1、通遼發(fā)電總廠600MW 直接空冷機(jī)組自動(dòng)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(jī)組為研究對(duì)象,給出了不同的環(huán)境溫度和運(yùn)行工況下空冷機(jī)組最優(yōu)經(jīng)濟(jì)背壓值,實(shí)現(xiàn)了背壓控制設(shè)定值的自動(dòng)設(shè)定功能,避免了手動(dòng)設(shè)定背壓值對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響。對(duì)空冷系統(tǒng)冬季防凍保護(hù)控制邏輯進(jìn)行了優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了空冷系統(tǒng)的全過(guò)程自動(dòng)控制,提高了空冷機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。關(guān) 鍵 詞 600MW 機(jī)組;直接空冷;背壓;防凍保護(hù)功能;控制中圖分類號(hào) T K323文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B文章編號(hào) 1002 3364(201103 0089 04DOI 編號(hào) 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(hào)600M W 機(jī)組NZK600 16.7/538/538 2型汽輪機(jī)配置的排汽裝置兼有凝結(jié)水箱的功能,機(jī)組補(bǔ)水進(jìn)入排汽裝置后,排汽裝置利用低壓缸排汽對(duì)空冷系統(tǒng)凝結(jié)水和補(bǔ)水進(jìn)行加熱除氧。散熱器為雙排管,翅化比117,具有64個(gè)冷卻單元,A 型夾角60 ,總散熱面積為1653379m 2,設(shè)計(jì)迎面風(fēng)速為2.2m/s,設(shè)計(jì)散熱系數(shù)為

6、31W/(m 2 K?？绽滹L(fēng)機(jī)為G TF91D8 C1132型軸流式冷卻風(fēng)機(jī),其電機(jī)額定功率為132kW 。2 機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行背壓空冷機(jī)組的運(yùn)行背壓與空冷風(fēng)機(jī)所消耗功率之間存在一個(gè)最佳工況點(diǎn),即降低背壓所增加的汽輪機(jī)功率與空冷風(fēng)機(jī)多消耗的功率之差最大。通過(guò)試驗(yàn)得到在環(huán)境氣溫為23.6!、大氣壓力為99.33kPa 時(shí),空冷風(fēng)機(jī)總功率隨風(fēng)機(jī)頻率變化關(guān)系曲線見(jiàn)圖1,不同負(fù)荷與氣溫下機(jī)組背壓與風(fēng)機(jī)頻率變化關(guān)系曲線見(jiàn)圖2。 圖1 空冷風(fēng)機(jī)總功率隨風(fēng)機(jī)頻率變化的關(guān)系曲線 圖2 機(jī)組背壓 風(fēng)機(jī)頻率關(guān)系曲線由圖1可見(jiàn),空冷風(fēng)機(jī)頻率每變化1H z,其總功率就會(huì)增加約273kW,空冷風(fēng)機(jī)頻率越高,其風(fēng)機(jī)機(jī)組消耗功

7、率越大。 由圖2可見(jiàn),在某一環(huán)境溫度下機(jī)組負(fù)荷一定時(shí),隨著風(fēng)機(jī)頻率增加機(jī)組背壓降低,即要降低背壓,空冷風(fēng)機(jī)耗功則增加。背壓降低,機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性提高,風(fēng)機(jī)耗功增加導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降,當(dāng)由背壓降低得到的經(jīng)濟(jì)性小于空冷風(fēng)機(jī)耗功增加值時(shí),機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性則降低。因此,不同負(fù)荷下對(duì)應(yīng)不同環(huán)境溫度,機(jī)組運(yùn)行存在最佳背壓(對(duì)應(yīng)最佳風(fēng)機(jī)頻率,在此背壓下機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性最高。最佳背壓值需要通過(guò)空冷系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)確定。3 改進(jìn)方案3.1 最佳經(jīng)濟(jì)背壓自動(dòng)設(shè)定功能考慮到雙排管管束的防凍性能,設(shè)計(jì)了環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷及背壓關(guān)系(表1。將背壓控制由原手動(dòng)設(shè)定的單回路控制系統(tǒng)改為依據(jù)環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷及背壓關(guān)系自動(dòng)設(shè)定

