汽轮发电机组甩负荷过程中主要控制系统的设计与优化_图文

1、第卷第期热力发电年月汽轮发电机组甩负荷过程中要控制系统的设计与优化王峥，李（西安热工研究院有限公司，陕西西安摘要关键词中图分类号编号伟，李小林，沈乾坤，赵伟刚；华能白山燥矸石发电有限公司，吉林白山）机组甩负荷试验是大型汽轮发电机组上网运行的必备条件。在甩负荷过程中，由于机组参数变化幅度较大，因此控制系统在手动方式下难以控制各参数。对此，根据机组甩负荷过程特点，对汽轮机高低压旁路控制系统、锅炉主控系统的相关控制回路等进行了设计和优化，并提出了新的给水控制策略。机组、甩负荷试验结果表明，控制系统在自动方式下，机组转速控制正常，锅炉燃烧稳定，各主要参数变化平稳，机组具备重新快速并网的能力，提高了控制

2、系统在机组甩负荷工况下的控制品质，从而保证了机组和电网运行安全性。机组甩负荷；快速并网；自动控制；高压旁路系统；低压旁路系统；锅炉主控文献标识码文章编号（），（，；，。）：。，：；越南冒溪电厂机组配置美国公司的一次中间再热、单锅筒、单炉膛、自然循环、水冷布风板、水冷式旋风分离器、平衡通风循环流化床（）锅炉和型汽轮机。汽轮机采用高、低压两级旁路系统，高压旁路系统容量为，低压旁路系统容量。机组配备台电动给水泵，每台力为。机组控制系统采用和利时公的，为机炉一体化控制。：收稿日期：作者简介：王峥（一），男，陕西西安人，学士，工程师，从事发电厂模拟量控制系统的优化研究及调试。：，主为出司第期王峥等汽轮发

3、电机组甩负荷过程中主要控制系统的设计与优化机组自动控制策略汽轮机旁路系统由于锅炉热惯性大，系统迟滞时间长，因此在机组甩负荷过程中需要通过汽轮机旁路系统控制主、再热蒸汽的温度和压力（图、图）。机组负荷压力设定值蒸汽压力锅炉总燃料跳闸（）莎尸。快开指令气发三：二二二二笋：！三屯亟州二二二塞禽四一羔雒磷帮专旁赫阀开度反馈。蚕等恫】闲阀旁路减温阀图旁路减温调节阀控制逻辑（）旁路调节阀快开控制逻辑在机组甩负荷动作时或当电网解列信号发出后，控制逻辑输出快开指令（脉冲），旁路调节阀快速开启至一定开度（根据甩负荷前机组负荷），旁路调节阀操作器切至强制跟踪状态，由函数发生器得到快开指令，其随：实时蒸汽压力增大而

4、增大，以避免锅炉超压。机组甩负荷动作时不能直接快速使旁路电磁阀带电，否则会因旁路系统瞬间全开造成凝汽器蒸汽量剧增导致真空低使汽轮机跳闸。若后旁路调节阀未动作，旁路电磁阀带电，使旁路调节阀迅速开至，以避免锅炉超压。（）旁路设定值生成回路当旁路快开指令发出时，由甩负荷前机组实际功率通过函数发生器得出旁路压力设定值；旁路快开指令信号消失后，旁路操作器自动转入自动控制方式，并通过机组甩负荷前的控制逻辑（旁路设定值函数）计算出旁路压力设定值，同时可手动修改该设定值。（）旁路减温水控制回路机组甩负荷时旁路调节阀快速开启，蒸汽流量迅速增大，需要通过减温水调节控制回路降低旁路蒸汽温度，以防止因旁路后温度高而快

5、关旁路系统。在旁路快开指令发出时：旁路减温阀超驰开至，并将温度设定值改为（高压旁路系统）、（低压旁路系统）；后旁路减温阀切换至自动控制方式，通过机组甩负荷前控制逻辑计算出压力设定值控制，同时可手动修改该设定值；将旁路调节阀开度作为减温阀控制的前馈，以保证减温水控制及时有效。可见，旁路快开函数和旁路设定值函数是机组甩负荷旁路自动控制的关键。旁路快开函数既要保证及时排出蒸汽使锅炉不超压，又要避免因蒸汽流量瞬间增大引起真空低而使汽轮机跳闸。对于旁路设定值函数，在保证锅炉安全稳定运行情况下尽可能提高压力设定值，减少蒸汽通流量，避免因换热量增加造成主、再热蒸汽温度大幅下降。汽包水位机组正常工况下，给水控

6、制系统通过三冲量控制方式使汽包水位平稳，其控制逻辑中的主蒸汽流量信号由汽轮机调节级压力计算得到。当机组甩负荷时，超速保护控制（）快速关闭汽轮机调节阀，后维持汽轮机转速为，此时调节阀开度小，汽轮机进汽量少，大部分的蒸汽通过旁路系统排入凝汽器，因此无法由调节级压力计算得到主蒸汽流量。因机组甩负荷过程中工况变化大，汽包水位变化剧烈，若此时给水控制切至单冲量方式，汽包水位得不到有效控制，极易造成机组跳闸。对此，修改主蒸汽流量计算回路。增加炉侧主蒸汽流量信号无论是否在机组甩负荷工况下，将末级过热器逆一要热力发电出口蒸汽流量始终作为实际锅炉蒸汽流量。因此，可将锅炉汽包至末级过热器出口系统简化为流量测量装置

