通遼發(fā)電總廠600MW直接空冷機組自動控制策略優(yōu)化

1、通遼發(fā)電總廠600MW 直接空冷機組自動控制策略優(yōu)化孔德奇通遼發(fā)電總廠,內(nèi)蒙古通遼 028011摘 要 以通遼發(fā)電總廠600MW 直接空冷機組為研究對象,給出了不同的環(huán)境溫度和運行工況下空冷機組最優(yōu)經(jīng)濟背壓值,實現(xiàn)了背壓控制設(shè)定值的自動設(shè)定功能,避免了手動設(shè)定背壓值對機組運行經(jīng)濟性的影響。對空冷系統(tǒng)冬季防凍保護控制邏輯進行了優(yōu)化,實現(xiàn)了空冷系統(tǒng)的全過程自動控制,提高了空冷機組運行的經(jīng)濟性和安全性。關(guān) 鍵 詞 600MW 機組;直接空冷;背壓;防凍保護功能;控制中圖分類號 T K323文獻標識碼 B文章編號 1002 3364(201103 0089 04DOI 編號 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 設(shè)備概況通遼發(fā)電總廠5號600M W 機組NZK600 16.7/538/538 2型汽輪機配置的排汽裝置兼有凝結(jié)水箱的功能,機組補水進入排汽裝置后,排汽裝置利用低壓缸排汽對空冷系統(tǒng)凝結(jié)水和補水進行加熱除氧。散熱器為雙排管,翅化比117,具有64個冷卻單元,A 型夾角60 ,總散熱面積為1653379m 2,設(shè)計迎面風速為2.2m/s,設(shè)計散熱系數(shù)為

6、31W/(m 2 K?？绽滹L機為G TF91D8 C1132型軸流式冷卻風機,其電機額定功率為132kW 。2 機組經(jīng)濟運行背壓空冷機組的運行背壓與空冷風機所消耗功率之間存在一個最佳工況點,即降低背壓所增加的汽輪機功率與空冷風機多消耗的功率之差最大。通過試驗得到在環(huán)境氣溫為23.6!、大氣壓力為99.33kPa 時,空冷風機總功率隨風機頻率變化關(guān)系曲線見圖1,不同負荷與氣溫下機組背壓與風機頻率變化關(guān)系曲線見圖2。 圖1 空冷風機總功率隨風機頻率變化的關(guān)系曲線 圖2 機組背壓 風機頻率關(guān)系曲線由圖1可見,空冷風機頻率每變化1H z,其總功率就會增加約273kW,空冷風機頻率越高,其風機機組消耗功

7、率越大。 由圖2可見,在某一環(huán)境溫度下機組負荷一定時,隨著風機頻率增加機組背壓降低,即要降低背壓,空冷風機耗功則增加。背壓降低,機組運行經(jīng)濟性提高,風機耗功增加導致機組運行經(jīng)濟性下降,當由背壓降低得到的經(jīng)濟性小于空冷風機耗功增加值時,機組運行經(jīng)濟性則降低。因此,不同負荷下對應不同環(huán)境溫度,機組運行存在最佳背壓(對應最佳風機頻率,在此背壓下機組運行經(jīng)濟性最高。最佳背壓值需要通過空冷系統(tǒng)運行優(yōu)化試驗確定。3 改進方案3.1 最佳經(jīng)濟背壓自動設(shè)定功能考慮到雙排管管束的防凍性能,設(shè)計了環(huán)境溫度、機組負荷及背壓關(guān)系(表1。將背壓控制由原手動設(shè)定的單回路控制系統(tǒng)改為依據(jù)環(huán)境溫度、機組負荷及背壓關(guān)系自動設(shè)定

8、最佳經(jīng)濟背壓設(shè)定值的單回路控制系統(tǒng)。修改后的背壓自動控制邏輯如圖3所示。表1 通遼發(fā)電總廠5號機組不同環(huán)境溫度、機組負荷下的背壓值kPa 環(huán)境溫度t /!負荷/M W 300350400450500550600t >099999990>t >-510999999-5>t >-10111099999-10>t >-151211109999-15>t >-20131*-20>t141312111099圖3中,背壓設(shè)定值為發(fā)電機功率及環(huán)境溫度的函數(shù),不同的負荷和環(huán)境溫度對應不同的背壓設(shè)定值。當背壓設(shè)定值與背壓實際值的偏差大于0.2kPa 時

9、,控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)背壓,調(diào)節(jié)器的輸出隨之改變空冷風機頻率。當調(diào)節(jié)器的最大輸出值為45.45(對應風機轉(zhuǎn)速37.5r/m in,且背壓實際值 設(shè)定值5kPa,或者背壓實際值-設(shè)定值0.21kPa 延時1m in 后執(zhí)行風機上切程序(自動起動空冷風機;當調(diào)節(jié)器的最小輸出值為27.5(對應風機轉(zhuǎn)速22.5r/min,且設(shè)定值-背壓實際值5kPa,或者設(shè)定值-背壓實際值0.21kPa 延時1min 后執(zhí)行風機下切程序(自動停止空冷風機及防凍保護。當背壓實際值小于8kPa 且設(shè)定值大于實際背壓值3m in 后仍不能提高背壓時,依次關(guān)閉排汽電動閥。3.2 防凍保護控制邏輯優(yōu)化在原設(shè)計中增加了防凍保護報警畫

