姚峻MW超超临界机组控制系统新技术应用大连会议.pptx

会计学1姚峻姚峻MW超超临界机组控制系统新技术应超超临界机组控制系统新技术应用大连会议用大连会议外高桥三厂外高桥三厂1000MW机组的控制系统机组的控制系统采用了采用了一体化的控制系统一体化的控制系统，DCSDCS、DEHDEH、旁路控制都是、旁路控制都是SIEMENSSIEMENS的的T3000T3000系统。系统。控制器划分按照工艺分配，控制器划分按照工艺分配，机组机组DCS+DEHDCS+DEH共共21+421+4对控制器，对控制器，公用公用DCS 3DCS 3对控制器。对控制器。最终的机组最终的机组DCSDCS的的IOIO点在点在1250012500点左点左右。右。第1页/共27页机组控制系统的技术创新机组控制系统的技术创新 机组保护回路中，大量采用了具有机组保护回路中，大量采用了具有智能判断与智能处理的逻辑回路。智能判断与智能处理的逻辑回路。配合机组特殊的启动方式，而设计配合机组特殊的启动方式，而设计的独特的旁路控制方式。的独特的旁路控制方式。实现了机组实现了机组FCBFCB功能。功能。新型的节能型协调控制系统的设计新型的节能型协调控制系统的设计与投用。与投用。第2页/共27页FCBFCB功能的实现功能的实现功能的实现功能的实现 FCBFCB的含义和重要意义。的含义和重要意义。外三工程中，有利于外三工程中，有利于FCBFCB成功的系统配置。成功的系统配置。外三工程中，外三工程中，FCBFCB工况下机组的控制。工况下机组的控制。外三外三1000MW1000MW工况下工况下FCBFCB试验过程及分析。试验过程及分析。第3页/共27页（1 1）FCBFCB的含义和重要意义的含义和重要意义的含义和重要意义的含义和重要意义FCBFCB（FAST CUT BACKFAST CUT BACK），是指火），是指火电机组在电网或线路出现故障而机电机组在电网或线路出现故障而机组本身运行正常的情况下，机组主组本身运行正常的情况下，机组主变出线开关跳闸，不联跳汽机和锅变出线开关跳闸，不联跳汽机和锅炉，发电机带机组的厂用电运行，炉，发电机带机组的厂用电运行，汽机保持汽机保持3000r/min3000r/min，锅炉快速减少，锅炉快速减少燃料量，高低压旁路快速开启，实燃料量，高低压旁路快速开启，实现机组仅带厂用电的现机组仅带厂用电的“孤岛运行孤岛运行”。对电网的安全性和机组的可靠性、对电网的安全性和机组的可靠性、可用率具有十分重要的意义可用率具有十分重要的意义 。第4页/共27页（2 2）有利于）有利于）有利于）有利于FCBFCB成功的系统配置成功的系统配置成功的系统配置成功的系统配置从热力系统角度而言，维持从热力系统角度而言，维持工质的工质的快速平衡快速平衡和和能量的快速平衡能量的快速平衡是成功是成功实现实现FCBFCB的关键。的关键。外高桥三厂采用的大旁路设计有利外高桥三厂采用的大旁路设计有利于工质和能量的平衡，在除氧器容于工质和能量的平衡，在除氧器容量和运行方式、再热安全门的类型、量和运行方式、再热安全门的类型、#7#7高加的运行方式、给水泵汽源内高加的运行方式、给水泵汽源内切换的方式等方面也都有利于切换的方式等方面也都有利于FCBFCB工况下汽水工质的快速平衡。工况下汽水工质的快速平衡。第5页/共27页（3 3）FCBFCB工况下机组的控制工况下机组的控制工况下机组的控制工况下机组的控制FCBFCB功能是完全依赖于机组的控制系统而实现的。功能是完全依赖于机组的控制系统而实现的。FCBFCB工况是发电机组最大的工况扰动，是对整个机组所有的工况是发电机组最大的工况扰动，是对整个机组所有的保护、调节和程控系统的综合检验。保护、调节和程控系统的综合检验。FCBFCB试验前，仔细梳理保护、调节和程控回路试验前，仔细梳理保护、调节和程控回路 。