660 MW火电机组节能优化控制策略

曾利兰

(广东红海湾发电有限公司，广东 汕尾 516623)

660 MW火电机组节能优化控制策略

曾利兰

(广东红海湾发电有限公司，广东 汕尾 516623)

为降低汽轮机调节阀节流损失，根据调节阀流量特性试验，对机组配汽方式进行优化。配汽方式优化后，会部分削弱机组一次调频和自动发电控制(AGC)响应能力，为提高机组对电网一次调频和AGC的响应速度，提出一种凝结水参与机组一次调频和AGC的技术，在一定程度上提高机组升降负荷的能力，从而缓解电网考核对机组节能运行的制约，进一步降低调节阀节流损失，实现节能的运行目标。

汽轮机；调节阀；节流；凝结水；一次调频；自动发电控制；节能

0 引言

广东红海湾发电有限公司#4机组为东方汽轮机厂制造的N660-25.0/600/600型超超临界、一次中间再热、冲动式、单轴、三缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机。机组于2011年5月15日首次冲转，2011年5月31日完成168 h试运行后投入生产。汽轮机数字电液控制系统(DEH)采用复合配汽方式，部分负荷区间调节阀重叠度较大，始终存在多个调节阀同时节流的情况。近年来，广东红海湾发电有限公司机组负荷率逐年下降，汽轮机常年运行在40%～75%额定负荷区间，不必要的节流损失显著，节能潜力巨大。

本文对机组现有配汽方式和滑压运行方式等进行深入的试验、分析，吸收同类型机组已有的配汽和滑压优化运行经验，进行配汽方式控制优化和基于凝结水变负荷技术的深度滑压优化。

1 汽轮机配汽方式控制优化

DEH采用复合配汽方式，常规调节阀非线性修正和重叠度调整只能解决调节阀开度-通流能力的非线性问题，而通过调节阀的流量除了与阀门开度有关，还与阀前主蒸汽压力有关，因而机组的阀位指令-流量非线性问题需要同时解决，否则可能因阀门流量非线性的大幅修正导致机组总的阀位指令-流量非线性问题加剧，引起不同负荷段一次调频响应能力偏差过大，使一次调频能力进一步恶化。调节阀非线性修正和重叠度调整适用于机组阀位指令-流量曲线有明显突起和毛刺等情况，当机组阀位指令-流量曲线比较光滑时，必须结合阀位指令-流量非线性问题一起处理，这不仅对一次调频特性有重要影响，而且协调控制器对象的良好线性化对协调品质也有重要的作用。

2 汽轮机阀序切换逻辑设计

将原复合阀控制方式优化为顺序阀方式，启停过程中高压调节阀开启过程见表1。

表1 配汽特性数据 %

因此，在25%阀位指令以下，应与原复合配汽曲线取得近似，以满足紧急控制的需要。这样，优化后的CV2，CV3→CV1→CV4配汽数据见表2。

表2 优化后的配汽特性数据 %

续表 %

在每个高压调节阀的阀门动作管理逻辑中新增一个f(x)函数，并设置表2的曲线，完成与原有复合配汽方式的切换。

3 基于凝结水变负荷的深度滑压优化

配汽方式优化后，会部分削弱机组一次调频和自动发电控制(AGC)响应能力，为提高机组对电网一次调频和AGC的响应速度，提出一种凝结水参与机组一次调频和AGC的响应优化控制系统。

运行人员可在运行界面进行该系统的投切(无扰)操作，系统设置了允许投入前提条件，当这些条件不具备时系统不能投运，或自动将原投运状态转为退出状态。

基于凝结水变负荷的深度滑压节能控制系统包含凝结水系统的除氧器水位控制回路和主蒸汽压力给定回路，新增输出主蒸汽压力给定、除氧器水位给定和凝结水泵变频前馈3个控制目标。

此外，为了加快凝结水泵主动变频的动作响应速度，在分散控制系统(DCS)逻辑内还需增加凝结水量控制前馈信号，该信号在变频滑压节能优化系统投运的情况下有效，直接将负荷指令偏差经一系列环节判断后前馈施加给凝结水泵控制回路。