10、面及聲光報警;為了避免空冷系統(tǒng)凍結(jié)事故發(fā)生,增加了在環(huán)境溫度低于-15!且機組負荷低于350M W 時的聲光報警;增加了防凍保護投切按鈕,以便在機組起動及特殊運行方式下手動切除保護功能。機組正常運行過程中各單元凝結(jié)水溫度偏差較大,整列防凍控制邏輯不能滿足防凍的需要。對此,增加了單臺順流風機防凍保護控制邏輯(圖4:當某順流單元凝結(jié)水溫度低于25!(測點二取一邏輯時,該臺順流風機防凍保護動作報警,同時該臺順流風機以一定速率降低至最低轉(zhuǎn)速(22.5r/min,15m in 后若該臺順流風機單元凝結(jié)水溫度不能恢復,則報警提示應停止該風機;當該臺順流風機單元凝結(jié)水溫度(測點圖3背壓自動控制邏輯 圖4 逆

11、流風機防凍保護控制邏輯 二取二邏輯>35!時,順流風機報警解除,防凍保護結(jié)束,系統(tǒng)自動進入壓力控制方式。 空冷系統(tǒng)防凍保護控制邏輯原設(shè)計為2個部分:(1當順流風機防凍保護功能觸發(fā)時該列順流風機以一定速率降至最低轉(zhuǎn)速,該列逆流風機保持恒定轉(zhuǎn)速;(2當逆流風機防凍保護功能觸發(fā)時該列逆流風機以一定速率降至最低轉(zhuǎn)速,該列順流風機保持恒定轉(zhuǎn)速。但是,在實際運行中逆流風機防凍保護動作后,逆流風機降至最低轉(zhuǎn)速后仍不能復位防凍保護動作條件(抽真空溫度不能上升至防凍保護功能解除溫度,需要降低順流風機轉(zhuǎn)速才能完成防凍保護功能。對此,增加了在逆流風機防凍保護動作后3m in 不能恢復動作,則順流風機防凍保護動

12、作。控制邏輯如圖5所示。圖5 逆流、順流風機防凍保護動作切換控制邏輯4 優(yōu)化后的效果機組背壓變化趨勢和供電煤耗變化趨勢見圖6、圖7。優(yōu)化后機組背壓和供電煤耗均大幅下降,各列風機均在同步轉(zhuǎn)速下運行,各列散熱器管束進汽均勻,各散熱器管束熱力不均現(xiàn)象明顯減少,散熱器管束未出現(xiàn)大面積變形現(xiàn)象,廠用電耗降低?？绽渥詣涌刂葡到y(tǒng)能夠全過程投入運行,機組起、停過程中及事故狀態(tài)下,各列空冷風機逐級實現(xiàn)了程序步序控制,有效降低了起、停機過程中及事故狀態(tài)下的結(jié)凍風險,降低了操作強度。 圖6優(yōu)化前后機組背壓變化趨勢 圖7 優(yōu)化前后供電煤耗變化趨勢5 結(jié) 論通過對通遼發(fā)電總廠5號機組背壓自動調(diào)節(jié)回路和防凍保護控制邏輯的

13、優(yōu)化,使得空冷自動及保護控制能夠全過程投入運行,防凍效果良好;背壓自動調(diào)節(jié)回路的背壓設(shè)定值由控制系統(tǒng)根據(jù)預先設(shè)定的圖表自動設(shè)定,保證了空冷機組運行的經(jīng)濟性。但是,在自動調(diào)節(jié)背壓的過程中會受防凍保護功能的影響,引起背壓波動,如何減小在防凍保護動作時空冷風機運行方式的變化對背壓的影響還需進一步研究。由于機組背壓受環(huán)境風影響較大,目前缺乏對環(huán)境風的監(jiān)測手段,無法對環(huán)境大風進行預判,對此應增設(shè)風向風速測量裝置并引入DCS,以確保機組安全穩(wěn)定運行。參 考 文 獻1 溫高.發(fā)電廠空冷技術(shù)M .北京:中國電力出版社,2008.2 楊其國.600M W 直接空冷機組汽輪機技術(shù)特點A .空冷汽輪機學術(shù)研討會論文

14、集C.2001.3 邊立秀.熱工控制系統(tǒng)M .北京:中國電力出版社,2001.4 西安熱工研究院有限公司.空冷系統(tǒng)動態(tài)特性及控制方式研究R.2008.(上接第88頁4 加裝足夠厚度的保溫層 因為熱電偶接線盒處溫度遠低于管道內(nèi)部溫度,所以熱電偶存在軸向散熱,熱端溫度低于介質(zhì)溫度,溫度測量存在負誤差。超超臨界機組測溫熱電偶的插入深度均在100mm,采用保護套管與工藝管道直接焊接方式,軸向散熱對溫度測量的影響較之插入深度大的熱電偶更為顯著。為了保證溫度測量準確度,必須增大介質(zhì)對熱電偶的傳熱和減小熱電偶散熱損失。采用不銹鋼等熱導率小的材質(zhì)作為熱電偶保護套管材質(zhì)有利于減小熱損失,但同時增加了介質(zhì)與熱電偶

15、的傳熱熱阻,所以提高測量準確度的主要方法是加裝保溫層,即在熱電偶保護套管的外露部分加裝厚度不小于100mm 的絕熱層,否則會出現(xiàn)10!以上的測量負誤差3。參 考 文 獻1 梁柏宏.1000M W 超超臨界機組測溫熱電偶選型研究J.電力設(shè)備,2008,9(1:13 15.2 張東風.熱工測量及儀表M .北京:中國電力出版社,2007.3 王孟浩,王衡,鄭民牛.超(超臨界鍋爐爐外壁溫測點的測量誤差J.中國電力,2009(2:45 48.4 王孟浩,王衡,鄭民牛.過熱器再熱器爐外壁溫測點結(jié)構(gòu)和報警溫度設(shè)定值的探討J.熱力發(fā)電,2006(7:29 32.5 張曉華,包一鳴.超超臨界機組現(xiàn)場測量儀表及附屬設(shè)備選型研究J.華東電力,2010,38(7:89 93.6 程蔚萍.超超臨界機組測