330MW供熱機(jī)組負(fù)荷超調(diào)分析與控制

1、330mw供熱機(jī)組負(fù)荷超調(diào)分析與控制 【摘要】本文針對(duì)國(guó)華惠州熱電兩臺(tái)330mw抽汽供熱機(jī)組升降負(fù)荷過(guò)程中的超調(diào)現(xiàn)象，從協(xié)調(diào)控制邏輯優(yōu)化及運(yùn)行調(diào)整兩方面進(jìn)行分析總結(jié)，提出了一些控制及預(yù)防方法。 【關(guān)鍵詞】 負(fù)荷超調(diào) 協(xié)調(diào)控制 運(yùn)行調(diào)整 中圖分類號(hào)：tu833文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 0 前言 隨著科技的發(fā)展，供熱機(jī)組的裝機(jī)容量越來(lái)越大，且受電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)的影響越來(lái)越多的大型供熱機(jī)組參與到電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行。供熱機(jī)組因具有熱電耦合的特性，其增加了供熱腔室，腔室連接龐大的供熱管道，突出了中間再熱機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)“滯后”的特點(diǎn)，相對(duì)純凝汽式機(jī)組而言，在負(fù)荷變化響應(yīng)方面存在著一定的慣性和延遲。給機(jī)組大幅度、頻繁、快速跟蹤

2、調(diào)度負(fù)荷變化指令增加了一定難度，容易發(fā)生負(fù)荷超調(diào)現(xiàn)象。 國(guó)華惠電一、二號(hào)機(jī)組地處惠州大亞灣石化區(qū)負(fù)荷中心，頻繁參與電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行，變負(fù)荷幅度較大、速率較快。在升降負(fù)荷過(guò)程中多次發(fā)生負(fù)荷超調(diào)現(xiàn)象。本文從協(xié)調(diào)控制邏輯優(yōu)化及運(yùn)行調(diào)整兩方面入手，總結(jié)了一些控制及預(yù)防方法。供機(jī)組運(yùn)行調(diào)整做參考及同類型或具有相同問(wèn)題的機(jī)組所借鑒。 1負(fù)荷超調(diào)的危害 負(fù)荷超調(diào)對(duì)鍋爐來(lái)講過(guò)高壓力和溫度參數(shù)的蒸汽在管路中容易造成管道和閥門的漏汽現(xiàn)象，同時(shí)，鍋爐部件也會(huì)造成結(jié)構(gòu)損壞，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致鍋爐發(fā)生爆炸事故。對(duì)汽機(jī)而言進(jìn)汽流量使軸向推力增加，可能產(chǎn)生汽機(jī)軸向位移增大、推力瓦溫度升高、軸瓦振動(dòng)增大等重大安全隱患。另外在溫度一定

3、時(shí)機(jī)前壓力升高、蒸汽流量增大導(dǎo)致排汽濕度增加、末級(jí)葉片過(guò)負(fù)荷，嚴(yán)重造成末級(jí)葉片線性磨損或斷裂。尤其供熱機(jī)組增加了對(duì)抽汽腔室壓力的限制，負(fù)荷超調(diào)過(guò)程中易造成腔室壓力高超限，使供熱退了，而供熱退出后，腔室壓力釋放，又進(jìn)一步加劇了汽壓和負(fù)荷超調(diào)的程度，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。 2引起負(fù)荷超調(diào)的原因分析 2.1機(jī)組agc方式下整個(gè)變負(fù)荷過(guò)程都采用7mw/min的變負(fù)荷速率，變負(fù)荷速率較快，但煤粉燃燒滯后。初期可以利用鍋爐蓄熱量快速增加負(fù)荷，但一定時(shí)間之后鍋爐蓄熱量下降，主汽壓力降低，實(shí)際燃料量大幅度超過(guò)所需求的燃料量，往往最終導(dǎo)致負(fù)荷超調(diào)。尤其機(jī)組負(fù)荷由300mw升至330mw時(shí)表現(xiàn)最為突出。 2.2出

