CN110593962B - 一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法 - Google Patents

一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，依次包括高旁的控制阶段、低负荷暖机的控制阶段和升负荷加煤量控制阶段；在升负荷加煤量控制阶段中，包含升负荷控制阶段、升负荷时主汽压力控制阶段、给水控制阶段和低旁的控制阶段，其中，升负荷控制阶段、升负荷时主汽压力控制阶段以及给水控制阶段同步进行，低旁的控制阶段开始最晚结束最早。本发明提供的一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，完成了并网后自动升负荷的目标，填补了国内同类型机组中自动升负荷策略的空白，开创了同类型机组自动升负荷的先河。

Description

一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法
技术领域
本发明属于发电机控制技术领域，尤其涉及一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法。
背景技术
发电机并网后带初始暖机以及升负荷至30％，目前国内650MW上汽汽轮机组均是以手动通过DEH输入目标负荷指令、升负荷速率的方式完成，通过APS自动升负荷、控压的方式目前在国内同类型机组中仍是空白。
650MW汽轮发电机组采用上锅带循环泵的直流炉、上汽四缸四排汽、双背压凝汽式的汽轮机，BYPASS ON高中压联合启动方式。机组并网后暖机及升负荷受多个因素制约，暖机初负荷前有发电机逆功率、炉侧循环锅水泵安全运行等因素；暖机时要考虑到汽机振动、差胀、上下缸温差、应力、总胀、轴承金属温度、轴承回油温度等参数正常；升负荷过程中要保证锅炉水动力的稳定性，炉侧气温温升率控制在正常范围内，所以并网后机组的一系列的操作是一个受多重因素制约的大型复杂操作，对运行的操作提出较高的要求。
现有控制方法为：650MW汽轮发电机组并网前在DEH操作窗口中提前输入目标负荷300MW、升负荷速率300MW/MIN，当发电机并网后立即发出升负荷的指令，负荷在30MW左右时进行低负荷暖机。暖机结束后，仍然通过DEH操作窗口输入目标负荷和适当的升负荷速率直至机组投入TF方式，在这一过程中还需要保证主汽压力呈上升趋势。在负荷﹥10MW时，运行人员快速全关高旁，防止锅水泵汽蚀，负荷﹥60MW后，缓慢收完低旁机组投TF模式。
采用上述控制方法存在以下两个问题：
一、并网后机组控制方式不能投入TF
并网后中调门的指令为：
Figure BDA0002216944440000011
若机组在并网后投入TF方式调节主汽压，会出现高调门回关的情况，当高调门指令变小，那么中调门指令随之变小，实时热再压力表达，中调门指令再次变小，形成中调门指令不断变小的恶性循环，导致高排压比动作跳闸汽轮机。只有当旁路系统全部关闭切为BYPASS OFF方式后，中调门指令100％方可投入TF控制主汽压，上述原因的存在，机组在切为BYPASS OFF前一直在BASE方式升负荷。
二、主汽压力不能控制或只能被动控制
机组并网后，压力需要保持一定的速率上升，确保锅炉水动力的稳定性和循环锅水泵的安全性。由于机组在BASE方式控制下，通过开调门升负荷，那么压力必然降低，同时还要考虑到炉侧汽温的温升率，所以加燃料和开调门配合度要高，这需要丰富的运行经验和较好的操作工艺。
为解决上述问题，本发明在基于艾默生Ovation控制系统的#5机APS改造中，提出一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，开创了同类型机组自动升负荷的先河。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，完成了并网后自动升负荷的目标，填补了国内同类型机组中自动升负荷策略的空白，开创了同类型机组自动升负荷的先河。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，依次包括以下控制阶段：
a)高旁的控制阶段：
当发电机并网后机组负荷＞10MW则立即关闭高压旁路，防止短时压力快速下降影响循环锅水泵的安全运行；
b)低负荷暖机的控制阶段：