“细节决定成败细节决定成败”，控制系统中的一些小细节往往决定了控制系统中的一些小细节往往决定了FCBFCB的成功是否。比如防止主要辅机出现跳闸或不正常动的成功是否。比如防止主要辅机出现跳闸或不正常动作，比如防止信号坏质量或偏差大引起回路切手动，等作，比如防止信号坏质量或偏差大引起回路切手动，等等。等。FCBFCB主控制回路主控制回路 DEHDEH的主要任务是维持汽机的主要任务是维持汽机3000rpm3000rpm运行；运行；DCSDCS的协调的协调控制回路按控制回路按RBRB控制方式执行，快速减负荷至控制方式执行，快速减负荷至50-55%50-55%左右；左右；高旁接受快开指令，几秒后转入与锅炉燃烧率相关的压高旁接受快开指令，几秒后转入与锅炉燃烧率相关的压力控制。力控制。第6页/共27页（4 4）1000MW1000MW的的的的FCBFCB试验过程及分析试验过程及分析试验过程及分析试验过程及分析 在在FCBFCB试验前，先完成了机组的试验前，先完成了机组的RBRB试验和甩负荷试验。试验和甩负荷试验。在在20082008年年3 3月月1515日至日至3 3月月1818日间，外三厂第一台机组连续日间，外三厂第一台机组连续4 4次成功地完成了机组的次成功地完成了机组的FCBFCB试验。试验。其中其中3 3月月1515日，日，750MW750MW汽机空转汽机空转FCBFCB。3 3月月1616日，日，1000MW1000MW汽机空转汽机空转FCBFCB。3 3月月1717日，日，750MW750MW带厂用电的带厂用电的FCBFCB。3 3月月1818日，日，1000MW1000MW带厂用电的带厂用电的FCBFCB。20082008年年3 3月月1818日日23:5923:59，进进行行了了 1000MW 1000MW 满满负负荷荷下下FCBFCB的的试试验验，试试验验过过程程非非常常理理想想，机机组组的的主主要要运运行行参参数数都都比比较较平平稳。稳。机机组组负负荷荷由由试试验验前前的的1009MW1009MW瞬瞬间间至至带带厂厂用用电电的的34MW34MW，大约大约7min7min后，机组再次并网。后，机组再次并网。第7页/共27页1000MW1000MW的的的的FCBFCB的参数曲线的参数曲线的参数曲线的参数曲线 1 1 上图是上图是1000MW1000MW负荷负荷FCBFCB时，汽轮发电机的转速曲线。时，汽轮发电机的转速曲线。最高转速最高转速3162rpm3162rpm，最低转速，最低转速2951rpm2951rpm，约，约45s45s后转速就后转速就趋于稳定。趋于稳定。第8页/共27页1000MW1000MW的的的的FCBFCB的参数曲线的参数曲线的参数曲线的参数曲线 2上图是上图是1000MW1000MW负荷负荷FCBFCB时，除氧器时，除氧器/凝汽器水位等的变化。凝汽器水位等的变化。第9页/共27页工质的快速平衡工质的快速平衡 从上图可见，从上图可见，FCBFCB后除氧器后除氧器/凝汽器的水位未出现大幅波凝汽器的水位未出现大幅波动且较快就恢复平稳。实现了工质及能量的快速平衡。动且较快就恢复平稳。实现了工质及能量的快速平衡。主要原因如下：主要原因如下：FCBFCB后，高旁快开，后转入压力控制，低旁调节开进入后，高旁快开，后转入压力控制，低旁调节开进入压力控制，高压力控制，高/低旁的压力控制较理想；另外，调节型低旁的压力控制较理想；另外，调节型的再热安全门动作时间不长且凝结水补水很及时。的再热安全门动作时间不长且凝结水补水很及时。FCBFCB后，除氧器压力较平滑，这得益于冷再至除氧器调后，除氧器压力较平滑，这得益于冷再至除氧器调压门的及时打开，冷再至除氧器调压门的快速动作既对压门的及时打开，冷再至除氧器调压门的快速动作既对工质平衡十分有利，同时对稳定除氧器及给水泵的安全工质平衡十分有利，同时对稳定除氧器及给水泵的安全运行也很重要。