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濁度傳感器

300MW循環(huán)液化床空冷機(jī)組的RB控制策略及優(yōu)化試驗(yàn)

發(fā)布日期:2022-04-17 點(diǎn)擊率:39

摘要:

引言
      300MW循環(huán)流化床機(jī)組在自動(dòng)控制上存在熱慣性大和遲滯大等難題,輔機(jī)故障減負(fù)荷(RB)功能試驗(yàn)是對(duì)機(jī)組控制特性的重大考驗(yàn)。通過(guò)對(duì)華能北方聯(lián)合電力蒙西電廠首臺(tái)300MW循環(huán)流化床空冷機(jī)組的試驗(yàn),對(duì)原設(shè)計(jì)的控制方案進(jìn)行了優(yōu)化,取得了比較好的RB 試驗(yàn)結(jié)果。
      華能北方聯(lián)合電力蒙西發(fā)電廠循環(huán)流化床機(jī)組是首臺(tái)300MW循環(huán)流化床空冷機(jī)組。鍋爐是由上海鍋爐廠有限公司設(shè)計(jì)制造的SG-1057/17-M型、單鍋筒自然循環(huán)、集中下降管、平衡通風(fēng)、絕熱式旋風(fēng)氣固分離器、循環(huán)流化床燃燒方式(褲?rùn)?quán)型結(jié)構(gòu)帶4合外置流化床)、滾筒式冷渣器的循環(huán)流化床鍋爐,過(guò)熱器采用3級(jí)噴水減溫,再熱器采用外置床調(diào)節(jié)蒸汽溫度為主、事故噴水裝置調(diào)節(jié)蒸汽溫度為輔,供煤采用4條給煤線(2條運(yùn)行滿足100%負(fù)荷),給水采用3合電動(dòng)給水泵(2臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用)。汽輪機(jī)是由上海汽輪機(jī)有限公司設(shè)計(jì)制造的N300-16.7/538/538型一次再熱、單軸、三缸(高中壓合缸)四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。熱工控制系統(tǒng)采用美國(guó)Honeywell公司生產(chǎn)的 TPS分散控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)整臺(tái)機(jī)組的一體化控制。
一、流化床機(jī)組的RB控制策略
       循環(huán)流化床機(jī)組的RB控制功能與常規(guī)煤粉爐基本相同,都是在輔機(jī)故障的情況下快速降負(fù)荷至機(jī)組允許的最大出力,但由于流化床燃燒工藝上的特點(diǎn),在 RB 控制策略上的主要區(qū)別在于常規(guī)煤粉爐的RB控制由模擬量控制系統(tǒng)(MCS)和爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)共同實(shí)現(xiàn),而流化床機(jī)組的RB控制僅由MCS來(lái)完成,F(xiàn)SSS的給煤線主要是控制RB狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的煤量,保證鍋爐在低負(fù)荷期間燃燒穩(wěn)定,RB發(fā)生后不存在快速切除燃料量及穩(wěn)燃投油的控制邏輯。此外,在RB試驗(yàn)內(nèi)容上,床溫超溫、分離器超溫、缺氧燃燒的RB觸發(fā)邏輯為流化床機(jī)組所特有,RB動(dòng)作過(guò)程的一些參數(shù)控制也有很大差別。流化床機(jī)組在MCS邏輯中一般包含幾個(gè)特有的RB控制回路:RB信號(hào)生成邏輯,用于判斷機(jī)組當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài);RB目標(biāo)負(fù)荷計(jì)算,形成不同RB狀態(tài)下的目標(biāo)負(fù)荷設(shè)定值;協(xié)調(diào)控制方式切換,在RB發(fā)生時(shí),機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)切至汽輪機(jī)跟隨(TF) 方式;主汽壓力控制方式切換,某些RB工況發(fā)生時(shí)切至滑壓運(yùn)行;還有二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、床溫、床壓、汽包水位控制等回路在RB發(fā)生后控制偏差大切手動(dòng)信號(hào)屏蔽邏輯等。300MW循環(huán)流化床機(jī)組設(shè)置的主要RB功能如下。
1.1 床溫超溫、分離器超溫、缺氧燃燒觸發(fā)RB邏輯(RBI)
       以下邏輯相“或”觸發(fā) RBI 邏輯:(1)鍋爐總?cè)剂狭看笥?O%,左、右側(cè)旋風(fēng)分離器出口溫度大于1030℃(每側(cè)4取2后相“或”);(2)左、右側(cè)分叉腿上部溫度大于980 ℃(每側(cè)3取2后相“或”);(3)煙氣含氧量平均值低低(延時(shí)15S)。
1.2 引風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)跳閘觸發(fā)RB邏輯(RBZ)
       引風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)跳閘觸發(fā)(RB2)邏輯見(jiàn)圖1,其他的RB觸發(fā)邏輯與圖1類似。
         
