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范海東 （1979 -）

男，浙江臺州人，畢業(yè)于上海電力學(xué)院自動化專業(yè)，主要從事電廠熱工自動化工作。

摘要：真空是機(jī)組運(yùn)行監(jiān)視的主要參數(shù)之一，它關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行，決定了機(jī)組的理想焓降、發(fā)電效率和出力能力。在以往的機(jī)組控制中，僅把真空作為機(jī)組的保護(hù)參數(shù)，而沒有將真空變化對控制參數(shù)的影響考慮在內(nèi)，使得機(jī)組在真空不同時(shí)控制調(diào)節(jié)品質(zhì)相差較多。本文介紹了通過試驗(yàn)方法獲取真空改變對機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的影響數(shù)據(jù)，增加協(xié)調(diào)控制中對真空的修正部分達(dá)到控制優(yōu)化目的試驗(yàn)過程。

關(guān)鍵詞：真空；超臨界；協(xié)調(diào)控制；系統(tǒng)優(yōu)化

Abstract: Vacuity is one of the key parameters in units operation mode. It concerns units
 safe to power plant, which decides the ideal enthalpy drop, the power generation 
efficiency, the power generation capacity in power plant. Formerly, vacuity is only 
considered as a parameter of unit’s protection, and its change influence into control is not considered. Thus, the 
performance of units control varies a lot to different vacuity. By analyzing the data 
of vacuity to the operation in power plant and adding the correction to vacuity, this 
paper presents a new method to improve control performance.

Key words: Vacuity; Supercritical unit; coordinate control; system optimization

    真空是監(jiān)視機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要參數(shù)之一，它關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行，決定了機(jī)組的理想焓降、發(fā)電效率和出力能力。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)^[1] [2] ，在一定范圍內(nèi)真空變化1kPa可引起機(jī)組效率1%~2%的變化。

    超臨界直流機(jī)組的協(xié)調(diào)控制往往采用了并行前饋和動態(tài)加速前饋為主的控制方案。其中，并行前饋就是鍋爐各子系統(tǒng)隨負(fù)荷變化的合理的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，當(dāng)真空發(fā)生改變時(shí)，該工作點(diǎn)會隨之發(fā)生偏移。在以往的機(jī)組控制中，僅把真空作為機(jī)組的保護(hù)參數(shù)考慮，而沒有將其對協(xié)調(diào)控制的影響考慮在內(nèi)，使得機(jī)組在不同真空下運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的協(xié)調(diào)控制品質(zhì)發(fā)生了較大的改變。

    本文首先通過分析某超臨界機(jī)組真空變化試驗(yàn)對機(jī)組協(xié)調(diào)控制參數(shù)的影響，提出了真空變化對機(jī)組協(xié)調(diào)控制的修正方法；并介紹了該方法在實(shí)際機(jī)組的實(shí)現(xiàn)過程和實(shí)施效果。

1 真空變化對協(xié)調(diào)控制參數(shù)的影響試驗(yàn)

    在超臨界機(jī)組的控制中，精準(zhǔn)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)定位、合理動態(tài)前饋的設(shè)置是高品質(zhì)協(xié)調(diào)控制的保證[3]。然而真空變化會帶來鍋爐各子系統(tǒng)在不同負(fù)荷段下穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的偏移，該偏移勢必會影響到機(jī)組協(xié)調(diào)控制的品質(zhì)。因此必須了解在不同負(fù)荷段下真空變化對穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的影響程度。為了解該影響程度，特在某國產(chǎn)超臨界600MW直流機(jī)組上進(jìn)行了變真空試驗(yàn)。

1.1 試驗(yàn)手段

    先通過查看歷史數(shù)據(jù)初步了解真空改變對機(jī)組狀態(tài)的影響程度，然后在同一負(fù)荷段下改變機(jī)組真空，分析真空改變對各個(gè)子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的影響。

