660MW机组过热汽温控制系统设计特性

EastChinaElectricPowerVol.32　No.12Dec.　2004

660MW机组过热汽温控制系统设计特性

胡昌镁,任　军,杨卜峰

(沙角C电厂,广东　虎门　523908)

摘　要:对沙角C发电厂引进3×660MW机组过热器喷水减温系统的工艺流程、过热汽温自动控制系统结构及工作原理进行了简要的介绍,对控制系统的设计特点进行了详细分析,对同类系统的设计具有借鉴意义,并给出了实际运行效果。

关键词:过热汽温;控制系统设计;火力发电;设计特性

中图分类号:TK323　　文献标识码:B　　文章编号:100129529(2004)1220055202

1　过热器设置特点及其控制要求

沙角C电厂采用ABB2CE公司生产的亚临界、一次再热、单汽包、控制循环、四角喷燃双切圆燃烧锅炉。本锅炉采用辐射式和对流式组合的方式布置过热器和再热器,减少了辐射式过热器和对流式过热器随机组负荷变化带来的不利因素,可以获得较缓慢的汽温特性。过热汽温调节系统均采用一级喷水减温来控制过热汽温。考虑到烟温平衡及左、右主汽温的偏差,喷水减温器后的末极过热器采用交叉布置,左、右喷水减温器分别控制右侧、左侧主汽温度。两个减温器位置并联安装在介于低温对流过热器出口联箱与过热器分隔屏入口联箱之间的连接管道上,用来自锅炉给水泵出口主给水管道的高压水来控制过热汽温。

过热汽温和再热汽温直接影响电厂的经济性和安全性。汽温每降低10℃,会使循环效率下降0.5%。过热器和再热器长期处于在超温10～20

图1　主汽温定值同机组负荷的关系

器中没有蒸汽流过,管壁会由于得不到冷却而产

生爆管或烧损,同时由于锅炉没有设置减压旁路系统,故要求在升炉期间严格控制管壁出口烟温不要超限。本控制系统充分考虑了机组的热力状态,根据高压外缸和中亚外缸的温度将机组划分为冷态、温态、热态、极热态四种状态,如表1和图2,并根据不同热力状态改变主汽温设定值的升温率。升温率有利于临时或事故停机后的机组启动。它可以缩短将蒸汽温度加热到要求定值的时间,以加速汽轮机暖缸和机组升负荷及避免主蒸汽含水,同时也改善了控制系统的调节品质。

表1　机组热力状态的划分

机组状态冷态

温态热态、极热态

高压外缸温度中压外缸温度

THP/℃TIP/℃℃下运行,其寿命会缩短一半,还会影响到汽轮机

的寿命。正常运行时,要求锅炉汽温的正常偏差范围为-10～8℃,并严格要求过热器管壁温不超过594℃。

升速率

/%・min-1

1

24

<130<320

≥130≥350

≤320

>320

2　过热器温控制系统设计特点分析

(1)过热汽温设定值的处理

由于机组采用滑参数运行,过热汽温的设定

值是根据汽轮机调节级后压力所代表的机组负荷的函数。其函数关系如图1。从图中可知温度设定值变化的两个区间段分别对应于[0,25%]和[25%,29%]这两个负荷区间段。

考虑到锅炉点火升炉或汽机甩负荷时,过热

图2　汽温速率处理

　　(2)过热汽温控制系统介绍

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56(总826)华东电力2004,32(12)

图3是过热汽温控制系统图。采用一级喷水调节方式,控制系统采用以导前汽温调节器为副调、主汽温调节器为主调的串级方式。在汽温控制主调中,为了保护喷水减温器后的末级过热器加入了过热度保护。机组主汽压滑压运行区间为10.2～17.5MPa。参考这个区间范围,该控制系统根据4～20MPa区间内的汽包压力值所对应的汽包饱和温度265～375℃(为图3中的函数发生器f2(x))再减去0～69℃,为图3中的函数发生器f1(x)后所得出的值作为喷水后蒸汽的饱和温度,即副调节器的下限值。通过INFI290的调整功能块实时改变主调中被调变量的低限调节值,在机组正常运行时避免由于喷水过多,致使主蒸汽中含水过多影响某方向过热器受热效率不良,甚至导致该方向的过热器受热面超过了金属蠕变,影响其寿命,这比主汽温的摆动所带来的影响还大;主汽温因降低到饱和温度以下而带水对汽轮机叶片产生冲蚀。众多的主汽温干扰因素(如给水温度、过量空气系数、火焰中心位置的变化、受热面沾污及锅炉吹灰与排污等)对主汽温度的影响均可通过汽包蒸汽饱和温度的变化提前反映出来,在系统组态中根据汽包压力在8～20MPa所对应的函数发生器f2(x)的输出作为导前汽温的前馈,这样可以减少甚至消除这些干扰因素的调节延迟。在机组加减负荷时,燃料量变化对主汽温干扰的延迟最大,在正常运行时,通过由INFI290内部的“导前/迟延”功能块(图3中的f1(t))同加法器组成的燃料量实际微分,再经过速率后,也被作为导前汽温前馈引入副调设定值,以对主汽温度的实际能量校正。该实际微分能量校正值的积分大小,可以通过调整f1(t)中的时间值来实现。对应燃料量±100%的变化量其微分幅值为±20℃。为了在非正常状态下切除该微分作用和实现在增减方向有不同的微分速率,微分作用的有效逻辑必须满足以下三种情况:　　1)控制回路投入自动;

2)阀门开度不超过90%(此时如阀门再开大喷水流量也不会增加,起不到调节作用);

3)在CCS控制中没有主汽压力偏差大而需要压力支持时。

(3)控制系统特性分析

过热汽温控制要受到诸多干扰因素的影响,

图3　过热器温控制系统图

且这些干扰的滞后和惯性都比较大,同时从系统对象特性来看,具有时变、非线性、工况变化范围大等特点。为了减少或克服这些扰动的影响,该控制系统充分参考了机组的工艺特性、热力状态、INFI290系统软件功能等特点,通过提取系统特征信号(汽包压力、燃料量)并进行控制策略的灵活组态,建立起工况变化同被控量一定的函数关系,既使得该控制系统简单、明了,又使系统对干扰和工况变化具有自适应、预测的能力,从而保证了系统具有较好的鲁棒性和良好的控制品质,可以快速消除系统内扰。

3　实际运行效果

在机组变负荷过程中,进行了磨煤机切换,同时进行了锅炉吹灰。由于磨煤机切换所引起的燃料量前馈实际微分发生多次变化且比较明显。同时,汽包压力前馈量与机组负荷变化方向一致,虽然喷水后温度变化较大,但由于燃料量为微分和汽包压力前馈均起了作用,致使主汽温度运行平

)。在日稳,汽温偏差在要求范围之内(-5～5℃常的运行中,汽温的正常偏差均在要求范围之内,

完全可以满足设计要求。

收稿日期:2004205210

作者简介:胡昌镁(19682),男,硕士,工程师,从事电厂热工自动控制工作。

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