    (1) 鍋爐總?cè)剂狭看笥?O%,2合二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行中1合跳閘,發(fā)5S脈沖RB2信號(hào);
    (2) 鍋爐總?cè)剂狭看笥?O%,2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行中1臺(tái)跳閘,發(fā)5S脈沖RB2信號(hào);
    (3) 鍋爐總?cè)剂狭看笥?0%,2臺(tái)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行中1臺(tái)跳閘,發(fā)5S脈沖RB2信號(hào)。
    引風(fēng)機(jī)RB過(guò)程中,同側(cè)的二次風(fēng)機(jī)聯(lián)跳,運(yùn)行的引風(fēng)機(jī)及二次風(fēng)機(jī)同時(shí)快開(kāi)至最大出力,在滿足鍋爐風(fēng)量的前提下,維持爐膛壓力的平衡。
    二次風(fēng)機(jī)RB狀態(tài)下,控制邏輯中二次風(fēng)機(jī)出力的平均值作為引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度的前饋,合適的前饋量能很好地超馳控制2臺(tái)運(yùn)行引風(fēng)機(jī)靜葉同時(shí)關(guān)小一定開(kāi)度,維持爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定。
    一次風(fēng)機(jī)RB狀態(tài)下,運(yùn)行的單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)超馳快開(kāi)至最大出力,保證一次風(fēng)量不小于最低流化風(fēng)量。但有的流化床鍋爐控制策略中將一次風(fēng)機(jī)RB功能取消,直接觸發(fā) M 盯。
1.3 給水泵跳閘觸發(fā)RB邏輯(RB3)
    鍋爐總?cè)剂狭看笥?0%,2臺(tái)電動(dòng)給水泵(以下簡(jiǎn)稱電泵)運(yùn)行,1臺(tái)電泵跳閘,備用電泵5S內(nèi)聯(lián)鎖不成功,發(fā)3S脈沖RB3信號(hào)。
    在給水泵RB試驗(yàn)過(guò)程中,雖然單臺(tái)電泵能夠滿足60%負(fù)荷下給水流量的要求,但由于流化床鍋爐的熱慣性較大,RB發(fā)生煤量下降后的鍋爐蒸發(fā)量仍較大,應(yīng)將燃料量的目標(biāo)值設(shè)定得更低一些或采用先較低再逐漸增加至50%。
1.4 給煤線跳閘觸發(fā)RB邏輯(RB4)
    鍋爐總?cè)剂狭看笥?0%, 3條給煤線運(yùn)行中任意1條給煤線跳閘,發(fā)5S脈沖RB4信號(hào)。
    根據(jù)機(jī)組滿負(fù)荷情況下給煤線投入的情況(2條給煤線可帶100%負(fù)荷),因此在上述工況下,只需通過(guò)調(diào)節(jié)給煤量便能滿足機(jī)組運(yùn)行的要求,將 RB4 的觸發(fā)邏輯取消。
二、RB 控制策略的相關(guān)要求
    (l) 在所有RB工況中,RB1、RB2發(fā)生時(shí),鍋爐主控指令降至50%; RB3發(fā)生時(shí),鍋爐主控指令降至60%; RB4發(fā)生時(shí),鍋爐主控指令降至70%。
    (2) RB動(dòng)作時(shí),考慮流化床的熱慣性較大,實(shí)際主汽壓力下降較慢,機(jī)組維持定壓運(yùn)行,但在給水泵RB3發(fā)生時(shí),為提高給水流量投入滑壓運(yùn)行。
    (3) RB過(guò)程的復(fù)位:在RB發(fā)生一段時(shí)間(300s)或機(jī)組已處于穩(wěn)定狀態(tài)(達(dá)到RB目標(biāo)負(fù)荷值或負(fù)荷的變化率小于3MW/min),由運(yùn)行人員手動(dòng)復(fù)位或邏輯自動(dòng)復(fù)位;在危及機(jī)組安全運(yùn)行的工況出現(xiàn)時(shí),可手動(dòng)復(fù)位結(jié)束 RB 過(guò)程。
    (4) RB功能投入允許條件:常規(guī)煤粉爐由于協(xié)調(diào)控制的投入率較高,通常在協(xié)調(diào)方式或汽輪機(jī)跟隨方式下燃料控制投入自動(dòng),允許投入RB功能。而循環(huán)流化床機(jī)組運(yùn)行中存在調(diào)節(jié)的滯后性,通常的協(xié)調(diào)控制性能有可能達(dá)不到要求,因此,在機(jī)爐手動(dòng)方式下,只要將“RB投”,按鈕按下,當(dāng)輔機(jī)故障RB觸發(fā)時(shí)自動(dòng)將汽輪機(jī)主控投入自動(dòng),協(xié)調(diào)方式由手動(dòng)切至汽輪機(jī)跟隨方式,同時(shí)將所有運(yùn)行的給煤機(jī)投人自動(dòng),能夠自動(dòng)完成整個(gè)RB過(guò)程。
