媽灣發電總廠300MW機組協調控制系統調試

　　摘要：介紹在協凋系統投入的實踐中，通過對控制策略所進行修改解決負荷控制響應和壓力控制的波動問題，分析燃料、負壓、空預器漏風對協調系統投入的影響和相應的實驗結果．同時．簡要介紹協凋系統的投入過程中所做的基本實驗過程和結果。
　　
　　媽灣發電總廠4x300MW機組作為大型燃煤電廠，參加電網自動發電控制（AGC）是勢在必行。AGC對單元機組的基本要求就是機爐協調控制系統（CCS）要投入。CCS作為單元級的控制，其基礎是子系統運行在自動控制方式。媽灣發電總廠在CCS投入的實踐中，大量的評估及改造實驗主要都是針對爐側子系統進行。其中，改善引風機運行工況的實驗，解決了負壓系統不能投自動的問題；給煤量測量問題的解決在保證燃料系統投入自動的同時也保證了燃料修正的準確性。本文對3、4號機組CCS投人過程中所做的子系統評估及改造結果作廠介紹，對CCS投入后的RD、RB實驗結果進行介紹和分析。其中，針對子系統所開展的基礎工作具有借鑒意義。
　　
　　1關于控制對象
　　
　　媽灣發電總廠300MW燃煤機組設備由哈爾濱集團制造。鍋爐為引進美國CE公司技術生產的HG-1025／18.2-YM6型亞臨界中間再熱控制循環汽包爐，配6臺中速磨直吹式制粉系統，6臺軸流風機。汽輪機是引進美國西屋公司技術生產的N300-16．7／537／537雙缸雙排汽亞臨界中間再熱凝汽式汽輪機。1、2號機組控制系統是美國BAILEY公司的INFI-90；3、4號機組控制系統是瑞士ABB公司的PROCONTROL-P。
　　
　　1．1靜態特性試驗
　　
　　在機組不同負荷下（50％-100％）測取主蒸汽壓力、有功功率、主蒸汽溫度、各噴水閥后汽溫、再熱汽溫、燃料量、送風量、氧量、給水量、蒸汽量、汽輪機調門開度等穩定工況下的過程參數，作為控制系統的靜態參數配比、前饋信號的整定等作用。試驗應在負荷上升和下降時，每隔30min記錄1組參數。
　　
　　1．2動態特性試驗
　　
　　在機組帶60％、80％、100％額定負荷時，做燃料量和汽輪機調門開度擾動試驗，測取主蒸汽壓力和機組負荷的動態特性[2、4]，主要確定各通道的延遲t、時間常數T、比例系數K。
　　
　　2對問題子系統的評估和改造
　　
　　2．1燃料子系統
　　
　　鍋爐燃料的汁量主要是煤的計量，直接影響鍋爐發熱量和風量匹配。目前，給煤機的計量準確性和可靠性偏低，對送風機的自動投入有直接影響。要解決這一問題，要求磨煤機檢修人員和熱工人員，嚴格執行給煤機的校驗程序。磨煤機一次風流量自投產以來，一直存在測量不準的問題，導致磨煤機冷風擋板投自動后，不能長期穩定運行，不能適應磨煤機升降負荷。為解決這個問題，首先，應增加一次風流量測量的準確性，可通過增加測點或重新做風量標定；其次，控制策略要做相應調整，做好靜態參數配比和上下限限定工作，使冷熱風控制達到一個*的解偶控制。
　　
　　2．2提高負壓子系統的可控性
　　
　　從爐膛出口到引風機人口的煙道阻力如果偏離設計值，將影響引風機運行的穩定性，zui終影響到風機出力。幾年運行表明，在高負荷工況下，引風機的喘振強迫負壓系統切為手動，直接影響協調系統投人。尾部煙道設計參數列于表1。　　為確認煙道阻力的實際狀況，設計了如下的阻力測試方案，測量不同工況下煙道各段的阻力。在大、小修前后分別測試，在檢修中，對阻力超標的空氣預熱器環節重點整改，采取高壓清洗、加裝空氣炮確保空氣預熱器不堵。煙道阻力測點布置及阻力實測值分別示于圖1和表2。
　　

　　因大、小修后空氣預熱器入口至引風機入口段煙道的阻力大幅度下降，解決了系統煙道阻力大、風機壓頭不足的問題，大大提高了引風機運行的穩定性。試驗表明，在280MW以下的負荷，引風機入口風壓小于3.0kPa，根據引風機特性曲線，風機工作在穩態區，動調在100％范圍內工作正常。
　　
　　2．3空氣預熱器漏風控制
　　
　　根據公式計算空氣預熱器的漏風系數：
　　
　　K=（a''-a'）x90％／a'a=21／（21-o2）
　　
　　式中a'，a''分別為空氣預熱器進、出口過剩空氣系數。
　　
　　實驗結果表明，各臺爐空氣預熱器漏風系數在18％-2%c之間，比設計值大很多。因此，在機組大、小修中對空氣預熱器進行雙密封改造，使漏風率降到了9％-10％，提高了一次風壓，間接提高了磨煤機出力。
