1000MW超超臨界機組控制系統(tǒng)新技術的應用解析

1000MW超超臨界機組

把握系統(tǒng)新技術的應用姚峻華東電力試驗爭論院超超臨界火電機組研討會〔2023-09大連〕外高橋三廠1000MW機組系統(tǒng)概況超超臨界，

BMCR時，鍋爐出口汽壓27.9MPa，主汽溫/再熱汽溫605℃/603℃。ALSTOM技術的塔式鍋爐+SIEMENS技術的單軸四缸汽輪發(fā)電機。100%高壓旁路。單臺汽動給水泵。外高橋三廠1000MW機組的把握系統(tǒng)承受了一體化的把握系統(tǒng)，DCS、DEH、旁路把握都是SIEMENS的T3000系統(tǒng)。把握器劃分依據(jù)工藝安排，機組DCS+DEH共21+4對把握器，公用DCS3對把握器。最終的機組DCS的IO點在12500點左右。機組把握系統(tǒng)的技術創(chuàng)新機組疼惜回路中，大量承受了具有智能推斷與智能處理的規(guī)律回路。協(xié)作機組特殊的啟動方式，而設計的獨特的旁路把握方式。實現(xiàn)了機組FCB功能。新型的節(jié)能型協(xié)調(diào)把握系統(tǒng)的設計與投用。FCB功能的實現(xiàn)FCB的含義和重要意義。外三工程中，有利于FCB成功的系統(tǒng)配置。外三工程中，F(xiàn)CB工況下機組的把握。外三1000MW工況下FCB試驗過程及分析?！?〕FCB的含義和重要意義FCB〔FASTCUTBACK〕，是指火電機組在電網(wǎng)或線路消逝故障而機組本身運行正常的狀況下，機組主變出線開關跳閘，不聯(lián)跳汽機和鍋爐，發(fā)電機帶機組的廠用電運行，汽機保持3000r/min，鍋爐快速削減燃料量，凹凸壓旁路快速開啟，實現(xiàn)機組僅帶廠用電的“孤島運行”。對電網(wǎng)的安全性和機組的牢靠性、可用率具有特殊重要的意義?！?〕有利于FCB成功的系統(tǒng)配置從熱力系統(tǒng)角度而言，維持工質(zhì)的快速平衡和能量的快速平衡是成功實現(xiàn)FCB的關鍵。外高橋三廠承受的大旁路設計有利于工質(zhì)和能量的平衡，在除氧器容量和運行方式、再熱安全門的類型、#7高加的運行方式、給水泵汽源內(nèi)切換的方式等方面也都有利于FCB工況下汽水工質(zhì)的快速平衡?！?〕FCB工況下機組的把握FCB功能是完全依靠于機組的把握系統(tǒng)而實現(xiàn)的。FCB工況是發(fā)電機組最大的工況擾動，是對整個機組全部的疼惜、調(diào)整和程控系統(tǒng)的綜合檢驗。FCB試驗前，認真梳理疼惜、調(diào)整和程控回路?！凹毠?jié)預備成敗”，把握系統(tǒng)中的一些小細節(jié)往往預備了FCB的成功是否。比方防止主要輔機消逝跳閘或不正常動作，比方防止信號壞質(zhì)量或偏差大引起回路切手動，等等。FCB主把握回路DEH的主要任務是維持汽機3000rpm運行；DCS的協(xié)調(diào)把握回路按RB把握方式執(zhí)行，快速減負荷至50-55%左右；高旁承受快開指令，幾秒后轉入與鍋爐燃燒率相關的壓力把握?！?〕1000MW的FCB試驗過程及分析在FCB試驗前，先完成了機組的RB試驗和甩負荷試驗。在2023年3月15日至3月18日間，外三廠第一臺機組連續(xù)4次成功地完成了機組的FCB試驗。其中3月15日，750MW汽機空轉FCB。3月16日，1000MW汽機空轉FCB。3月17日，750MW帶廠用電的FCB。3月18日，1000MW帶廠用電的FCB。2023年3月18日23:59，進展了1000MW滿負荷下FCB的試驗，試驗過程特殊抱負，機組的主要運行參數(shù)都比較平穩(wěn)。機組負荷由試驗前的1009MW瞬間至帶廠用電的34MW，大約7min后，機組再次并網(wǎng)。1000MW的FCB的參數(shù)曲線1

上圖是1000MW負荷FCB時，汽輪發(fā)電機的轉速曲線。最高轉速3162rpm，最低轉速2951rpm，約45s后轉速就趨于穩(wěn)定。1000MW的FCB的參數(shù)曲線

