孤網(wǎng)運(yùn)行汽輪機(jī)控制探究

1、孤網(wǎng)運(yùn)行汽輪機(jī)控制探究【摘要】針對(duì)目前電力市場(chǎng)上用戶的要求，汽輪機(jī) 控制系統(tǒng)需具備孤網(wǎng)運(yùn)行控制能力。本文從孤網(wǎng)運(yùn)行的控制 策略出發(fā)，提出了汽輪機(jī)控制系統(tǒng)(deh)滿足孤網(wǎng)運(yùn)行的 設(shè)計(jì)要求?！娟P(guān)鍵詞】孤網(wǎng)；控制系統(tǒng)1、概述截至2011年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量已突破9億千瓦， 成為世界第二電力大國(guó)。我國(guó)電力行業(yè)已進(jìn)入電網(wǎng)大、機(jī)組 容量大、高電壓輸電、高度自動(dòng)化的新時(shí)代。據(jù)此，國(guó)內(nèi)五 大集團(tuán)的正規(guī)電廠對(duì)機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行的能力要求不高或無(wú)要 求，一般至多是要求滿足fcb (fast cut back)工況控制即 可。目前仍然存在孤網(wǎng)運(yùn)行要求的是一些企業(yè)的自備電廠特 別是民營(yíng)企業(yè)由于多方面原因要求采用孤網(wǎng)運(yùn)行

2、方式；出口 國(guó)外(發(fā)展中國(guó)家，例如印度)機(jī)組也要求孤網(wǎng)運(yùn)行。孤網(wǎng) 運(yùn)行在應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害及電網(wǎng)的特殊故障的情況下，顯得尤為 重要。以哈汽公司為例，今年以來(lái)就有許多非電力系統(tǒng)用戶 和國(guó)外用戶在訂貨時(shí)將汽輪機(jī)控制系統(tǒng)(deh)具備孤網(wǎng)運(yùn) 行功能作為必備條件，有些用戶還需哈汽提供專題報(bào)告。因 此，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)(deh)具備孤網(wǎng)運(yùn)行能力是滿足客戶 需要的前提。本文通過(guò)對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行方式的分析，提出了在設(shè) 計(jì)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)(deh)中需重點(diǎn)注意的問(wèn)題。2、系統(tǒng)的組成2. 1整體配置整個(gè)系統(tǒng)由機(jī)房、余熱鍋爐、煙筒和輔機(jī)構(gòu)成。在機(jī)房 中燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)為單軸布置，還配置有與主機(jī) 相關(guān)和汽輪機(jī)的冷凝器。余熱

3、鍋爐緊挨著機(jī)房，在燃?xì)廨啓C(jī)的排氣端一側(cè)。燃?xì)?輪機(jī)的排氣通過(guò)余熱鍋爐和排煙通道，由煙筒排出。在余熱 鍋爐內(nèi)部設(shè)置有脫硝裝置用的輔機(jī)和排水裝置。控制裝置和電氣設(shè)備在機(jī)房側(cè)面，中間隔有通道?？刂?裝置采用模塊式結(jié)構(gòu)，控制、電氣、蓄電池、高低壓配電裝 置、啟動(dòng)裝置等結(jié)構(gòu)都很緊湊。電氣設(shè)備由母線導(dǎo)管、廠內(nèi) 變壓器和升壓器構(gòu)成。2.2軸系設(shè)備的構(gòu)成2. 2. 1概要在本聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)上，由燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)及汽輪 機(jī)構(gòu)成的軸系設(shè)備的配置情況。燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)配置在同一軸上；發(fā)電機(jī)和 汽輪機(jī)之間有離合器；采用地面安裝方式。有以下特征：設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)通過(guò)離合器與燃?xì)廨?機(jī)分開，而燃?xì)廨啓C(jī)可以利用

4、發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，單獨(dú) 負(fù)荷運(yùn)行。然后，利用燃?xì)廨啓C(jī)的排氣使余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽, 以啟動(dòng)汽輪機(jī)（不需要輔助鍋爐）；萬(wàn)一汽輪機(jī)跳閘，仍利 用離合器的作用，把汽輪機(jī)自動(dòng)斷開，而燃?xì)廨啓C(jī)可以繼續(xù) 單獨(dú)運(yùn)行；地面安裝方式比機(jī)座式安裝方式的基礎(chǔ)費(fèi)用要 低。同時(shí)維修也方便。2. 2. 2發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)只有1臺(tái)，由燃汽輪機(jī)和汽輪機(jī) 共用。這是一種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的二極三相發(fā)電機(jī)。2. 2. 3汽輪機(jī)。汽輪機(jī)是雙缸軸向排汽冷凝式結(jié)構(gòu)，安 裝在地面基礎(chǔ)上，在50100%負(fù)荷范圍內(nèi)采用滑壓運(yùn)行。設(shè) 備啟動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)利用離合器可以與發(fā)電機(jī)脫開，此時(shí)，（由 余熱鍋爐）產(chǎn)生的蒸汽全部旁路。2. 2.4離合器。離合器安裝在發(fā)電