运行也很重要。FCBFCB后，由于低旁喷水调门迅速开足，低旁喷水最大时后，由于低旁喷水调门迅速开足，低旁喷水最大时达达1000t/h1000t/h，造成凝结水流量最大达，造成凝结水流量最大达2942t/h2942t/h，备用凝泵及，备用凝泵及时自启动，时自启动，8min20s8min20s后又自动恢复单台凝泵运行，凝泵出后又自动恢复单台凝泵运行，凝泵出口调门调节及时，整个凝结水系统工作正常。口调门调节及时，整个凝结水系统工作正常。第10页/共27页1000MW1000MW的的的的FCBFCB的参数曲线的参数曲线的参数曲线的参数曲线 3上图是上图是1000MW1000MW负荷负荷FCBFCB时，锅炉的水动力及分离时，锅炉的水动力及分离器出口温度的变化器出口温度的变化 。第11页/共27页锅炉的水动力及分离器出口温度的分析锅炉的水动力及分离器出口温度的分析锅炉的水动力及分离器出口温度的分析锅炉的水动力及分离器出口温度的分析 从上图可见，从上图可见，FCBFCB发生后，代表锅炉煤水比及部分反映发生后，代表锅炉煤水比及部分反映水动力工况的分离器出口温度变化较平滑，始终保持在水动力工况的分离器出口温度变化较平滑，始终保持在比较合适的过热度范围，这对直流锅炉在极端工况下汽比较合适的过热度范围，这对直流锅炉在极端工况下汽温的走势是最关键的。主要原因如下：温的走势是最关键的。主要原因如下：机组的控制系统充分考虑了动态煤水比的关系，给水指机组的控制系统充分考虑了动态煤水比的关系，给水指令与燃料指令匹配合理，包括跳磨的时间间隔都经过了令与燃料指令匹配合理，包括跳磨的时间间隔都经过了比较准确的测算。比较准确的测算。FCBFCB发生时高旁打开使得发生时高旁打开使得#7#7高加的汽源仍然存在，高加的汽源仍然存在，#7#7高高加仍然保持运行，锅炉进水温度减小并不明显。加仍然保持运行，锅炉进水温度减小并不明显。由于给水泵汽源切换比较平滑，整个由于给水泵汽源切换比较平滑，整个FCBFCB过程中给水泵过程中给水泵转速在受控状态，给水流量因小汽机缺汽的影响较小。转速在受控状态，给水流量因小汽机缺汽的影响较小。第12页/共27页影响影响影响影响FCBFCB成功是否的几条关键因素成功是否的几条关键因素成功是否的几条关键因素成功是否的几条关键因素保证工质平衡。关键是旁路需快开，必要时包括中压安全门打开，且能保证凝汽器入口不超温。保证能量平衡。关键是锅炉在大幅快减负荷后，燃烧稳定，煤/水比不明显失调。汽机能维持住3000RMP，不超速，转速控制动作精确。小汽机汽源切换要成功，否则再发生汽泵跳闸就比较困难了。第13页/共27页新型协调控制系统的设计与实施新型协调控制系统的设计与实施新型协调控制系统的设计与实施新型协调控制系统的设计与实施 外高桥三厂外高桥三厂1000MW1000MW机组运行中机组运行中汽机调汽机调汽机调汽机调门始终全开门始终全开门始终全开门始终全开，纯滑压运行的机组，无节流损失，经济纯滑压运行的机组，无节流损失，经济性最优，但负荷调节响应最差。性最优，但负荷调节响应最差。为了满足电网为了满足电网AGCAGC变负荷的速率要求，变负荷的速率要求，外高桥三厂采用了基于凝结水节流外高桥三厂采用了基于凝结水节流 的的新型节能型的协调控制系统，该技术新型节能型的协调控制系统，该技术在国内属于首次应用在国内属于首次应用 ，并已在外三厂，并已在外三厂#7/#8#7/#8机组获得很大的成功。机组获得很大的成功。第14页/共27页基于凝结水节流的变负荷过程基于凝结水节流的变负荷过程基于凝结水节流的变负荷过程基于凝结水节流的变负荷过程n n加负荷时，减小凝结水流量，使进入低加的抽汽量减少，机组发电功率增加。