关键词：超超临界、协调控制、供热负荷
目前，火力发电公司为响应国家能源政策及提高机组的热经济效益，大容量、高参数的供热发电机组也越来越多。现就热电公司7、8号两台660MW高效超超临界抽汽供热机组的供热和协调相关控制策略予以简要介绍和探讨。
1、工程概况
汽轮机为哈汽生产的高效超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、抽汽凝汽式汽轮发电机组，型号为C660/631-28/1.0/600/620。锅炉为东锅生产的高效超超临界、变压直流、单炉膛、不带启动循环泵内置式启动系统锅炉。型号为DG2065/29.3-II13(605-29.3/6.05-362/623)。艾默生过程自动化有限公司为本工程提供了Ovation-Windows 3.5.1版本分散控制系统，DCS为全厂主辅一体化设计。本工程建设为工业生产和集中供暖提供电力和热源。
2、供热系统
抽汽系统：抽汽压力为1.0Mpa，抽汽量为300t/h。控制方式为液动的连通管蝶阀控制。在机组带50%负荷的前提下，可以对机组进行供热系统控制。一般来说，抽汽控制系统的结构是在蝶阀前的连通管上引出抽汽管道。抽汽管道自连通管蝶阀后依次加装安全阀、逆止阀、快关调节阀、电动截止阀。阀门及管道布置详见下图：
连通管抽汽蝶阀设置在汽轮机的连通管上，它的运行直接影响汽轮机的运行
方式。因其重要性，并且DEH的设计和系统配置安全可靠性较高，一般性控制尽量设计在汽轮机调节控制系统中。汽轮机厂家为实施工程方便，设计封装好的DEH不做更改，一般将供热系统的控制放到DCS中的做法是不可取的。抽汽管道安全阀完全是根据抽汽压力的超压而动作，不涉及远方控制。逆止阀、快关调节阀、电动闸阀（截止阀）布置在供热抽汽管道上，其运行与供热管网的控制更加密切，所以控制尽量布置在DCS控制系统中。
2．1连通管抽汽蝶阀
连通管抽汽蝶阀安装在连通管上，非抽汽工况时蝶阀处于非截流状态，蒸汽全部进入低压缸；在抽汽工况下，通过调节连通管抽汽蝶阀开度调节抽汽压力；另外为了保证低压缸的最小冷却蒸汽流量，抽汽蝶阀设置了机械限位，保证最小通流和低压缸进汽。
2．2快关调节阀
快关调节阀安装于供热抽汽管路中，用于抽汽管路异常情况下能够快速关闭，起到保护汽轮机的作用。快关调节阀为电液联动蝶阀，可以通过调整开度进行抽汽流量的控制。
2．3供热控制策略说明
当机组负荷大于50%（具体情况需热力确认），允许投入抽汽，默认进入手动抽汽控制方式,可以通过设置阀门目标值来改变抽汽阀位；也可以单击“抽汽压控”按钮，选择自动抽汽控制方式，通过改变抽汽压力目标值来调整抽汽压力，也就是抽汽压力PID调节。抽汽故障的时候，要快开蝶阀，同时抽汽蝶阀目标值100%，解除抽汽工况。除了抽汽调节，抽汽蝶阀不参与任何调节。当启机的时候，门全开，阀门指令100%，一直到抽汽投入，才在运行人员的调节下，慢慢关门抽汽。停机的时候，阀门指令也是100%全开，不抽汽。
2．4抽汽供热有手动/自动控制方式：
a. 手动抽汽控制：可以通过设定目标阀位直接控制阀门开度（可同步，也可以分步控制）。
b. 自动抽汽控制：运行人员设定抽汽压力目标值，通过抽汽压力PID闭环调整控制两个抽汽蝶阀（同步），控制阀门开度，达到目标抽汽压力。
3、协调控制
以下以7、8号机组协调控制方案为例探讨，7、8号机组协调控制系统主要包括机组负荷设定、主汽压力设定、汽轮机主控(TM)、锅炉主控(BM)、频率修正、热值修正（BTU）、辅机故障快速减负荷（RB）、协调方式切换、水煤比、变负荷前馈（BIR）等控制回路，并具有基本手动方式（MAN）、机跟炉方式（TF）、炉跟机方式(BF)和协调控制方式（CCS）４种协调控制方式。
对于纯凝机组而言，汽轮发电机组的电负荷与锅炉负荷是平衡且配合的，并且机炉之间的能量失衡，通过协调控制也能加以调平。而对于抽凝式机组而言，对外供热的部分蒸汽能量未能进入低压缸，这就造成了能量消耗，如按照以往纯凝式机组来进行协调控制，就会导致能量不平衡。机组安全稳定运行的重要参数（如：主汽压力、主汽温度、给水流量、炉膛负压、燃烧率等）也就不能保持稳定，严重时甚至会引发机组非停事故。所以，通过有效的计算，将供热负荷折算为电负荷，同时纳入到机炉协调控制当中，是解决供热机组协调控制安全稳定运行的决定因素。
由于供热系统的介入，破坏了汽轮发电机组与锅炉的能量平衡。因此，在协调控制逻辑方案中，与纯凝机组涉及给水、燃料的相关控制回路中都有相应的变化。其目的就是来补偿供热所消耗的能量，保证能量平衡，提高运行参数的稳定。在燃料控制回路中，供热蒸汽流量通过信号的调制解调算法的处理，使该回路能对相关扰动进行削弱或减缓，保证供热的同时，减小对锅炉系统的扰动。同时，经过处理的供热信号，通过算法，将其折算成功率，用来修正主蒸汽压力；折算成燃料量，用来修正热值。在给水控制回路中，一方面通过修正主蒸汽压力设定值来调整锅炉主控指令，另一方面，通过供热负荷，直接修正给水设定值。
直流锅炉主要就是水煤比的控制，在湿态，相当于汽包炉的控制；在干态时，稍有扰动，就会引起锅炉蒸发器汽水分界面的移动，进而影响到主蒸汽温度，控制不善引发超温或爆管。同样，对于供热的直流炉也是需要保证一定的水煤比控制，保证汽水分离器入口蒸汽温度偏差在正常合理范围之内。供热机组的调试过程中，还要加强RB、快甩负荷、电超速时切除供热相关逻辑及参数的整定，保证连通管抽汽蝶阀正确协调动作。
4、结论和建议
通过介绍和探讨，供热机组可以参与电网调峰，在工业用汽和供暖方面可以替代小型分散的供热锅炉，间接减少环境污染，获得广泛的经济和社会效益。大型高参数供热机组也是提高综合能源利用率的一种形式，是大型火电发展的一种趋势。
参考文献：
[1] 赵志丹，党黎军，刘超，等．超(超)临界机组的起动运行与控制[M]．北京：中国电力出版社，2012．
[2] 吴龙，袁奇，刘昕．供热机组热电负荷最佳分配方法分析[J]．中国电机工程学报，2012，32 (35)：6—12
论文作者:朱瑞
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：机组论文; 连通管论文; 蝶阀论文; 负荷论文; 压力论文; 汽轮机论文; 锅炉论文; 《科技中国》2018年4期论文;