5、機(jī)和汽輪機(jī)之間的汽 輪機(jī)高壓側(cè)軸承箱內(nèi)。燃汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，離合器使汽輪機(jī)與 發(fā)電機(jī)脫開，而在燃汽輪機(jī)運(yùn)行后，大量蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)（汽 輪機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)燃汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速）的同時(shí)，離合器自動(dòng)嚙合, 向發(fā)電機(jī)傳送動(dòng)力。離合器中嚙合后處于與齒形聯(lián)軸同樣的 結(jié)合狀態(tài)，沒有滑動(dòng)部分，確保高可靠的運(yùn)行。2. 2.5余熱鍋爐。余熱鍋爐是三壓再熱自然循環(huán)結(jié)構(gòu)。 脫硝裝置設(shè)置在余熱鍋爐的蒸發(fā)管束之間。2. 2. 6設(shè)備的運(yùn)行方式（1）全負(fù)荷運(yùn)行方式。這是設(shè)備對(duì)應(yīng)于大氣條件的最 大出力運(yùn)行方式。在這種運(yùn)行方式下，設(shè)備的出力在保證透 平進(jìn)口溫度一定的狀態(tài)下進(jìn)行控制運(yùn)行。在此狀態(tài)下，如果 燃機(jī)排氣溫度控制裝置或高壓/再熱蒸汽溫

6、度控制裝置動(dòng)作 時(shí)，出力即受到限制。(2) 部分負(fù)荷運(yùn)行方式。根據(jù)事前在負(fù)荷分配裝置上 設(shè)定的廠用負(fù)荷值，由燃機(jī)負(fù)荷控制裝置保持按廠用負(fù)荷運(yùn) 行。(3) 并網(wǎng)運(yùn)行方式。根據(jù)速度不等率特征，可以在40 95%負(fù)荷范圍內(nèi)與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。2. 2. 7啟停操作根據(jù)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)其轉(zhuǎn)子的溫度不同，有熱態(tài)啟動(dòng)、溫 態(tài)啟動(dòng)和冷態(tài)啟動(dòng)三種方式。無(wú)論在哪種啟動(dòng)方式下，燃汽 輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間不變，余熱鍋爐也不會(huì)制約燃汽輪機(jī)帶負(fù)荷 的時(shí)間。所以，設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間主要取決于汽輪機(jī)的帶負(fù)荷 時(shí)間。為了降低汽輪機(jī)的熱應(yīng)力，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子溫度在達(dá)到某 種設(shè)定值之前，燃汽機(jī)的負(fù)荷需控制在25%以下：一旦汽輪 機(jī)轉(zhuǎn)子溫度達(dá)到設(shè)定值，燃

7、汽輪機(jī)負(fù)荷可以馬上連續(xù)升高。停機(jī)操作可按與啟動(dòng)操作的相反順序進(jìn)行。設(shè)備停機(jī)時(shí) 間通常50分鐘。2. 2. 8特殊運(yùn)行方式如下所述(1) 獨(dú)立運(yùn)行方式。在設(shè)備與電網(wǎng)解列時(shí)，汽輪機(jī)跳 閘。這時(shí)，離全器脫開，汽輪機(jī)開始單獨(dú)減速、停機(jī)，另一 方面，燃汽輪機(jī)在低負(fù)荷下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，向本設(shè)備持續(xù)運(yùn)行所 需的輔機(jī)設(shè)備供給電力。然后，根據(jù)運(yùn)行工作人員的判斷， 設(shè)備可以重新達(dá)到全負(fù)荷，或停機(jī)。(2) 轉(zhuǎn)子盤車運(yùn)行方式。燃汽輪機(jī)和汽輪機(jī)配置有各 自的盤車裝置。設(shè)備停機(jī)后，為了轉(zhuǎn)子能均勻冷卻，自動(dòng)地轉(zhuǎn)入這種盤車運(yùn)行方式。3、目前在針對(duì)有孤網(wǎng)運(yùn)行要求機(jī)組的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),主要從以下方面考慮：(l)deh系統(tǒng)采用的硬件cp

8、u控制器主頻要求盡可能快, 調(diào)頻控制回路的控制任務(wù)運(yùn)算周期必須保證小于100ms,達(dá) 到50ms更好。(2) 轉(zhuǎn)速不等率設(shè)置在5%左右(一般常規(guī)要求)。(3) 設(shè)計(jì)的控制邏輯要求缺省投入一次調(diào)頻功能(在 大網(wǎng)及孤網(wǎng)的情況下)。一次調(diào)頻的計(jì)算輸出作為功率pid 的給定。同時(shí)將其直接輸出到pid的出口上，這樣可使得一 次調(diào)頻的快速性得到保證，另外對(duì)一次調(diào)頻死區(qū)進(jìn)行調(diào)整， 根據(jù)情況增大或減小，直至取消。(4) 在并網(wǎng)后，取消103%額定轉(zhuǎn)速0pc功能，或針對(duì) 需要孤網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組其deh系統(tǒng)的0pc動(dòng)作定值適當(dāng)提高(最好定值根據(jù)需要可調(diào))，但要對(duì)110%電超速及機(jī)械超速 做好實(shí)驗(yàn)，保證可靠動(dòng)作。(5) 提高伺服系統(tǒng)快速響應(yīng)性，油動(dòng)機(jī)的關(guān)閉時(shí)間應(yīng) 小于0. 15so伺服控制器(伺服卡)在采用數(shù)字控制時(shí)要求 響應(yīng)要快，采用比例調(diào)節(jié)(也可加入積分)，在確保伺服系 統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，盡量提高伺服控制器的比例增益。4、結(jié)論通過(guò)在deh控制系統(tǒng)中編制孤網(wǎng)控制邏輯，哈汽已在一 些電廠的機(jī)組上取得了業(yè)績(jī)，例如廣西某自備電廠2x150mw 機(jī)組（采用西門子硬件pcs7系統(tǒng)），一用一備運(yùn)行，待廠用 負(fù)荷；內(nèi)蒙某電廠2x300mw機(jī)組（國(guó)電智深硬件edpf系統(tǒng)）, 帶用戶負(fù)荷；印尼百通2x600mw機(jī)組（西屋硬件，通過(guò)fcb 實(shí)驗(yàn)），上述三個(gè)電廠都已穩(wěn)定運(yùn)行。哈汽