此时除氧器水位下降，凝汽器水位上升。n n减负荷时，增加凝结水流量，使进入低加的抽汽量增加，机组发电功率减少。此时除氧器水位上升，凝汽器水位下降。第15页/共27页凝结水节流的对象特性试验凝结水节流的对象特性试验凝结水节流的对象特性试验凝结水节流的对象特性试验 （1 1）上图是外三上图是外三#7#7机组机组850MW850MW负荷，凝泵出口调门阶跃变化时，负荷，凝泵出口调门阶跃变化时，机组负荷及除氧器机组负荷及除氧器/凝汽器水位的变化。凝汽器水位的变化。第16页/共27页凝结水节流的对象特性试验凝结水节流的对象特性试验凝结水节流的对象特性试验凝结水节流的对象特性试验 （2 2）n n通过凝结水节流的对象特性试验通过凝结水节流的对象特性试验 ，当凝泵出，当凝泵出口调门从口调门从43%43%关至关至30%30%左右，机组负荷在左右，机组负荷在3030秒秒左右从左右从850MW850MW增至增至865MW865MW（增加了（增加了15MW15MW），），且能维持一段时间，这说明凝结水节流对负且能维持一段时间，这说明凝结水节流对负荷的快速响应是有效的。荷的快速响应是有效的。n n我们在外二厂我们在外二厂900MW900MW机组也得到相似的试验机组也得到相似的试验结论。结论。第17页/共27页基于凝结水节流的协调控制系统基于凝结水节流的协调控制系统基于凝结水节流的协调控制系统基于凝结水节流的协调控制系统n n凝结水节流技术主要是解决变负荷初期的负荷响应，能够改善由于锅炉侧的滞后而产生的的负荷响应的延时。n n最终的负荷响应仍然需要锅炉侧燃烧率的变化，所以锅炉侧的协调控制策略仍然十分重要，而且需要与凝结水节流技术相配套。第18页/共27页外三外三#7#7机组加负荷曲线（机组加负荷曲线（8509501000MW8509501000MW）第19页/共27页外三外三#7#7机组减负荷曲线（机组减负荷曲线（1000800MW1000800MW）第20页/共27页投用与未投用投用与未投用，机组负荷响应，机组负荷响应的比较的比较。第21页/共27页新型协调控制系统用于一次调频新型协调控制系统用于一次调频 第22页/共27页新型节能型的协调控制系统的投用（新型节能型的协调控制系统的投用（新型节能型的协调控制系统的投用（新型节能型的协调控制系统的投用（1 1）首先需要对除氧器、凝汽器、低加水位首先需要对除氧器、凝汽器、低加水位回路、补水控制等回路进行一番较大的回路、补水控制等回路进行一番较大的设计改进与重新调整。设计改进与重新调整。锅炉侧燃料、给水等的控制策略的修改锅炉侧燃料、给水等的控制策略的修改和完善，需要与基于凝结水节流技术相和完善，需要与基于凝结水节流技术相配套。配套。第23页/共27页新型节能型的协调控制系统的投用（新型节能型的协调控制系统的投用（新型节能型的协调控制系统的投用（新型节能型的协调控制系统的投用（2 2）通过大量的现场试验，该新型节能型协通过大量的现场试验，该新型节能型协调控制系统获得很大的成功。调控制系统获得很大的成功。在在汽机调门始终全开汽机调门始终全开的工况下的工况下，实际负，实际负荷基本与荷基本与1.5%1.5%速率的负荷指令重合，且速率的负荷指令重合，且机组的热力参数平稳，除氧器机组的热力参数平稳，除氧器/凝汽器凝汽器等水位都控制在安全的范围内。等水位都控制在安全的范围内。满足了机组满足了机组AGCAGC和一次调频的指标要求。和一次调频的指标要求。第24页/共27页新型协调控制的广阔的推广前景新型协调控制的广阔的推广前景n n该技术改善了机组变负荷的经济性，能够在汽机调门无节流的工况下仍然达到较快的机组变负荷的速率，在大机组尤其是在超（超）临界直流机组上具有广阔的推广前景，是对传统的机组协调控制策略的重大突破。第25页/共27页谢谢！第26页/共27页