　　
　　3CCS控制策略和修改
　　
　　媽灣發電總廠機爐協調方式，以3、4號機組為例，是典型的以汽輪機跟蹤為基礎的協調控制方式。原設計中，主蒸汽壓力控制器的定值是根據目標負荷推算得來，系統試投過程中，壓力控制波動偏大，考慮到鍋爐蓄熱的充分利用，將主蒸汽壓力調節器定值改由根據實際負荷推算得來，在滑壓負荷范圍，負荷指令改變初期，主蒸汽壓力控制器不因定值的提高而過早關小進汽調門而影響實際負荷的響應速度，在壓力控制的滯后區間內，系統能獲得較好的壓力控制效果、
　　
　　由于3、4號機組鍋爐的燃燒實際特性存在很大延遲，當負荷指令按不大于5MW／min速率變化時，因實際負荷變化滯后，導致負荷控制器的積分飽和，在控制策略上，一方面通過前饋問路加速燃料指令的增加；另一方面通過動態補償環節消除早期負荷指令變化對負荷控制器的入口影響。在實踐中，動態補償環節設計為根據現場實際配置的1階和2階慣性環節的組合；
　　
　　磨煤機跳閘，在負荷高限回路起作用。磨煤機的出力問題是指機組原設計5臺磨煤機帶額定負荷，126t／h煤量。實際上，磨煤機出力遠遠達不到此要求，且各臺磨煤機的狀況不一樣。這樣，在正常情況下，給煤機的煤量調節反而有可能造成磨煤機堵煤，出力下降。同時，為維持總煤量不變又會使其它磨煤機增加出力，造成惡性循環。磨煤機的出力直接影響鍋爐的負荷控制，也是機爐協調方式投入的關鍵，尤其是煤質不好時，對機爐協調方式是一個嚴峻考驗。針對這一問題，要求控制系統對組態做修改，限制每臺給煤機的zui大出力，并且對“限制升負荷”做出修改。CCS修改后的控制方案示于圖2。　　4協調系統投入試驗
　　
　　4．1控制方式
　　
　　在機組帶不同負荷下試投各種控制方式，順序為汽輪機跟蹤、鍋爐跟蹤、機爐協調，調整控制參數，使控制系統能在穩定負荷下滿意地運行。小幅改變負荷和主蒸汽壓力定值，觀察控制過程曲線，調整控制參數，使控制系統能兼顧穩定負荷和變動負荷；
　　
　　4．2負荷變動試驗
　　
　　在70%-100％負荷范圍內進行變動負荷試驗，實驗負荷選定在200~240MW，負荷變化率為6MW／min。同時，負荷大幅度變化時，主給水、主蒸汽溫度、再熱蒸汽、制粉系統等的控制效果也有所惡化，反復進行調試整定后，能滿足機組運行要求。試驗結果如圖3所示，負荷從241MW變化到191MW，幅度約為50MW．期間，爐膛負壓和主蒸汽壓力基本保持不變，燃料量隨著負荷下降而下降了約16t，整個過程約17min完成，可通過改變調節器參數，使該過程加快，提高負荷跟蹤速度。　　4．3RB和RD試驗
　　
　　在機組負荷和電網中調允許的情況下，進行50％RB試驗和20％RD試驗。（1）50％RB試驗。機組負荷在100％MCR（300MW），手動打閘1臺引風機或送風機，協調系統自動降負荷至50％MCR。（2）20％RD試驗。機組負荷在100％MCR（300MW），手動打閘l臺磨煤機，協調系統自動降負荷至80％MCR。試驗結果如圖4所示，主蒸汽壓力基本保持不變，燃料系統的自動使其他5臺磨煤機的煤量上升，補充手動打閘1臺磨煤機造成燃料降低，改變過程在5min內完成，表明系統快速降負荷能力能使主蒸汽壓力、汽包水位等主要參數穩定。　　5結淪
　　
　　協調控制系統是完成機組AGC工作的基礎，在實施CCS投入過程中，首先要求解決子系統的可控性問題，而這些工作視機組的狀況而定，有些項目的改造工作量很大。在CCS投入的實踐中，對鍋爐尾部煙道阻力特性的改進，有效地降低了煙道阻力，提高了引風機工作的穩定性，保證了爐膛負壓自動控制的長期投入。其中，所做的煙道各段阻力的測試結果表明，保持回轉式空氣預熱器清潔不堵灰，是降低煙道阻力的關鍵。
　　
　　針對3、4號機組CCS原設計，通過改變主蒸汽壓力控制器入口壓力定值來源，使其跟蹤實際負荷對應下的壓力要求，有助于在調整負荷初期利用鍋爐的有效蓄熱能力，取得較好的壓力控制效果。對負荷控制器輸入信號的動態修正，有助于負荷變化暫態過程中負荷控制器的積分飽和，從而改善系統的調節品質。在CCS投入實踐中，負荷擾動實驗由200MW到240MW，其控制品質見表3，能滿足現場運行要求。磨煤機跳閘擾動實驗，機組負荷為245MW，主蒸汽壓力為16．5MPa，1臺磨煤機跳閘后其余磨煤機承擔起跳閘磨的負荷，但每臺磨煤機的出力不超過30t／h，CCS自動降低目標負荷。控制品質見表4。