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超临界供热机组运行经验浅谈
作者:管理员    发布于:2015-07-28 14:04:36    文字:【】【】【

超临界供热机组运行经验浅谈

(王晓臻 鸿山热电有限责任公司)

摘要:供热系统作为某厂超临界机组的子系统,其自动化水平对保证整机的安全运行具有重要作用。通过对供热自动控制在极端运行工况下的动作分析,总结异常处理操作经验,并对供热控制逻辑优化提出建议。

关键词:超临界机组;供热控制;高加解列;汽泵RB

 

引言

某厂超临界机组采用抽凝供热式汽轮机,额定出力600MW,双抽汽口设置于中压缸排汽口下汽缸处。为了防止在机组发生跳闸时,抽汽返送导致汽轮机超速,每根抽汽管沿蒸汽流向依次设置了气动逆止门,液动快关调门,供热减温器,及电动隔离门。抽汽参数P=1.0MpaT=350,采用连通管供热蝶阀调整抽汽压力,单台机组额定工业抽汽量为600t/h,厂内喷水减温至250后送往热用户,减温水额定流量50t/h

由于热用户用汽量随生产需要实时变化,为了保证供汽品质,使机组在异常工况下安全可控,减少人为失误带来的安全隐患,机组供热系统具备自动控制功能,具体包括连通管供热蝶阀自动调整供汽压力,供汽减温水自动控制,及供热切除逻辑等。

供热自动控制逻辑

机组在供热状态下,供汽压力过低,将会造成供热抽汽点前的叶片过负荷,供汽压力过高,意味着机组通流不畅,中压排汽处产生鼓风,导致排汽温度上升,使中压末级动叶片热应力超出设计允许值,另外,高温蒸汽进入低压通流,对低压转子的安全性也有影响。因此,从运行方面考虑,设计了中压缸排汽口压力大于1.25Mpa,或低于0.6Mpa跳机保护。

供热抽汽压力目标设定允许范围为0.851.0MPa,正常设定在0.90MPa已能满足热用户需求。

为了避免供热蝶阀调整频繁或反应过慢,设定供热抽汽压力指令变化率允许范围为00.1MPa/min,正常设定为0.1MPa/min

通过试验发现,抽汽管路上的液动快关调阀开度在60%,其前后压差已很小,为提高供热快关调节阀的响应速度,强制两个供热快关调节阀最大开度为60%,当中压缸排汽口压力低于0.8Mpa时,快关调阀自动逐渐关小,以维持中压缸排汽口压力在0.8Mpa,直至关闭到0%切除供热。

机组在RB保护动作或机组跳闸情况下将会自动切除供热。供热切除时,供热抽汽逆止门、供热快关调节阀、供热减温水调节阀,及供热抽汽电动门联锁关闭,同时供热蝶阀自动切手动并开启。

机组供热状态下异常工况分析

2.1 机组供热自动状态下,高加突然解列

机组运行中高加突然解列,汽轮机通流部分压力会在短时间内升高,如果供热蝶阀关闭或开启缓慢,中排压力达到1.15Mpa,供热抽汽逆止门前安全阀会动作泄压,机组也有可能会因安全阀拒动,中排压力高于1.25Mpa而跳闸。

高加解列前,机组有功472MW,主气压24.16Mpa,供热蝶阀开度29%,供热抽汽量484t/h,中压缸进汽压力3.81MPa,中排压力0.89Mpa

10:50:45 高加突然解列;

10:51:13 供热蝶阀开始开启,此时中排压力已经升至0.96Mpa

10:51:46 运行人员将供热蝶阀切手动控制,此时中排压力达到最大1Mpa,供热蝶阀开度为31%

10:54:02 中排压力开始下降,供热蝶阀已开至37%,见图1

 图1

从图1可以看出,供热蝶阀从5046秒中排压力升高到开始开启,耗时27秒。在5146秒供热蝶阀切手动控制时,供热蝶阀共开启2%,中排压力从图中可以明显看出上升趋势在变缓。我们按照供热蝶阀的开度趋势和中排压力的升高趋势,分别做两条延伸线,如图2所示,从图中可以看出,在当时机组供热参数下,如果没有将供热蝶阀切手动调整,中排压力应该能控制在不高于1.1Mpa。通过分析我们可以得出以下经验。