3.1切换逻辑修改

回来之后，我仿佛觉得里昂显得更加阴沉。离我家不远的地方，在圣巴德勒米路上坡的右边，有一所天主教遣使会的寄宿学校。山坡上建了几幢房子，它们外表凄凉，俯视着下面的大街。学校的大门嵌在一堵大墙之中，在我看来，那年九月的里昂仿佛是寄宿学校的那堵大墙。郁黑的围墙上，偶尔停落几缕秋日的阳光。那时，寄宿学校似乎是被人们遗弃了一般，雨中的围墙就像监狱的高墙一样，我隐约感到，它成了通往我未来道路的一道屏障。

系统设置自动调节回路，其切换逻辑如图1所示：投/退按钮以脉冲形式输出指令；自动控制投入指令与ON/OFF块输出相与，可通过ON/OFF块的在线复位清零来实现自动控制回路的硬切除；当ON/OFF块处于置位状态，逻辑允许投入自动控制运行。

主切换逻辑是一个RS触发器，设置端在投入允许条件全部满足时，运行人员通过投入按钮启动RS触发器，RS触发器的Reset端存在3种退出条件：运行人员点击退出按钮、不允许投入条件出现或系统内置的相关保护逻辑被触发。

图1 自动投入切换逻辑

3.2控制逻辑修改

控制逻辑对原有主蒸汽压力给定逻辑和凝结水系统逻辑进行以下修改，增加相应的控制逻辑回路。

3.2.1 节能滑压优化

根据节能优化试验结果，实时计算满足电网考核要求的主蒸汽压力优化控制目标，并可根据环境温度变化条件自动进行控制目标的修正输出。原有主蒸汽压力给定逻辑中的主蒸汽滑压曲线f(x)模块优化后，增加背压的修正逻辑及相应的信号限幅，最终输出新的主蒸汽滑压运行目标。

3.2.2 凝结水变负荷

3.2.3 凝结水变负荷启动恢复控制

启动恢复控制模块可根据各种指令动作进行更为精细的启动和恢复控制，从而最大限度发挥凝结水变负荷作用，并尽可能降低其滞后带来的不利影响。

3.2.4 水位动态恢复

凝结水变负荷调节过程会影响除氧器水位的调节，当机组连续多次降负荷或连续多次升负荷后，除氧器水位的偏差可能持续升高或降低，并接近除氧器水位的控制安全裕量边界，造成凝结水变负荷能力削弱甚至消失，因此需在非凝结水变负荷调节区间采用极小的流量偏置，缓慢补偿前期凝结水变负荷产生的水位偏差。

3.2.5 其他修改

(1)改造前除氧器水位三冲量控制系统一般很少进行大扰动调节，而改造后由于变频指令通过除氧器水位给定偏置施加，因此除氧器水位控制回路需要频繁进行大范围调节，其控制器参数一般需要优化和调整。

(2)根据需要调整凝结水母管压力低条件。

(3)必要情况下，适当调整除氧器水位报警定值。

4 结束语

基于凝结水变负荷的深度滑压节能控制技术可实时根据环境和参数变化修正滑压运行曲线，并采用凝结水变负荷技术大幅提升机组功率的快速调节能力，提高机组负荷响应品质，同时兼顾机组运行的安全性、稳定性、经济性。由于凝结水变负荷技术的响应时间、调节速度和幅度都有限，无法独立满足一次调频或AGC的要求，因此凝结水参与机组一次调频和AGC响应优化控制系统主要针对大扰动一次调频和AGC，起辅助作用，相对于单纯靠调节阀节流方式来调节负荷，可在一定程度上提高机组升降负荷的能力，从而缓解电网考核对机组节能运行的制约，进一步降低调节阀节流损失，实现节能的运行目标。

TM 621

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1674-1951(2017)10-0072-02

2017-08-04；

2017-10-09

(本文责编：刘芳)

曾利兰(1987—)，女，广东兴宁人，工程师，从事火电机组热控方面的工作(E-mail:zelan06@163.com)。