机主控切为手动,即切换为锅炉跟从方式(BF).最终生成的汽机指令信号(4-20mA)通过硬接线送给 DEH.和谐操纵方式 机炉和谐方式(CC
9、)这是机组正常运行方式.把机组负荷需求指令(确实是功率需求)送给锅炉和汽机,以便使输入给锅炉的能量能与汽机的输出能量相匹配.汽轮发电机操纵将直接跟从 MW(功率)需求指令.锅炉输入操纵在干态方式时跟从经主蒸汽压力误差修正的 MW 需求指令,在湿态方式运行时直接跟从 MW 需求指令.期望在这种方式下能稳固运行,因为汽机调速器的阀门能快速响应 MW 需求指令,因此也会快速改变锅炉负荷.这种操纵方式能够极大地知足电网的需求.为了投入和谐操纵(CC)运行方式,不仅要把锅炉输入操纵和汽机主控投入自动运行,而且还要把所有的要紧操纵回路都投入自动运行,诸如给水、燃料量、风量和炉膛压力操纵等.在这种方式下,水
10、燃料比(WFR)操纵在干态时为汽水分离器入口温度(Twsi)过热比率的操纵,湿态时为 WFR 自动或高压汽机旁路(HP-TB)阀主汽压自动操纵.锅炉跟踪方式(BF)汽机主控在和谐操纵方式(CC)运行期间切换得手动时,运行方式就会从CC 方式切换到BF方式.在这种运行方式下,机组负荷由操作人员手动设定,锅炉的需求指令由逻辑自动生成.锅炉主控在干态方式时操纵主蒸汽压力(那个主蒸汽压力信号是用实际的 MW 信号修正的),而且实际的 MW 信号跟踪 MW 需求信号;湿态时 BID 跟从 MWD(速度限制).水燃料比(WFR)操纵在干态时为水分离器入口温度(Twsi)过热.和谐操纵系统的平安爱惜功能 我
11、厂和谐操纵系统设计了 RB 和负荷闭锁功能.负荷闭锁增减 负荷增/减闭锁功能的作用确实是维持机组稳固运行,它是机组操纵系统爱惜功能的一部份.若是某些子操纵回路(如汽机调速器、给水、燃料和风)的指令输出在和谐操纵方式/锅炉操纵输入方式下超过了其操纵范围的限制值,那么机组就不能稳固运行,因此在以下条件下闭锁负荷指令增:汽机主控指令高限;机组负荷高限;燃料指令高限;风量指令高限;给水泵指令高限;给水泵过负荷;给水指令大于燃料交叉限制;燃料指令大于风量交叉限制;燃料指令大于给水交叉限制;频差大于.在以下条件下在闭锁负荷指令减:汽机主控指令低限;机组负荷低限;燃料指令低限;风量指令低限;给水指令低限;省
12、煤器爱惜;给水指令小于燃料交叉限制;风量指令大于燃料交叉限制;频差大于.当负荷增/减闭锁条件存在时,负荷转变率被强制设置为零,而且闭锁负荷增减.直到相关的子操纵回路答复到其操纵的范围内,闭锁功能才复位,现在才许诺机组增减负荷.RB 功能 机组运行时,当要紧辅机突然发生故障,造成机组承担负荷能力下降,要求机组的负荷指令处置装置将机组的实际负荷指令迅速降到机组所能承担的水平,这种辅机故障引发机组实际负荷指令的快速下降称为快速减负荷,简称 RB(RUN BACK).RB 功能使机组在要紧辅机跳闸,出力达不到设定负荷要求时,自动将负荷快速稳固地降到机组许诺的负荷设定点上,从而使机组在一个较低的负荷点维
13、持平平稳固地运行,幸免停机或设备损坏事故的发生.RB 负荷返回的速度和所应返回到的新的负荷水平与发生故障的辅机有关.我厂设计的 RB 功能有:(1)两台送风机运行,其中一台跳闸;(2)两台引风机运行,其中一台跳闸;(3)两台一次风机运行,其中一台跳闸;(4)两台空预器运行,其中一台跳闸;(5)两台汽动给水泵运行,其中一台跳闸;(6)制粉系统依照情形分为跳一套、两套制粉系统或更多.在 RB 工况下,自动选择锅炉输入操纵方式(BI),依照 RB 的内容在锅炉输入方式下以预先设定的目标值和转变率来减少锅炉的输入需求指令,直到机组负荷达到电厂余下的辅机设备出力的水平.为了产生一个迅速减少的锅炉输入需求
14、指令,锅炉输入指令去的每一个子回路(给水操纵、燃料和风量操纵和炉膛压力操纵)必需处于自动运行方式.另外,为了达到快速稳固压力操纵以避免由于锅炉输入转变造成主蒸汽压力波动的目的,还要求汽机主控处于自动运行方式.3 在调试中应注意的问题 (1)在调试前应严格依照厂家的设计原理认真检查操纵系统组态:检查功率形成回路、负荷转变率回路、负荷高低限回路及闭锁增减逻辑;检查主蒸汽压力设定点转变速度回路、负荷压力曲线;检查系统工作切换逻辑等.并确认现组态逻辑与设计的完全吻合.(2)在静态实验时应注意的问题:静态参数整定,检查各功能块的静态参数、高低报警设置、误差报警限值.开环实验,检查信号流程和方向、调剂器方
15、向、手自动无扰切换、跟踪、动作方向、连锁、越限报警、工作方式之间的无扰切换.必需保证上述逻辑的正确无误.(3)要以全局的观点看待和谐操纵系统的投入.在投入和谐操纵系统之前,必需慢慢投入各操纵子回路,如给水、燃料、水燃比、风、炉膛负压、主汽温、再热汽温等操纵,而且确保这些回路自动操纵系统工作稳固,才许诺慢慢进行带负荷的 DEH 特性实验、燃料量变更实验、系统的整定和投入,最终进行变负荷的和谐操纵系统实验.3 在调试中应注意的问题 (1)在调试前应严格依照厂家的设计原理认真检查操纵系统组态:检查功率形成回路、负荷转变率回路、负荷高低限回路及闭锁增减逻辑;检查主蒸汽压力设定点转变速度回路、负荷压力曲
16、线;检查系统工作切换逻辑等.并确认现组态逻辑与设计的完全吻合.(2)在静态实验时应注意的问题:静态参数整定,检查各功能块的静态参数、高低报警设置、误差报警限值.开环实验,检查信号流程和方向、调剂器方向、手自动无扰切换、跟踪、动作方向、连锁、越限报警、工作方式之间的无扰切换.必需保证上述逻辑的正确无误.(3)要以全局的观点看待和谐操纵系统的投入.在投入和谐操纵系统之前,必需慢慢投入各操纵子回路,如给水、燃料、水燃比、风、炉膛负压、主汽温、再热汽温等操纵,而且确保这些回路自动操纵系统工作稳固,才许诺慢慢进行带负荷的 DEH 特性实验、燃料量变更实验、系统的整定和投入,最终进行变负荷的和谐操纵系统实验.