并网后置初始调门流量总指令310，当负荷＞30MW或者高调门实际输出至310时，停止开高调门保持当前负荷暖机15min；
c)升负荷加煤量控制阶段：
设置负荷-煤量曲线，汽轮机低负荷暖机结束，煤量以0.75t/min的速率加至96t，在此过程中，炉侧主、再热汽温温升率超过2.5℃/min则加煤速率为0。
进一步地，在升负荷加煤量控制阶段中，包含以下控制阶段：
c1)升负荷控制阶段：
设置煤量-调门流量总指令曲线，暖机结束后升负荷至30％，通过煤量-调门流量总指令曲线控制调门的开度达到升负荷的目的，同时，设置3MW/MIN的升负荷速率；
c2)升负荷时主汽压力控制阶段：
升负荷控制阶段中是通过开高调门来达到升负荷的目的，调门开大后压力不断降低从而会影响炉侧循环锅水泵的安全，在升负荷的同时对压力加以限制；
设置负荷-主汽压力曲线，当实际主汽压力比曲线中负荷对应相应设定压力低0.2MPa时，升负荷速率为0，这样调门会保持实时位置不动直至压力回升，该负荷-主汽压力曲线确保了压力随负荷逐步上升；
c3)给水控制阶段：
升负荷至30％过程中，给水控制阶段分为给水阀切换前和给水阀切换后两部分，给水阀切换前，给水30％阀控制分离器水位，汽动给水泵控制分离器压力与给水母管压力的差压，给水阀切换后，汽动给水泵直接控制分离器水位；
c4)低旁的控制阶段：
设置煤量-低旁指令曲线，通过煤量-低旁指令曲线来达到关低旁的目的，把加热器出口温升＜1.8℃/min和中调门不回关作为限制条件，上述条件只要有一个满足，低旁立即保持当前开度，加热器的温升得以控制，同时中调门不会因为热再压力升高不停的回关，确保机组安全；
其中，升负荷控制阶段、升负荷时主汽压力控制阶段以及给水控制阶段同步进行，低旁的控制阶段开始最晚结束最早。
进一步地，煤量-调门流量总指令曲线、负荷-主汽压力曲线、负荷-煤量曲线以及煤量-低旁指令曲线分别在DEH控制目标负荷值。
进一步地，调门流量总指令主汽门和高调门切换及并网后生成各高调门的指令；
并网后中调门的指令为：
Figure BDA0002216944440000031
有益效果：本发明的一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，完成了并网后自动升负荷的目标，填补了国内同类型机组中自动升负荷策略的空白，开创了同类型机组自动升负荷的先河；同时也为发电厂其他650MW将来APS改造打下良好的基础，也可供其他同类型机组改造参考设计。
附图说明
附图1为负荷-压力-煤量曲线图；
附图2为煤量-调门流量总指令曲线图；
附图3为煤量-低旁指令曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，依次包括以下控制阶段：
a)高旁的控制阶段：
当发电机并网后机组负荷＞10MW则立即关闭高压旁路，防止短时压力快速下降影响循环锅水泵的安全运行；
b)低负荷暖机的控制阶段：
并网后置初始调门流量总指令310，当负荷＞30MW或者高调门实际输出至310时，停止开高调门保持当前负荷暖机15min；
c)升负荷加煤量控制阶段：
设置负荷-煤量曲线，如表一以及附图1所示，
表一负荷-煤量
Figure BDA0002216944440000041
汽轮机低负荷暖机结束，煤量以0.75t/min的速率加至96t，在此过程中，炉侧主、再热汽温温升率超过2.5℃/min则加煤速率为0。
在升负荷加煤量控制阶段中，包含以下控制阶段：
c1)升负荷控制阶段：
设置煤量-调门流量总指令曲线，如表二以及附图2所示，
表二煤量-调门流量总指令
Figure BDA0002216944440000042
暖机结束后升负荷至30％，通过煤量-调门流量总指令曲线控制调门的开度达到升负荷的目的，同时，设置3MW/MIN的升负荷速率；
c2)升负荷时主汽压力控制阶段：
升负荷控制阶段中是通过开高调门来达到升负荷的目的，调门开大后压力不断降低从而会影响炉侧循环锅水泵的安全，在升负荷的同时对压力加以限制；
设置负荷-主汽压力曲线，如表三以及附图1所示，
表三负荷-主汽压力
Figure BDA0002216944440000043
当实际主汽压力比曲线中负荷对应相应设定压力低0.2MPa时，升负荷速率为0，这样调门会保持实时位置不动直至压力回升，该负荷-主汽压力曲线确保了压力随负荷逐步上升；
c3)给水控制阶段：
升负荷至30％过程中，给水控制阶段分为给水阀切换前和给水阀切换后两部分，给水阀切换前，给水30％阀控制分离器水位，汽动给水泵控制分离器压力与给水母管压力的差压，给水阀切换后，汽动给水泵直接控制分离器水位；