4、于對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的考慮，機(jī)組一般嚴(yán)格按滑壓曲線運(yùn)行。但機(jī)組在滑壓運(yùn)行方式變負(fù)荷時(shí)，主汽壓力設(shè)定值隨負(fù)荷的升高而升高，鍋爐設(shè)備熱慣性較大，從燃料輸入到汽壓升高需要一定時(shí)間，機(jī)組快速升負(fù)荷時(shí)不能滿足既升負(fù)荷又漲汽壓的需要，所以滑壓運(yùn)行方式下，后期負(fù)荷響應(yīng)慢，不能有效利用鍋爐的蓄熱量，有時(shí)可能出現(xiàn)負(fù)荷變化方向與指令相反的現(xiàn)象。 2.3加負(fù)荷過(guò)程中，爐膛和煙道中的煙氣熱負(fù)荷同步增加，但是鍋爐蒸發(fā)量的增加要有一定的延時(shí)，此時(shí)布置在煙道內(nèi)的高溫過(guò)熱器及高溫再熱器吸熱量會(huì)相對(duì)增多，致使汽溫上升較快減溫水量大幅增加，如果運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)，接近目標(biāo)負(fù)荷時(shí)，大量使用減溫水使汽壓快速上升也可能導(dǎo)致負(fù)荷超調(diào)。 2.4供

5、熱機(jī)組存在熱電耦合現(xiàn)象，機(jī)組電變負(fù)荷過(guò)程中抽汽參數(shù)也發(fā)生變化，需要不斷調(diào)整供熱抽汽調(diào)閥來(lái)維持供熱母管參數(shù)的穩(wěn)定。另外，機(jī)組加負(fù)荷過(guò)程中工業(yè)抽汽調(diào)閥逐漸開大，汽輪機(jī)中、低壓缸做功能力相對(duì)增加。且再熱機(jī)組中、低壓缸功率（約占2/3）呈慣性變化，使機(jī)組總功率“滯后”的特性增強(qiáng)。若升負(fù)荷過(guò)程中供熱系統(tǒng)調(diào)整操作不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)。 2.5機(jī)組升負(fù)荷過(guò)程風(fēng)煤比曲線函數(shù)設(shè)定，加負(fù)荷過(guò)程給煤量增大總風(fēng)量不足，燃料不能充分燃燒，初期進(jìn)入爐膛的煤粉沒有充分燃燒，主汽壓力上升緩慢，鍋爐主控繼續(xù)增加燃料量。煙氣氧量下降，鍋爐氧量自動(dòng)增大二次風(fēng)量滿足爐膛穩(wěn)燃，當(dāng)風(fēng)煤比匹配合適后，由于初期不完全燃燒煤粉和新增加的

6、煤粉充分燃燒，導(dǎo)致主汽壓力和機(jī)組負(fù)荷超調(diào)。 3相應(yīng)控制方法 3.1相關(guān)協(xié)調(diào)控制邏輯方面： 3.1.1對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，給鍋爐增加變負(fù)荷時(shí)的前饋指令，加負(fù)荷時(shí)根據(jù)不同的升負(fù)荷速率，增加前期的給煤量以提高鍋爐的蓄熱量，來(lái)滿足快速加負(fù)荷的需要。在機(jī)組負(fù)荷要達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷時(shí)，減弱由于主汽壓力偏差大對(duì)增加燃料量的影響。增加汽機(jī)主控對(duì)主汽壓力的穩(wěn)定作用。設(shè)置壓力拉回回路，以保證升負(fù)荷過(guò)程中主汽壓力的穩(wěn)定進(jìn)而保證燃料平穩(wěn)增加。 3.1.2改變機(jī)組升降負(fù)荷速率曲線，40%-90%負(fù)荷段變負(fù)荷速率自動(dòng)設(shè)定為7mw每分鐘，90%-100%負(fù)荷段變負(fù)荷速率為5mw每分鐘，增加運(yùn)行手自動(dòng)切換負(fù)荷速率設(shè)定功能(圖4

7、-1)，手動(dòng)狀態(tài)下優(yōu)先跟蹤手動(dòng)設(shè)定負(fù)荷速率信號(hào)。 （4-1）（4-2） 3.1.3在實(shí)際燃料量與計(jì)算壓力偏差需求燃料量的偏差運(yùn)算前實(shí)際燃料百分比環(huán)節(jié)中加入燃料修正手操器（圖4-2）。機(jī)組升降負(fù)荷過(guò)程中，給煤量變化幅度過(guò)大，可以在不退出agc、ccs控制情況下，通過(guò)修改燃料量系數(shù)來(lái)改變給煤量，使給煤量的增減在合理的范圍內(nèi)。 3.1.4降低供熱系統(tǒng)投入時(shí)對(duì)機(jī)組變負(fù)荷的影響，將供熱工況與純凝工況的滑壓曲線進(jìn)行區(qū)分，在機(jī)組供熱工況下放緩滑壓曲線斜率，改變滑壓點(diǎn)，將供熱工況下滿負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的主汽壓力16.7mpa降低為16.5mpa，以降低升至滿負(fù)荷時(shí)汽壓超限的風(fēng)險(xiǎn)。 3.1.5利用機(jī)組檢修期間對(duì)鍋爐總風(fēng)

