通辽发电总厂600MW直接空冷机组自动控制策略优化

1、通辽发电总厂600MW 直接空冷机组自动控制策略优化孔德奇通辽发电总厂,内蒙古通辽 028011摘 要 以通辽发电总厂600MW 直接空冷机组为研究对象,给出了不同的环境温度和运行工况下空冷机组最优经济背压值,实现了背压控制设定值的自动设定功能,避免了手动设定背压值对机组运行经济性的影响。对空冷系统冬季防冻保护控制逻辑进行了优化,实现了空冷系统的全过程自动控制,提高了空冷机组运行的经济性和安全性。关 键 词 600MW 机组;直接空冷;背压;防冻保护功能;控制中图分类号 T K323文献标识码 B文章编号 1002 3364(201103 0089 04DOI 编号 10.3969/j.iss

2、n.1002 3364.2011.03.089OPTIMIZATION OF AUTOMATIC CONTROL S TRATEGY FOR 600MW DIRECT AIR COOLING UNIT IN TONG LIAO GENERAL POWER PLANTKONG DeqiT ongliao Gen eral Pow er Plant,Tongliao 028011,In ner M ongolian Region,PRC Abstract:T aking 600MW direct air cooling unit in T ong liao General Pow er Plant

3、 as the o bject of study ,the optimal back pressur e v alues of the said air cooling unit under different ambient tempera tures and differ ent operating conditions have been given,the automatic setting function o f the set v al ues in back pressure control being realized,avoiding the influence of m

4、anual setting back pr essure upon the economic efficiency in operatio n of the unit.The protecting lo gic for anti fr eeze in w inter has been optim ized,the w ho le process automation of air coo ling system being realized,enhancing the economic efficiency and safety in oper ation of said air coo li

5、ng unit.Key words:600M W unit;direct air coo ling;back pr essure;anti freeze pro tection functio n;controlE m ail: ybsk dg1 设备概况通辽发电总厂5号600M W 机组NZK600 16.7/538/538 2型汽轮机配置的排汽装置兼有凝结水箱的功能,机组补水进入排汽装置后,排汽装置利用低压缸排汽对空冷系统凝结水和补水进行加热除氧。散热器为双排管,翅化比117,具有64个冷却单元,A 型夹角60 ,总散热面积为1653379m 2,设计迎面风速为2.2m/s,设计散热系数为

6、31W/(m 2 K。空冷风机为G TF91D8 C1132型轴流式冷却风机,其电机额定功率为132kW 。2 机组经济运行背压空冷机组的运行背压与空冷风机所消耗功率之间存在一个最佳工况点,即降低背压所增加的汽轮机功率与空冷风机多消耗的功率之差最大。通过试验得到在环境气温为23.6!、大气压力为99.33kPa 时,空冷风机总功率随风机频率变化关系曲线见图1,不同负荷与气温下机组背压与风机频率变化关系曲线见图2。 图1 空冷风机总功率随风机频率变化的关系曲线 图2 机组背压 风机频率关系曲线由图1可见,空冷风机频率每变化1H z,其总功率就会增加约273kW,空冷风机频率越高,其风机机组消耗功

7、率越大。 由图2可见,在某一环境温度下机组负荷一定时,随着风机频率增加机组背压降低,即要降低背压,空冷风机耗功则增加。背压降低,机组运行经济性提高,风机耗功增加导致机组运行经济性下降,当由背压降低得到的经济性小于空冷风机耗功增加值时,机组运行经济性则降低。因此,不同负荷下对应不同环境温度,机组运行存在最佳背压(对应最佳风机频率,在此背压下机组运行经济性最高。最佳背压值需要通过空冷系统运行优化试验确定。3 改进方案3.1 最佳经济背压自动设定功能考虑到双排管管束的防冻性能,设计了环境温度、机组负荷及背压关系(表1。将背压控制由原手动设定的单回路控制系统改为依据环境温度、机组负荷及背压关系自动设定

8、最佳经济背压设定值的单回路控制系统。修改后的背压自动控制逻辑如图3所示。表1 通辽发电总厂5号机组不同环境温度、机组负荷下的背压值kPa 环境温度t /!负荷/M W 300350400450500550600t >099999990>t >-510999999-5>t >-10111099999-10>t >-151211109999-15>t >-20131*-20>t141312111099图3中,背压设定值为发电机功率及环境温度的函数,不同的负荷和环境温度对应不同的背压设定值。当背压设定值与背压实际值的偏差大于0.2kPa 时

9、,控制系统自动调节背压,调节器的输出随之改变空冷风机频率。当调节器的最大输出值为45.45(对应风机转速37.5r/m in,且背压实际值 设定值5kPa,或者背压实际值-设定值0.21kPa 延时1m in 后执行风机上切程序(自动起动空冷风机;当调节器的最小输出值为27.5(对应风机转速22.5r/min,且设定值-背压实际值5kPa,或者设定值-背压实际值0.21kPa 延时1min 后执行风机下切程序(自动停止空冷风机及防冻保护。当背压实际值小于8kPa 且设定值大于实际背压值3m in 后仍不能提高背压时,依次关闭排汽电动阀。3.2 防冻保护控制逻辑优化在原设计中增加了防冻保护报警画