c4)低旁的控制阶段：
设置煤量-低旁指令曲线，如表四和附图3所示，
表四煤量-低旁指令
Figure BDA0002216944440000051
通过煤量-低旁指令曲线来达到关低旁的目的，把加热器出口温升＜1.8℃/min和中调门不回关作为限制条件，上述条件只要有一个满足，低旁立即保持当前开度，加热器的温升得以控制，同时中调门不会因为热再压力升高不停的回关，确保机组安全；
其中，升负荷控制阶段、升负荷时主汽压力控制阶段以及给水控制阶段同步进行，低旁的控制阶段开始最晚结束最早。
煤量-调门流量总指令曲线、负荷-主汽压力曲线、负荷-煤量曲线以及煤量-低旁指令曲线分别在DEH控制目标负荷值。
调门流量总指令主汽门和高调门切换及并网后生成各高调门的指令；
并网后中调门的指令为：
Figure BDA0002216944440000052
需要注意的是，本发明所使用的控制系统为艾默生Ovation控制系统。
本发明的一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，完成了并网后自动升负荷的目标，填补了国内同类型机组中自动升负荷策略的空白，开创了同类型机组自动升负荷的先河；同时也为发电厂其他650MW将来APS改造打下良好的基础，也可供其他同类型机组改造参考设计。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，其特征在于：依次包括以下控制阶段：
a)高旁的控制阶段：
当发电机并网后机组负荷＞10MW则立即关闭高压旁路，防止短时压力快速下降影响循环锅水泵的安全运行；
b)低负荷暖机的控制阶段：
并网后置初始调门流量总指令310，当负荷＞30MW或者高调门实际输出至310时，停止开高调门保持当前负荷暖机15min；
c)升负荷加煤量控制阶段：
设置负荷-煤量曲线，汽轮机低负荷暖机结束，煤量以0.75t/min的速率加至96t，在此过程中，炉侧主、再热汽温温升率超过2.5℃/min则加煤速率为0；
超临界汽轮机发电机组所使用的控制系统为艾默生Ovation控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，其特征在于：在升负荷加煤量控制阶段中，包含以下控制阶段：
c1)升负荷控制阶段：
设置煤量-调门流量总指令曲线，暖机结束后升负荷至30％，通过煤量-调门流量总指令曲线控制调门的开度达到升负荷的目的，同时，设置3MW/MIN的升负荷速率；
c2)升负荷时主汽压力控制阶段：
升负荷控制阶段中是通过开高调门来达到升负荷的目的，调门开大后压力不断降低从而会影响炉侧循环锅水泵的安全，在升负荷的同时对压力加以限制；
设置负荷-主汽压力曲线，当实际主汽压力比曲线中负荷对应相应设定压力低0.2MPa时，升负荷速率为0，这样调门会保持实时位置不动直至压力回升，该负荷-主汽压力曲线确保了压力随负荷逐步上升；
c3)给水控制阶段：
升负荷至30％过程中，给水控制阶段分为给水阀切换前和给水阀切换后两部分，给水阀切换前，给水30％阀控制分离器水位，汽动给水泵控制分离器压力与给水母管压力的差压，给水阀切换后，汽动给水泵直接控制分离器水位；
c4)低旁的控制阶段：
设置煤量-低旁指令曲线，通过煤量-低旁指令曲线来达到关低旁的目的，把加热器出口温升＜1.8℃/min和中调门不回关作为限制条件，上述条件只要有一个满足，低旁立即保持当前开度，加热器的温升得以控制，同时中调门不会因为热再压力升高不停的回关，确保机组安全；
其中，升负荷控制阶段、升负荷时主汽压力控制阶段以及给水控制阶段同步进行，低旁的控制阶段开始最晚结束最早。
3.根据权利要求2所述的一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，其特征在于：煤量-调门流量总指令曲线、负荷-主汽压力曲线、负荷-煤量曲线以及煤量-低旁指令曲线分别在DEH控制目标负荷值。
4.根据权利要求2所述的一种超临界汽轮机发电机组并网后的自动升负荷控制方法，其特征在于：调门流量总指令主汽门和高调门切换及并网后生成各高调门的指令；
并网后中调门的指令为：
Figure FDA0003299082160000021
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