8、量、氧量進(jìn)行重新標(biāo)定，并采用鍋爐指令與該指令經(jīng)慣性環(huán)節(jié)輸出相比較，取大值控制風(fēng)量、取小值控制燃料量，避免實(shí)際信號(hào)波動(dòng)對(duì)控制帶來(lái)的負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)加負(fù)荷先加風(fēng)、后加煤；減負(fù)荷先減煤、后減風(fēng)的“富風(fēng)”策略，以保證煤粉燃燒所需足夠的氧量。 3.2運(yùn)行調(diào)整方面 3.2.1合理的控制燃料量 運(yùn)行人員當(dāng)班期間要了解上煤情況，運(yùn)行中加強(qiáng)煤量監(jiān)視，升降負(fù)荷時(shí)提前預(yù)算變負(fù)荷后所對(duì)應(yīng)的煤量，以便判斷在加減負(fù)荷過(guò)程中煤量的變化是否合理。當(dāng)煤質(zhì)較差給煤量偏大時(shí)應(yīng)降低機(jī)組變負(fù)荷速率，控制加負(fù)荷速度及幅度。必要時(shí)通過(guò)燃料修正手操器控制燃料量。 3.2.2合適的風(fēng)煤配比 鍋爐升負(fù)荷加燃料時(shí)應(yīng)及時(shí)開度對(duì)應(yīng)的二次風(fēng)門，尤其上層燃

9、盡風(fēng)門，加負(fù)荷過(guò)程中火焰中心一般略微偏上，開大上層燃盡風(fēng)可以更好的為煤粉的后期燃盡提供足夠的氧量。避免煤粉燃燒不充分導(dǎo)致煤量偏大。 3.2.3控制好汽溫 應(yīng)在加負(fù)荷之前提前降低燃燒器擺角，并緩慢降低汽溫設(shè)定值一般設(shè)定低于額定值4度左右。使減溫水量均勻緩慢增加。在負(fù)荷達(dá)到目的負(fù)荷后汽溫上漲平緩時(shí)將汽溫設(shè)定值恢復(fù)至正常設(shè)定值，減少減溫水量的同時(shí)還可以減緩汽壓的上升速度。 3.2.4控制滑壓速度 通過(guò)改變滑壓偏置設(shè)定值，根據(jù)汽機(jī)調(diào)門指令與開度，使機(jī)組升負(fù)荷時(shí)的滑壓曲線適當(dāng)?shù)陀诮?jīng)濟(jì)運(yùn)行滑壓曲線，從而充分利用鍋爐的蓄熱量，達(dá)到快速升負(fù)荷的目的。待機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定后再將汽壓提高至滑壓運(yùn)行曲線要求的壓力。 3.

10、2.5供熱的調(diào)整 雙機(jī)供熱同時(shí)投入時(shí)，一臺(tái)機(jī)組供熱流量的波動(dòng)也同樣影響另外一臺(tái)機(jī)組供熱流量的穩(wěn)定。因此要求運(yùn)行中保證兩臺(tái)機(jī)組的供熱腔室壓力設(shè)定值相同，相互協(xié)調(diào)、同時(shí)調(diào)整。另外，供熱流量的調(diào)整要緩慢、均勻，以減少對(duì)主、再熱汽壓和機(jī)組負(fù)荷的影響。 3.2.6一次風(fēng)量的調(diào)整 機(jī)組在變負(fù)荷時(shí)注意磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)擋板開度，保持一定的調(diào)節(jié)余量。提前調(diào)整磨煤機(jī)出口溫度，避免給煤量變化時(shí)磨煤機(jī)出口溫度大幅變化而影響燃燒。一次風(fēng)量增大時(shí)，要緩慢提高一次風(fēng)母管壓力，以提高磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)擋板的調(diào)節(jié)余量，避免一次風(fēng)量大幅波動(dòng)。 【結(jié)束語(yǔ)】：通過(guò)對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)控制邏輯優(yōu)化及運(yùn)行調(diào)整，我廠兩臺(tái)機(jī)組的超調(diào)現(xiàn)象得到了較好控制。然而機(jī)組變負(fù)荷是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，其影響因素相對(duì)較多、較為復(fù)雜，需要運(yùn)行人員在機(jī)組變負(fù)荷過(guò)程中對(duì)各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)全面掌控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)整，不斷的積累總結(jié)，方能徹底避免機(jī)組負(fù)荷超調(diào)現(xiàn)象的發(fā)生，確保機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 參考資料： 1楊獻(xiàn)永.