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600MW超临界抽凝供热机组供热方式下给水RB不切除供热方案设计及应用
作者:管理员    发布于:2015-07-28 13:58:54    文字:【】【】【

600MW超临界抽凝供热机组供热方式下给水RB不切除供热方案设计及应用

 (章凯   福建省鸿山热电有限责任公司)

摘要本文针对600MW级、单机供热流量达500t/h的供热机组给水RB工况下,不切除供热方案的设计和研究,通过分析600MW供热机组供热控制对象的特性,设计并改进了电泵连锁控制策略、汽泵RB抢水控制策略、RB控制策略完善和优化、CCS控制策略优化,该策略在实际应用中取得了较好的控制效果。

关键字RB供热控制;600MW供热机组;控制策略

AbstractThis article design and research the scheme that  is not removing the heating when water RB is happened since single heating flow of 500 t/h .By analyzing the characteristics of 600 mw heating turbine , we design and improve the pumps chain control strategy, RB vapor pump water grab control strategy, RB control strategy to improve and optimize and CCS control strategy optimization .This strategy in practice have achieved good control effect.

Key wordHeating control in RB600MW cogeneration unitControl strategy

 

引言:福建鸿山热电厂地处福建省泉州石狮市,分别为该市祥芝、鸿山、锦尚三镇印染企业提供工业供热。该厂采用东方汽轮机有限公司生产超临界抽汽凝汽式汽轮机,其单机额定功率: 600MW,最大功率:677MW,最大供热抽汽流量为950t/h。自该厂投产以来,热负荷长期保持在400t/h以上,最大供热抽汽流量达到550t/h。鸿山热电是国内首台单机供热流量达到500t/h的600MW级抽汽供热机组,因而无同等参数机组的运行经验,更缺乏成熟的供热RB控制策略,笔者在吸收其它同类电厂600MW机组的给水RB控制方案,并针对600MW级、供热流量达500t/h机组控制对象的特性,提出并改进了相应的控制策略方案,并在实际运行中取得成功,为同类型机组提供参考。

1. 供热负荷需求及供热系统结构

1.1. 鸿山热电位于石狮三镇工业园区中心位置,其供热管网分为南线和北线,两条供热管路负荷相当。其电厂厂内供热管网布置如附图1所示:

 

附图1 2×600MW供热机组厂内管网系统

从附图1中可以看出,两台机组的4段抽汽经过喷水减温后汇流至同一根母管向外供热。热负荷较低时,采用单台机组供热,热负荷较高时,则可根据需要两台机组协同供热。

石狮沿海三镇工业区热负荷特点。石狮沿海三镇热负荷基本稳定在500t/h上下,且负荷基本稳定,波动较小,控制重点是保证供热机组的安全与高效。

1.2. 供热抽汽系统结构

鸿山热电所采用的汽轮机为超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、抽汽凝汽式汽轮机。汽轮机共有8级非调整抽汽,供热抽汽位于第4段,该段同时也为除氧器、给水泵汽轮机供汽,另外7段分别为高、低压加热器供汽。

单元机组供热抽汽设置两根抽汽管道,分为A侧、B侧。A、B侧各安装了三个阀门,顺着蒸汽流向,依次为:供热抽汽逆止阀(带气动快关功能)、供热抽汽快关调节阀(液动阀)、供热抽汽减温水后电动门。供热抽汽管道布置复杂,增加了控制难度。

鸿山热电厂按原先RB控制策略,给水RB时候,切除供热,RB目标负荷300MW,给沿海染整企业生产经营带来了巨大不安全隐患,争对以上实际经营需求,在经过反复研究和探讨及摸索实验,终于取得了成功并实现了供热工况下给水RB不切除供热。