8、最佳經(jīng)濟(jì)背壓設(shè)定值的單回路控制系統(tǒng)。修改后的背壓自動(dòng)控制邏輯如圖3所示。表1 通遼發(fā)電總廠5號(hào)機(jī)組不同環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷下的背壓值kPa 環(huán)境溫度t /!負(fù)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(jī)功率及環(huán)境溫度的函數(shù),不同的負(fù)荷和環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)不同的背壓設(shè)定值。當(dāng)背壓設(shè)定值與背壓實(shí)際值的偏差大于0.2kPa 時(shí)

9、,控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)背壓,調(diào)節(jié)器的輸出隨之改變空冷風(fēng)機(jī)頻率。當(dāng)調(diào)節(jié)器的最大輸出值為45.45(對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速37.5r/m in,且背壓實(shí)際值 設(shè)定值5kPa,或者背壓實(shí)際值-設(shè)定值0.21kPa 延時(shí)1m in 后執(zhí)行風(fēng)機(jī)上切程序(自動(dòng)起動(dòng)空冷風(fēng)機(jī);當(dāng)調(diào)節(jié)器的最小輸出值為27.5(對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速22.5r/min,且設(shè)定值-背壓實(shí)際值5kPa,或者設(shè)定值-背壓實(shí)際值0.21kPa 延時(shí)1min 后執(zhí)行風(fēng)機(jī)下切程序(自動(dòng)停止空冷風(fēng)機(jī)及防凍保護(hù)。當(dāng)背壓實(shí)際值小于8kPa 且設(shè)定值大于實(shí)際背壓值3m in 后仍不能提高背壓時(shí),依次關(guān)閉排汽電動(dòng)閥。3.2 防凍保護(hù)控制邏輯優(yōu)化在原設(shè)計(jì)中增加了防凍保護(hù)報(bào)警畫(huà)

10、面及聲光報(bào)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(jī)組負(fù)荷低于350M W 時(shí)的聲光報(bào)警;增加了防凍保護(hù)投切按鈕,以便在機(jī)組起動(dòng)及特殊運(yùn)行方式下手動(dòng)切除保護(hù)功能。機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)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(duì)此,增加了單臺(tái)順流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)控制邏輯(圖4:當(dāng)某順流單元凝結(jié)水溫度低于25!(測(cè)點(diǎn)二取一邏輯時(shí),該臺(tái)順流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)動(dòng)作報(bào)警,同時(shí)該臺(tái)順流風(fēng)機(jī)以一定速率降低至最低轉(zhuǎn)速(22.5r/min,15m in 后若該臺(tái)順流風(fēng)機(jī)單元凝結(jié)水溫度不能恢復(fù),則報(bào)警提示應(yīng)停止該風(fēng)機(jī);當(dāng)該臺(tái)順流風(fēng)機(jī)單元凝結(jié)水溫度(測(cè)點(diǎn)圖3背壓自動(dòng)控制邏輯 圖4 逆

11、流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)控制邏輯 二取二邏輯>35!時(shí),順流風(fēng)機(jī)報(bào)警解除,防凍保護(hù)結(jié)束,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入壓力控制方式。 空冷系統(tǒng)防凍保護(hù)控制邏輯原設(shè)計(jì)為2個(gè)部分:(1當(dāng)順流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)功能觸發(fā)時(shí)該列順流風(fēng)機(jī)以一定速率降至最低轉(zhuǎn)速,該列逆流風(fēng)機(jī)保持恒定轉(zhuǎn)速;(2當(dāng)逆流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)功能觸發(fā)時(shí)該列逆流風(fēng)機(jī)以一定速率降至最低轉(zhuǎn)速,該列順流風(fēng)機(jī)保持恒定轉(zhuǎn)速。但是,在實(shí)際運(yùn)行中逆流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)動(dòng)作后,逆流風(fēng)機(jī)降至最低轉(zhuǎn)速后仍不能復(fù)位防凍保護(hù)動(dòng)作條件(抽真空溫度不能上升至防凍保護(hù)功能解除溫度,需要降低順流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速才能完成防凍保護(hù)功能。對(duì)此,增加了在逆流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)動(dòng)作后3m in 不能恢復(fù)動(dòng)作,則順流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)動(dòng)