三、RB控制策略的要點(diǎn)
3.1 偏差大切手動(dòng)邏輯屏蔽
    在正常調(diào)節(jié)狀態(tài)下,當(dāng)各主要子系統(tǒng)的設(shè)定值與反饋偏差大及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指令與反饋偏差大時(shí),調(diào)節(jié)器切手動(dòng)。而在RB工況下對(duì)上述邏輯閉鎖,使惡劣工況下的各主要控制系統(tǒng)仍處于自動(dòng)狀態(tài),直到整個(gè)RB過(guò)程自動(dòng)結(jié)束。
3.2 給水泵RB狀態(tài)下的超馳快開(kāi)
    正常狀態(tài)下,2臺(tái)電泵運(yùn)行,第3臺(tái)電泵處于備用狀態(tài),如果2臺(tái)運(yùn)行電泵中1臺(tái)跳閘,備用泵聯(lián)鎖不成功,運(yùn)行的單臺(tái)電泵的勺管應(yīng)當(dāng)超馳快開(kāi),將出力增加至最大,盡最大可能維持汽包水位在正常范圍,防止MFT的發(fā)生。在有的RB控制策略中可判斷備用泵的狀態(tài),如果備用給水泵聯(lián)鎖未投人或有保護(hù)條件無(wú)法聯(lián)啟,則不用等待5s判斷備用泵是否聯(lián)啟成功,直接在給水泵跳閘時(shí)將運(yùn)行給水泵的勺管超馳快開(kāi),水位下降通常為100mm左右。
3.3 防止風(fēng)機(jī)過(guò)電流的上限閉鎖控制
    當(dāng)引風(fēng)機(jī)或二次風(fēng)機(jī)跳閘時(shí),控制邏輯上將跳閘風(fēng)機(jī)的控制指令疊加至運(yùn)行的風(fēng)機(jī),此時(shí)指令已經(jīng)達(dá)到最大,動(dòng)葉、靜葉以最大速度正向開(kāi),因?yàn)橹噶钜演敵觯詫?duì)風(fēng)機(jī)的過(guò)電流閉鎖增控制通常不再起作用,此時(shí)必須在控制上設(shè)置好最大允許電流與調(diào)節(jié)擋板開(kāi)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系或設(shè)置好指令輸出的變化率(使風(fēng)機(jī)的過(guò)電流閉鎖增控制起作用),確保運(yùn)行風(fēng)機(jī)的安全。
3.4 燃料量控制
    常規(guī)煤粉爐在RB發(fā)生后按磨煤機(jī)的運(yùn)行方式直接切除部分運(yùn)行的磨煤機(jī)。循環(huán)流化床機(jī)組存在很大的熱慣性,RB發(fā)生后燃料量通過(guò)調(diào)節(jié)快速下降,而不是直接切除給煤線。在不同煤質(zhì)下,RB目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)煤種下的百分比燃料量是變化的,因此在 RB發(fā)生時(shí),判斷1Mw負(fù)荷對(duì)應(yīng)的燃料量并將其換算為RB目標(biāo)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的燃料量,確保 RB 目標(biāo)值的準(zhǔn)確。
3.5 RB與汽輪機(jī)的相互協(xié)調(diào)
    (l) RB發(fā)生后汽輪機(jī)主控維持機(jī)前壓力,CCS方式切換至TF方式運(yùn)行,這時(shí)應(yīng)考慮切換時(shí)的實(shí)際主汽壓力,如果RB發(fā)生時(shí)的實(shí)際主汽壓力高于設(shè)定值,TF方式下汽輪機(jī)調(diào)門(mén)將先開(kāi)啟,由于流化床機(jī)組燃燒熱慣性較大使RB過(guò)程時(shí)間加長(zhǎng),必須在邏輯上閉鎖RB發(fā)生時(shí)調(diào)門(mén)的反向開(kāi),以當(dāng)前開(kāi)度作為汽輪機(jī)指令的上限。
    (2) 對(duì)采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)中含有RB功能的,還應(yīng)檢查ccs至DEH的聯(lián)系信號(hào),確定脈沖寬度與調(diào)門(mén)開(kāi)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系;通常在DEH控制邏輯中都設(shè)有RB功能,如不采用,應(yīng)將ccs至DEH的RB信號(hào)切除。
四、RB試驗(yàn)過(guò)程中需關(guān)注的問(wèn)題
    蒙西300MW CFB空冷機(jī)組RB試驗(yàn)結(jié)果如圖2-5所示。
           