10、面及声光报警;为了避免空冷系统冻结事故发生,增加了在环境温度低于-15!且机组负荷低于350M W 时的声光报警;增加了防冻保护投切按钮,以便在机组起动及特殊运行方式下手动切除保护功能。机组正常运行过程中各单元凝结水温度偏差较大,整列防冻控制逻辑不能满足防冻的需要。对此,增加了单台顺流风机防冻保护控制逻辑(图4:当某顺流单元凝结水温度低于25!(测点二取一逻辑时,该台顺流风机防冻保护动作报警,同时该台顺流风机以一定速率降低至最低转速(22.5r/min,15m in 后若该台顺流风机单元凝结水温度不能恢复,则报警提示应停止该风机;当该台顺流风机单元凝结水温度(测点图3背压自动控制逻辑 图4 逆

11、流风机防冻保护控制逻辑 二取二逻辑>35!时,顺流风机报警解除,防冻保护结束,系统自动进入压力控制方式。 空冷系统防冻保护控制逻辑原设计为2个部分:(1当顺流风机防冻保护功能触发时该列顺流风机以一定速率降至最低转速,该列逆流风机保持恒定转速;(2当逆流风机防冻保护功能触发时该列逆流风机以一定速率降至最低转速,该列顺流风机保持恒定转速。但是,在实际运行中逆流风机防冻保护动作后,逆流风机降至最低转速后仍不能复位防冻保护动作条件(抽真空温度不能上升至防冻保护功能解除温度,需要降低顺流风机转速才能完成防冻保护功能。对此,增加了在逆流风机防冻保护动作后3m in 不能恢复动作,则顺流风机防冻保护动

12、作。控制逻辑如图5所示。图5 逆流、顺流风机防冻保护动作切换控制逻辑4 优化后的效果机组背压变化趋势和供电煤耗变化趋势见图6、图7。优化后机组背压和供电煤耗均大幅下降,各列风机均在同步转速下运行,各列散热器管束进汽均匀,各散热器管束热力不均现象明显减少,散热器管束未出现大面积变形现象,厂用电耗降低。空冷自动控制系统能够全过程投入运行,机组起、停过程中及事故状态下,各列空冷风机逐级实现了程序步序控制,有效降低了起、停机过程中及事故状态下的结冻风险,降低了操作强度。 图6优化前后机组背压变化趋势 图7 优化前后供电煤耗变化趋势5 结 论通过对通辽发电总厂5号机组背压自动调节回路和防冻保护控制逻辑的

13、优化,使得空冷自动及保护控制能够全过程投入运行,防冻效果良好;背压自动调节回路的背压设定值由控制系统根据预先设定的图表自动设定,保证了空冷机组运行的经济性。但是,在自动调节背压的过程中会受防冻保护功能的影响,引起背压波动,如何减小在防冻保护动作时空冷风机运行方式的变化对背压的影响还需进一步研究。由于机组背压受环境风影响较大,目前缺乏对环境风的监测手段,无法对环境大风进行预判,对此应增设风向风速测量装置并引入DCS,以确保机组安全稳定运行。参 考 文 献1 温高.发电厂空冷技术M .北京:中国电力出版社,2008.2 杨其国.600M W 直接空冷机组汽轮机技术特点A .空冷汽轮机学术研讨会论文

14、集C.2001.3 边立秀.热工控制系统M .北京:中国电力出版社,2001.4 西安热工研究院有限公司.空冷系统动态特性及控制方式研究R.2008.(上接第88页4 加装足够厚度的保温层 因为热电偶接线盒处温度远低于管道内部温度,所以热电偶存在轴向散热,热端温度低于介质温度,温度测量存在负误差。超超临界机组测温热电偶的插入深度均在100mm,采用保护套管与工艺管道直接焊接方式,轴向散热对温度测量的影响较之插入深度大的热电偶更为显著。为了保证温度测量准确度,必须增大介质对热电偶的传热和减小热电偶散热损失。采用不锈钢等热导率小的材质作为热电偶保护套管材质有利于减小热损失,但同时增加了介质与热电偶

15、的传热热阻,所以提高测量准确度的主要方法是加装保温层,即在热电偶保护套管的外露部分加装厚度不小于100mm 的绝热层,否则会出现10!以上的测量负误差3。参 考 文 献1 梁柏宏.1000M W 超超临界机组测温热电偶选型研究J.电力设备,2008,9(1:13 15.2 张东风.热工测量及仪表M .北京:中国电力出版社,2007.3 王孟浩,王衡,郑民牛.超(超临界锅炉炉外壁温测点的测量误差J.中国电力,2009(2:45 48.4 王孟浩,王衡,郑民牛.过热器再热器炉外壁温测点结构和报警温度设定值的探讨J.热力发电,2006(7:29 32.5 张晓华,包一鸣.超超临界机组现场测量仪表及附属设备选型研究J.华东电力,2010,38(7:89 93.6 程蔚萍.超超临界机组测