2上圖是1000MW負荷FCB時，除氧器/凝汽器水位等的變化。工質(zhì)的快速平衡從上圖可見，F(xiàn)CB后除氧器/凝汽器的水位未消逝大幅波動且較快就恢復平穩(wěn)。實現(xiàn)了工質(zhì)及能量的快速平衡。主要緣由如下：①FCB后，高旁快開，后轉入壓力把握，低旁調(diào)整開進入壓力把握，高/低旁的壓力把握較抱負；另外，調(diào)整型的再熱安全門動作時間不長且分散水補水很準時。②FCB后，除氧器壓力較平滑，這得益于冷再至除氧器調(diào)壓門的準時翻開，冷再至除氧器調(diào)壓門的快速動作既對工質(zhì)平衡特殊有利，同時對穩(wěn)定除氧器及給水泵的安全運行也很重要。③FCB后，由于低旁噴水調(diào)門快速開足，低旁噴水最大時達1000t/h，造成分散水流量最大達2942t/h，備用凝泵準時自啟動，8min20s后又自動恢復單臺凝泵運行，凝泵出口調(diào)門調(diào)整準時，整個分散水系統(tǒng)工作正常。1000MW的FCB的參數(shù)曲線

3上圖是1000MW負荷FCB時，鍋爐的水動力及分別器出口溫度的變化。鍋爐的水動力及分別器出口溫度的分析從上圖可見，F(xiàn)CB發(fā)生后，代表鍋爐煤水比及局部反映水動力工況的分別器出口溫度變化較平滑，始終保持在比較適宜的過熱度范圍，這對直流鍋爐在極端工況下汽溫的走勢是最關鍵的。主要緣由如下：①機組的把握系統(tǒng)充分考慮了動態(tài)煤水比的關系，給水指令與燃料指令匹協(xié)作理，包括跳磨的時間間隔都經(jīng)過了比較準確的測算。②FCB發(fā)生時高旁翻開使得#7高加的汽源照舊存在，#7高加照舊保持運行，鍋爐進水溫度減小并不明顯。③由于給水泵汽源切換比較平滑，整個FCB過程中給水泵轉速在受控狀態(tài)，給水流量因小汽機缺汽的影響較小。影響FCB成功是否的幾條關鍵因素保證工質(zhì)平衡。關鍵是旁路需快開，必要時包括中壓安全門翻開，且能保證凝汽器入口不超溫。保證能量平衡。關鍵是鍋爐在大幅快減負荷后，燃燒穩(wěn)定，煤/水比不明顯失調(diào)。汽機能維持住3000RMP，不超速，轉速把握動作準確。小汽機汽源切換要成功，否則再發(fā)生汽泵跳閘就比較困難了。新型協(xié)調(diào)把握系統(tǒng)的設計與實施外高橋三廠1000MW機組運行中汽機調(diào)門始終全開，純滑壓運行的機組，無節(jié)流損失，經(jīng)濟性最優(yōu)，但負荷調(diào)整響應最差。為了滿足電網(wǎng)AGC變負荷的速率要求，外高橋三廠承受了基于分散水節(jié)流的新型節(jié)能型的協(xié)調(diào)把握系統(tǒng)，該技術在國內(nèi)屬于首次應用，并已在外三廠#7/#8機組獲得很大的成功?；诜稚⑺?jié)流的變負荷過程加負荷時，減小分散水流量，使進入低加的抽汽量削減，機組發(fā)電功率增加。此時除氧器水位下降，凝汽器水位上升。減負荷時，增加分散水流量，使進入低加的抽汽量增加，機組發(fā)電功率削減。此時除氧器水位上升，凝汽器水位下降。分散水節(jié)流的對象特性試驗〔1〕上圖是外三#7機組850MW負荷，凝泵出口調(diào)門階躍變化時，機組負荷及除氧器/凝汽器水位的變化。分散水節(jié)流的對象特性試驗〔2〕通過分散水節(jié)流的對象特性試驗，當凝泵出口調(diào)門從43%關至30%左右，機組負荷在30秒左右從850MW增至865MW〔增加了15MW〕，且能維持一段時間，這說明分散水節(jié)流對負荷的快速響應是有效的。我們在外二廠900MW機組也得到相像的試驗結論。基于分散水節(jié)流的協(xié)調(diào)把握系統(tǒng)分散水節(jié)流技術主要是解決變負荷初期的負荷響應，能夠改善由于鍋爐側的滯后而產(chǎn)生的的負荷響應的延時。最終的負荷響應照舊需要鍋爐側燃燒率的變化，所以鍋爐側的協(xié)調(diào)把握策略照舊特殊重要，而且需要與分散水節(jié)流技術相配套。外三#7機組加負荷曲線〔850→950→1000MW〕外三#7機組減負荷曲線〔1000→800MW〕投用與未投用，機組負荷響應的比較。新型協(xié)調(diào)把握系統(tǒng)用于一次調(diào)頻新型節(jié)能型的協(xié)調(diào)把握系統(tǒng)的投用〔1〕首先需要對除氧器、凝汽器、低加水位回路、補水把握等回路進展一番較大的設計改進與重新調(diào)整。鍋爐側燃料、給水等的把握策略的修改和完善，需要與基于分散水節(jié)流技術相配套。

新型節(jié)能型的協(xié)調(diào)把握系統(tǒng)的投用〔2〕通過大量的現(xiàn)場試驗，該新型節(jié)能型協(xié)調(diào)把握系統(tǒng)獲得很大的成功。

在汽機調(diào)門始終全開的工況下，實際負荷根本與1.5%