2. 给水RB控制策略设计

电泵连锁控制策略

电泵在此实验中起着决定性的作用,电泵连锁启动是否成功,启动成功后是否在第一时间开启勺管,顺利和汽泵并泵成功,填补另一台汽泵跳闸工况下缺失的给水量,还要防止在勺管快速开启的过程中,触发电泵震动保护,使电泵跳闸,同时RB时勺管开度也异常重要,这是匹配两台泵出力,及实际给水量的关键点,防止并泵过程中两台泵发生抢水和憋泵。在多次试验过程中发现,缓慢开启电泵勺管,在40%左右点有震动临界区,停留时间过长会引起振动超限,触发震动保护跳闸电泵,所以控制策略设计快速开启到指定勺管开度,快速过临界区,防止振动超限,同时也适当放宽了振动保护。在实际试验中取得了较好效果。同时为了防止快速开启勺管过程中,引起电泵入口流量低,发生汽蚀,设计了电泵入口压力低保护,在保护触发的同时,停止勺管继续开启,待短时间保护解除后,转运行人员手动操作大键并入汽泵。以下给出了具体的控制策略:

(1)汽泵RB后,根据电热负荷,根据RB发生时刻的主汽压,勺管指令由25%超驰至折线对应值折线点为,闭锁时间为5s,闭锁解除后勺管切手动控制,电热负荷与电泵勺管开度函数关系曲线:(350MW,45%)(400MW,50% )(450mw, 60%)(600MW, 65%)。

(2)发2s脉冲将电泵再循环门投入自动状态。

(3)若电泵入口压力<1.4MP或入口流量>600t/h,延时3s,勺管锁定实际开度,2s后释放,切手动由运行操作。

(4)电泵振动跳闸保护,修改为一个轴承振动超过15mm/s与上另一轴振超过10mm/s,延迟5秒触发。

2.1. 汽泵RB抢水控制策略。

     给水RB发生时,由于给水量急剧减少,水煤比严重不匹配,过热度快速上升,为了在电泵并入前尽可能的抵消这种异常工况的影响,需要加大在运汽泵出力,最大限度的弥补给水量的缺失,采取超弛控制策略,同时防止超弛过程中,指令转速变差大切除遥控,引起Rb失败,同时放大了转速偏差。以下给出了具体的控制策略:

(1)(电负荷+热负荷)>480MW,两台汽泵运行时一台汽泵跳闸, 在运汽泵指令超驰至97%(对应转速5900转,给水流量1200t/h,指令速率设有一阶惯性环节,滞后时间为0.04min。超驰闭锁时间4s),超驰结束后释放为自动调节。

(2)480MW≥(电负荷+热负荷)≥300MW,两台汽泵运行时一台汽泵跳闸, 在运汽泵指令超驰至76.5%(对应转速5000转,给水流量1000 t/h,指令速率设有一阶惯性环节,滞后时间为0.04min。超驰闭锁时间2s),超驰结束后释放为自动调节。

(3)自动控制状态,给水公用指令采用与300MW给水RB一样的指令变化速率。

(4)“汽泵转速指令和反馈>500转退出遥控”改为“汽泵转速指令和反馈>1500转退出遥控”逻辑

2.1.1. RB控制策略完善和优化。

给水RB在RB控制逻辑优化方面,为了分清控制工况,防止逻辑判断错误,引起RB失败或者更为严重的后果,笔者经过多次试验分析,设计了更为可靠的控制策略,涵盖了RB触发时可能涉及到的各种工况,更安全可靠的保证逻辑第一时间判断的正确性,主要考虑几种可能发生情况:

(1)供热工况下,给水RB触发,电泵连锁启动,启动成功。

(2)供热工况下,给水RB触发,电泵连锁启动,启动成功。RB过程中,电泵保护跳闸。

(3)纯凝工况下,给水RB触发,电泵连锁启动,启动成功。

(4)纯凝工况下,给水RB触发,电泵连锁启动,启动成功。RB过程中,电泵保护跳闸。

(5)供热工况下,给水RB触发,电泵连锁启动,启动失败。

(6)纯凝工况下,给水RB触发电泵连锁启动,启动失败

以下RB控制的具体控制策略:

(1)(电负荷+热负荷)>480MW,两台汽泵运行时一台汽泵跳闸,电泵5s内启动(收到电泵运行信号),锅炉主控目标降至480MW,维持供热,电泵5s内未启动(未收到电泵运行信号),锅炉主控目标降至300MW,切除供热。

(2)480MW≥(电负荷+热负荷)≥300MW,两台汽泵运行时一台汽泵跳闸,电泵5s内启动(收到电泵运行信号),锅炉主控目标维持RB前指令,电泵5s内未启动(未收到电泵运行信号),锅炉主控目标降至300MW。

