基于EDPF NT+系统的SULZER旁路控制系统改造

2023-09-23陈玉龙

科技资讯 2023年18期

陈玉龙

(国能宁夏石嘴山发电有限责任公司宁夏石嘴山 753299)

旁路控制系统是发电厂锅炉汽轮机的重要组成部分，已经成为再热机组热力系统的重要组成之一[1-2]。为提高机组调峰和供热能力，对机组高低旁路系统改造就显得尤为必要[3-4]。

唐曲等人[5]介绍了高效1 000 MW超超临界机组汽轮机旁路系统的功能与分类，分析旁路选型的特点和目前相关厂家技术方案，提出旁路容量的计算方法与旁路系统优化配置方案。宫志刚[6]根据汽机旁路系统特点，分析了三级串联旁路的控制策略。在满足机组要求的前提下，王珍[7]完善了系统配置及控制逻辑，完善后的旁路控制系统更有利于维护。王占洲等人[8]提出利用高低压旁路供热解耦传统热电机组的电热强耦合关系，并基于旁路系统供热的热电机组电热特性，建立风电消纳能力数学模型，根据电网调峰需求，给出热电机组的运行策略。周磊等人[9]基于改进后的差分进化算法辨识得到控制对象的数学模型，对汽轮机旁路温度控制系统进行了优化。万志勇[10]分析了机组配套旁路系统逻辑存在的问题，通过优化旁路系统运行逻辑，提高了机组启动的经济性。针对给水旁路调节下高压加热器的瞬态应力可以进行必要分析，通过建立三维有限元模型，研究给水旁路调节过程下的瞬态温度场、热应力场、机械应力场、耦合应力场的分布[11]。

综合以上分析，针对旁路系统开展了一系列的研究。但是，基于EDPF NT+系统的SULZER旁路控制系统改造却涉及很少，因此，本文结合实际运行电厂情况，提出使用EDPF NT+系统实现对SULZER旁路系统创新改造，进而实现对整个电厂进行优化的目的。该技术已经在#1、#2 机组进行投入使用，经5 年时间验证，该技术可靠。

1 原机组旁路系统配置及其存在的问题

1.1 原机组旁路系统配置

原机组旁路系统配置为SULZER 液动旁路，控制系统采用DEH-IIIA 的硬件和软件。汽轮机采用高压旁路和低压旁路二级串联旁路系统装置，高、低压旁路分别由其对应的旁路阀、喷水调节阀和隔离阀等组成。整个系统设计有一个AV6 控制柜，AV6 控制柜除了对汽轮机旁路系统控制外，还负责对过热器一、二减温水以及主给水调节门的控制。

1.2 存在的问题

由于设备运行时间较长，自投产以来存在如下问题：（1）AV6 控制系统在发生故障后不易查找原因，维护也不方便。而且由于卡件的电子元器件老化，影响设备运行的稳定性；（2）RK10定位器调节复杂，不易操作；（3）系统硬件采用进口设备，备品采购价格高且周期长。

此外，还存在设备操作困难的问题，主要是由于低压旁路控制和其他DCS 控制分开设置，在机组启停或甩负荷时，需要通过操作低压旁路减压阀和一、二级减压阀来控制再热器压力。同时需要对锅炉和汽轮机的其他系统进行监视，而工作站是分开设置的，导致不能同时监视参数，增加了操作人员的工作量。

2 旁路控制系统改造措施

鉴于以上存在的问题，通过调查研究、试验技术手段、技术经济对比等方面，对旁路系统的设计概况及其运行中存在的问题进行了分析，提出使用EDPF NT+系统实现对SULZER旁路系统创新改造。由于原先新华控制系统使用常规信号和SULZER 伺服模块进行通信，再由伺服模块控制就地设备。在此次改造中，原来的新华控制系统改造为EDPF NT+控制系统，直接实现对就地系统的控制，取消原来的AV6 控制柜。将原来控制柜内设计的高低旁减温水调节系统控制功能，全部设计为新的DCS系统来实现，见图1。

图1 DCS控制减温水阀过程图

2.1 控制调节算法

旁路控制系统并入DCS 后，必须将原旁路控制系统中的控制调节算法移至DCS 系统中。移植过程中，在原则上保留原设计思想的基础上，优化了不合理的部分。增加对电磁阀的保护，提高阀门的控制精度与响应速度，保证运行安全。其优化内容及相应目的，详见表1。

表1 控制算法的优化及目的

2.2 控制器

通过扩展网络结构，增加冗余控制器、输入输出卡、专用伺服模件、冗余供电回路及相应端子板等部件。不增加工程师与操作员工作站，实现旁路控制系统的一体化控制，如图2所示。

图2 DCS/DEH控制系统一体化布置图

2.3 旁路控制系统的被控对象

旁路控制系统的被控对象如表2所示。单独取一路UPS 电源220 VAC 和一路保安电源220 VAC，对各电磁阀进行供电。两路电源首先经过切换装置实现冗余，由于就地电磁阀的电压等级都是24 VDC，所以切换后的220 VAC 电源分别进入多个24 V 电源模块，至少布置3 个24 V 模块以保证高旁、低旁1、和低旁2 可以不互相影响，对于一些保护电磁阀，如高旁快开电磁阀，其供电回路也与控制回路分开，保证安全，改造原理如图3所示。