12、作。控制邏輯如圖5所示。圖5 逆流、順流風(fēng)機(jī)防凍保護(hù)動(dòng)作切換控制邏輯4 優(yōu)化后的效果機(jī)組背壓變化趨勢(shì)和供電煤耗變化趨勢(shì)見(jiàn)圖6、圖7。優(yōu)化后機(jī)組背壓和供電煤耗均大幅下降,各列風(fēng)機(jī)均在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,各列散熱器管束進(jìn)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?dòng)控制系統(tǒng)能夠全過(guò)程投入運(yùn)行,機(jī)組起、停過(guò)程中及事故狀態(tài)下,各列空冷風(fēng)機(jī)逐級(jí)實(shí)現(xiàn)了程序步序控制,有效降低了起、停機(jī)過(guò)程中及事故狀態(tài)下的結(jié)凍風(fēng)險(xiǎn),降低了操作強(qiáng)度。 圖6優(yōu)化前后機(jī)組背壓變化趨勢(shì) 圖7 優(yōu)化前后供電煤耗變化趨勢(shì)5 結(jié) 論通過(guò)對(duì)通遼發(fā)電總廠5號(hào)機(jī)組背壓自動(dòng)調(diào)節(jié)回路和防凍保護(hù)控制邏輯的

13、優(yōu)化,使得空冷自動(dòng)及保護(hù)控制能夠全過(guò)程投入運(yùn)行,防凍效果良好;背壓自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的背壓設(shè)定值由控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的圖表自動(dòng)設(shè)定,保證了空冷機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。但是,在自動(dòng)調(diào)節(jié)背壓的過(guò)程中會(huì)受防凍保護(hù)功能的影響,引起背壓波動(dòng),如何減小在防凍保護(hù)動(dòng)作時(shí)空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式的變化對(duì)背壓的影響還需進(jìn)一步研究。由于機(jī)組背壓受環(huán)境風(fēng)影響較大,目前缺乏對(duì)環(huán)境風(fēng)的監(jiān)測(cè)手段,無(wú)法對(duì)環(huán)境大風(fēng)進(jìn)行預(yù)判,對(duì)此應(yīng)增設(shè)風(fēng)向風(fēng)速測(cè)量裝置并引入DCS,以確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。參 考 文 獻(xiàn)1 溫高.發(fā)電廠空冷技術(shù)M .北京:中國(guó)電力出版社,2008.2 楊其國(guó).600M W 直接空冷機(jī)組汽輪機(jī)技術(shù)特點(diǎn)A .空冷汽輪機(jī)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文

14、集C.2001.3 邊立秀.熱工控制系統(tǒng)M .北京:中國(guó)電力出版社,2001.4 西安熱工研究院有限公司.空冷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及控制方式研究R.2008.(上接第88頁(yè)4 加裝足夠厚度的保溫層 因?yàn)闊犭娕冀泳€盒處溫度遠(yuǎn)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(cè)量存在負(fù)誤差。超超臨界機(jī)組測(cè)溫?zé)犭娕嫉牟迦肷疃染?00mm,采用保護(hù)套管與工藝管道直接焊接方式,軸向散熱對(duì)溫度測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確度,必須增大介質(zhì)對(duì)熱電偶的傳熱和減小熱電偶散熱損失。采用不銹鋼等熱導(dǎo)率小的材質(zhì)作為熱電偶保護(hù)套管材質(zhì)有利于減小熱損失,但同時(shí)增加了介質(zhì)與熱電偶

15、的傳熱熱阻,所以提高測(cè)量準(zhǔn)確度的主要方法是加裝保溫層,即在熱電偶保護(hù)套管的外露部分加裝厚度不小于100mm 的絕熱層,否則會(huì)出現(xiàn)10!以上的測(cè)量負(fù)誤差3。參 考 文 獻(xiàn)1 梁柏宏.1000M W 超超臨界機(jī)組測(cè)溫?zé)犭娕歼x型研究J.電力設(shè)備,2008,9(1:13 15.2 張東風(fēng).熱工測(cè)量及儀表M .北京:中國(guó)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(cè)點(diǎn)的測(cè)量誤差J.中國(guó)電力,2009(2:45 48.4 王孟浩,王衡,鄭民牛.過(guò)熱器再熱器爐外壁溫測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和報(bào)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(jī)組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x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(jī)組測(cè)