(3)热负荷包含中压供热和低压供热两部分。

(4)负荷限速率切换为10MW/s。

(5)在电泵和单台汽泵并列运行正常后,由运行人员手动退出RB保护。

2.1.2. 汽机主控控制。

汽机主控控制考虑到RB触发时刻为异常工况,为了使电泵顺利并泵,降低阀前压力,增强滑压控制,同时防止主汽压偏差大切除汽机主控。同时解除RB后调门禁增指令。

(1)控制方式切到TF模式,自动投入汽机主控自动和滑压运行。

(2)主汽压变化限速率切换为1.5Mpa/min。

(3)解除主汽压指令反馈偏差大于2Mpa切除汽机主控自动的逻辑。

(4)主汽压指令函数按照一般RB曲线触发。

(5)解除RB后汽机调门禁增指令。主汽压将随着调门开度加大而降低。

2.1.3. 制粉系统控制。

制粉系统配合RB成功快速减煤,同时需要煤主控投入自动,而煤主控自动的先解条件就是给煤机自动和磨热风调门自动,热风调门在风量不准的情况下,长时间自动可能会引起风温控制不好及堵煤的情况发生,在短时间内自动投入影响不大,且有运行人员加以注意,所以设计为强制投入所有磨自动。具体逻辑修改如下:

(1)发2s脉冲将所有在运给煤机、磨冷热风门投入自动状态,煤主控投入自动,由锅炉主控控制。

(2)解除RB后15秒内,闭锁煤主控输出的逻辑,使煤主控减煤更加迅速。

2.1.4. 供热压力控制。

供热压力正常运行时为控制在1MPa,在RB工况下,供热压力会降低,且需要供热调门和供热快关门来控制配合,稳定住供热压力,防止供热压力低过0.6MPa,触发保护动作跳机,同步自动给定设计供热压力为0.85MPa。具体逻辑设计如下:

(1)汽泵跳闸供热未切除工况下,供热压力设定值自动设为0.85Mpa(软件自动设置,不闭锁,运行可随时调整。

(2)将运行能输入的供热压力设定值上下限修改为0.8和1.0。

供热抽汽快关调节阀切除自动后的连锁动作:供热管道A侧非通路时,触发60s脉冲强制将同侧供热抽汽快关调节阀关闭至0,并切手动。

2.1.5. 画面和报警。

同步完善声光报警, 增设三种工况给水RB提醒运行人员及时响应。具体报警内容如下:

(1)单台汽泵跳闸后,在报警汽机页出现汽泵跳闸报警,并出现首出。

(2)报警汽机页新增报警内容:“汽泵跳闸,电泵联启”;下级菜单分为 “汽泵跳闸,电泵联启成功,目标负荷480MW”、“汽泵跳闸,电泵联启成功,目标负荷为当前负荷”两种情况。

(3)汽泵跳闸后,电泵联启成功,维持目标负荷480MW和当前负荷的工况不在CCS画面、锅炉报警页面“RB”触发报警,只有300MW RB才触发上述页面报警。

(4)在汽机报警页“汽泵组异常”中增加转速反馈和指令大于500转报警。

3. 结论

本文设计供热工况下给水RB发生时,快速启电泵不切除供热的控制策略,在实际应用中取得了很好的控制效果,保证了该厂机组的安全性和经济性,同时也很好的兼顾了该地区热用户的需求,取得了很好的经济效益和社会效益,对同类机组具有一定的参考价值。

参考文献:

(1) 石同礼.谈热工自动化系统可靠性的提高[J].科技论坛,2008(11). 

(2) 东方汽轮机有限公司.《C600/476242/1.0/566/566型汽轮机热力特性书》.2009年4月

(3) 张天林《热工自动化系统可靠性以及故障诊断探讨[J].应用技术》.2012(12). 

作者简介:

章凯,男,福建省鸿山热电有限责任公司设备维护部热控点检工程师,工程师。

 

联系地址:福建鸿山热电有限责任公司设备维护部(福建省石狮市鸿山镇伍堡集控区20号)

邮 编:362712

 

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