           
           
           
    通過(guò)分析圖2-5曲線,可看到RB動(dòng)作過(guò)程需要關(guān)注的問(wèn)題:
    (l) 由于流化床機(jī)組物料的循環(huán)過(guò)程對(duì)床溫、過(guò)熱和再熱蒸汽溫度影響很大,RB 動(dòng)作后,快速降低燃料量的同時(shí)。應(yīng)迅速改變總風(fēng)量,保證一定的風(fēng)煤比。
    (2) RB動(dòng)作后,應(yīng)密切注意床溫的變化(大幅下降);外置床灰量變化是一個(gè)滯后的過(guò)程,主汽、再熱汽溫度因蒸汽流量的減小會(huì)有15~25℃的快速上升,減溫調(diào)節(jié)要快速動(dòng)作,再熱器事故噴水應(yīng)及時(shí)投入防止超溫。
    (3) 給水泵RB動(dòng)作后,為適應(yīng)流化床鍋爐的熱
噴性,目標(biāo)煤量應(yīng)設(shè)置得更低一些,以滿足單臺(tái)給水泵運(yùn)行狀態(tài)下的汽、水平衡。
    (4) RB 過(guò)程中要重點(diǎn)注意總風(fēng)量,特別是一次風(fēng)量在RB過(guò)程中的控制,其動(dòng)作應(yīng)快速、準(zhǔn)確,有利于迅速減負(fù)荷,維持床溫的穩(wěn)定及兩側(cè)床壓的平衡。
    (5) 常規(guī)濕冷機(jī)組的循環(huán)水泵出力為固定值,因此冷卻水量始終處于額定狀態(tài),負(fù)荷變化時(shí)凝汽器真空基本保持恒定;空冷機(jī)組的冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于維持某一負(fù)荷的固定值,因此,負(fù)荷變化時(shí),空冷機(jī)組的背壓將出現(xiàn)一定幅度的波動(dòng),影響機(jī)組負(fù)荷的變化過(guò)程。具體表現(xiàn)在開(kāi)始升負(fù)荷時(shí)空冷凝汽器背壓升高,開(kāi)始降負(fù)荷時(shí)空冷凝汽器背壓下降,這與實(shí)際負(fù)荷的變化過(guò)程正好相反。因此,RB狀態(tài)下隨動(dòng)改變空冷凝汽器背壓的設(shè)定,能在一定程度上克服流化床大慣性導(dǎo)致的負(fù)荷變化緩慢。
五、結(jié)語(yǔ)
    通過(guò)首臺(tái)300MW循環(huán)流化床空冷機(jī)組的RB控制策略優(yōu)化及RB試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)狀態(tài)下對(duì)RB功能的考核,提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性,同時(shí)為今后300MW循環(huán)流化床機(jī)組的RB功能設(shè)計(jì)提供了借鑒。

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