1)供热蝶阀自动状态可以在高加解列后控制中排压力的上升趋势。

2)供热蝶阀动作延时过长,考虑机组满负荷额定供汽流量下高加突然解列,可以适当调小供热蝶阀死区设置,或者根据三台高加抽汽电动门的状态,自动调整供汽压力指令变化速率,高加突然解列时变化率提升至0.2Mpa/min,可缩短耗时27-0.06/0.2×60=9秒,但必须防止稳定状态下供热蝶阀频繁调整。

 图2

2.2机组供热自动状态下,汽泵RB保护动作

单台汽泵跳闸前,13:05:25 机组抽汽量400t/h,有功负荷491MW,中排压力0.91Mpa,供热蝶阀开度37%,快关调阀开度60%

RB保护动作后,0526秒快关调阀开始关闭,供热蝶阀开始开启;

0529秒快关调阀仅用3秒就关到0位,此时中排压力由0.92Mpa开始上升,供热蝶阀开至52%0532秒中排压力0.99Mpa0539秒,供热蝶阀全开,中排压力0.99Mpa

0615秒中压缸进汽压力因热负荷降低而开始降低;

整个过程验证了RB保护动作切除供热,逻辑与实际动作的一致性,值得注意的有以下

几点。

1)由于快关调阀关闭速度快于供热蝶阀开启速度,中排压力在4秒钟之内升高0.08Mpa,机组负荷因供热切除,大量蒸汽进入低压缸,13秒时间有功升高70MW,主机轴向位移由-0.7mm升至-0.6mm。这样的速度对汽轮机叶片多少会产生一定的影响。

2)由于有功负荷突变,机组实际负荷与设定负荷偏差大于30MW,导致机主控跳出自动,在事故处理中失去重要调压手段,容易造成主汽温降低幅度增加,并且降低给水流量操作难度加大。

3)供热快速切除造成四抽压力突升,运行小机进汽压力在20s内由0.86Mpa升至0.98Mpa,造成运行汽泵转速突升,最终目标转速和实际转速偏差大于500rpm,使运行汽泵控制方式切至MEH,增加了给水调节难度。

4)供热快速切除造成除氧器压力先升后降,除氧器水位的波动,使得调节性能本就不好的凝结水上水调阀出现较大波动,除氧器水位最高升至1000mm,险些造成四抽电动门联关。

综上,供热机组汽泵RB处理与纯凝工况有较大不同,增加了处理的难度,建议在RB保护动作时,快关调阀不立即关闭,而是要考虑供热蝶阀的开启速度,按照高于正常调节的速率自动控制中排压力不至于变化太快,直到快关调阀关到零位。适当放宽供热工况RB动作后机主控自动手动的条件,关注给水流量,在给水流量降低缓慢的情况下,开启再循环是比较有效的控制方式,但也要防止汽泵过负荷导致汽蚀损坏设备。

结语

    供热系统控制与较成熟的超临界机组控制系统相结合,对机组的运行影响是多方面的,在两者相互磨合的过程中,通过对高负荷大供汽量异常工况的分析,可以进一步完善整个系统对细节的控制,为越来越多的同类型机组提供借鉴。另一方面,对原有控制逻辑的优化,将会更有利于机组供热稳定运行,比如汽泵RB电泵联启不切供热,将使上述个别异常工况存在的问题迎刃而解,值得进一步研究和实践。

 

作者简介

王晓臻(1983)男,工程师,福建省鸿山热电有限责任公司发电部值长。

单位地址:福建省石狮市鸿山镇伍堡集控区20号,362700

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