7、，并由该装置计算蒸汽流量。根据伯努利方程可得到蒸汽质量流量为：五×（）式中：为质量流量；为测量系数；为过热器进、出口压差；为过热器出口蒸汽密度。末级过热器出口蒸汽温度和压力一般在和范围内，按照莫里尔状态方程，过热蒸汽密度可近似为：口争（）式中：为蒸汽状态常数；户为蒸汽压力；为蒸汽温度。通过式（）、式（）可以得到过热蒸汽质量流量为：（）式中：为设计蒸汽流量；加为设计蒸汽压力；为设计蒸汽温度；。为设计过热器进、出口压差。式（）中的相关数值可由锅炉计算说明书中查得。经过机组长时间各种工况运行的考验，由式（）计算得到的炉侧主蒸汽流量与机侧主蒸汽流量同步，且同幅变化，两者之间差值，表明炉侧主蒸

8、汽流量可作为实际机组蒸汽流量参与机组甩负荷工况下的汽包水位三冲量控制。主蒸汽流量切换控制逻辑如果由式（）近似计算得到炉侧主蒸汽流量密度，会使计算流量与实际流量具有一定误差，因此机组在正常运行时尽量使用机侧主蒸汽流量控制汽包水位。主蒸汽流量切换控制逻辑如图所示。机侧主蒸汽流量炉侧主蒸汽流量防发电机解列信号图主蒸汽流量切换控制逻辑硒喇锅炉主控、燃料及风烟系统越南冒溪电厂机组旁路系统容量较大能够满足大负荷蒸汽流量。但是，由于低压旁路系统减温水设计容量较小且在大负荷波动凝汽器进汽工况下凝结水泵滤网极易堵塞，因此需要在机组甩负荷过程中减少燃料量，从而降低锅炉蒸发量，以保证机组甩负荷试验的顺利进行和机组安

9、全、稳定运行。同时，为了保证锅炉燃烧稳定，将机组甩负荷时的锅炉主控目标值设定为，当机组负荷时，甩负荷时给煤机不跳闸，将内燃料量减至，同时降低一、二次风量；当机组负荷时，甩负荷时锅炉侧燃料量及一、二风量均保持稳定，蒸汽通过汽轮机高、低压旁路系统进入凝汽器。除氧器水位控制系统由于在给水控制系统中增加了炉侧主蒸汽流量信号，因此在除氧器水位控制单三冲量切换条件中可增加主蒸汽流量信号，以使机组甩负荷时除氧器水位始终保持三冲量控制方式。机组甩负荷试验卅对越南冒溪电厂号机组分别进行、负荷工况下甩负荷试验。负荷工况下机组甩负荷试验过程中，主蒸汽压力、主再热蒸汽温度及汽包水位等各主要参数变化幅度较小且变化速度缓

10、慢，锅炉燃烧稳定，系统运行正常，机组具备立即并网的能力（表、图）。负荷工况下机组甩负荷，各主要参数变化幅度小且变化速度缓慢，锅炉燃烧稳定，系统运行正常，机组具备立即并网的能力（图、表）。表甩负荷主要参数变化（）曲线（）图机组甩负荷主要参数变化曲线）毗蚰（）曲线（）结语机组甩负荷试验的难点在于对汽轮机转速的控制，控制系统既要维持锅炉燃烧的稳定，又要将机组各个主要参数控制在正常范围内，以使机组能够快速并网。机组甩负荷试验过程中，各参数变化剧烈，手动难以控制，从而要求控制系统对机组具有良好的自动控制品质。由于锅炉燃烧过程复杂，滞后性大，更增加了控制的难度。通过对越南冒溪电厂号机组控制系统的设计和优化

11、，实现了机组甩负荷过程的全程自动控制，锅炉燃烧稳定，各个主要参数变化平稳，机组能够快速重新并网，从而提高了机组及电，网运行安全性。参考文献孙淮清，王建中流量测量节流装置设计手册北京：化学工业出版社，：，（）电力部建设协调司建质号，汽轮机甩负荷试验导贝，“。（）刘吉祥，郑宗晖，郭涛，等机组甩负荷试验锅炉的控制热力发电，（）：，一（）曲线（）图甩负荷主要参数变化曲线（）（），（）：抄勇，冯进利，张小伟，等汽轮发电机组常规甩负荷试验方法探讨热力发电，（）：。，（）：。“ 汽轮发电机组甩负荷过程中主要控制系统的设计与优化作者：王峥， 李伟， 李小林， 沈乾坤， 赵伟刚， WANG Zheng， LI Wei， LI Xiaolin， SHEN Qiankun，ZHAO Weigang作者单