    影響機(jī)組真空的主要因素大致可以歸納為以下幾個(gè)方面^[4] [5] ：

    循環(huán)水流量、循環(huán)水溫度的變化；

    真空泵出力的變化；

    機(jī)組凝汽量的變化；

    機(jī)組真空嚴(yán)密性的變化。

    為了保障機(jī)組的安全運(yùn)行，提高試驗(yàn)中對真空的可控度，試驗(yàn)中采用了啟停真空泵和在部分小管路上破壞真空嚴(yán)密性的方法。

1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

    通過歷史數(shù)據(jù)的查看，可以知道真空變化將導(dǎo)致BID工作點(diǎn)和汽機(jī)滑壓閥位工作點(diǎn)的偏移。BID工作點(diǎn)代表了鍋爐側(cè)所需的能量需求，高品質(zhì)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)要求在機(jī)組穩(wěn)態(tài)工作時(shí)BID工作點(diǎn)與機(jī)組實(shí)際負(fù)荷基本一致。在滑壓階段，穩(wěn)態(tài)工況下的汽機(jī)閥位工作點(diǎn)應(yīng)該基本保持不變，汽機(jī)滑壓閥位工作點(diǎn)的變化將導(dǎo)致主汽壓力、主汽流量等參數(shù)的變化。

    圖1所示為當(dāng)真空從-96.5kPa變化到-95kPa時(shí)對BID工作點(diǎn)的影響，圖中可以看出BID工作點(diǎn)向上偏移約9MW。圖2所示為當(dāng)真空由-95.48kPa變化到-95.94kPa時(shí)汽機(jī)滑壓閥位工作點(diǎn)的變化，從圖中可以看出汽機(jī)的滑壓閥位點(diǎn)由約90%變化至約89%。

                                  圖1   真空變化對BID工作點(diǎn)的影響

                                   圖2   真空變化對汽機(jī)滑壓閥位的影響

    隨后進(jìn)行了實(shí)際變真空試驗(yàn)，通過在同一負(fù)荷段下改變真空的方法獲取真空對協(xié)調(diào)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的影響數(shù)據(jù)。試驗(yàn)過程如圖3所示，表1中所示為部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

                                圖3   真空變化對風(fēng)、煤、水等基準(zhǔn)點(diǎn)的影響

              表1   真空變化試驗(yàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)(真空變化量：-94.75kPa~-92.21kPa)

              BID工作點(diǎn)變化                 560MW~582MW

              煤量變化                      239t/h~248t/h

              汽機(jī)閥位工作點(diǎn)變化            88%~92%

              水量變化                      1680t/h~1780t/h

              風(fēng)量變化                      2023t/h~2127t/h

1.3 試驗(yàn)結(jié)論

    通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，真空變化對協(xié)調(diào)參數(shù)的影響是不能忽視的，如果不考慮真空變化，將導(dǎo)致協(xié)調(diào)工作點(diǎn)的偏移。必須同時(shí)對BID工作點(diǎn)、煤量、水量、風(fēng)量、BTU基準(zhǔn)線等參數(shù)進(jìn)行修正。

2 克服真空變化影響對協(xié)調(diào)控制參數(shù)影響的方法

    根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，需要同時(shí)調(diào)整BID-FF、BID-FW、BID-FA和BTU基準(zhǔn)線，考慮到負(fù)荷不同時(shí)凝汽量的變化，在修正邏輯中需要加入負(fù)荷段的考慮。完善后相關(guān)附加修正邏輯的SAMA圖如圖4中所示。然后根據(jù)真空變化試驗(yàn)分別調(diào)整上述邏輯中f(x)函數(shù)的修正系數(shù)。

                                 圖4   真空修正系數(shù)的邏輯實(shí)現(xiàn)

3 真空變化對協(xié)調(diào)控制參數(shù)修正方法的實(shí)現(xiàn)

    在確定修正方法后，在該超臨界機(jī)組中實(shí)際增加了針對BID-FF、BID-FW、BID-FA和BTU基準(zhǔn)線的真空修正回路。并根據(jù)當(dāng)前真空值對所有工況點(diǎn)進(jìn)行了修正，保證了BID工作點(diǎn)和實(shí)際負(fù)荷的統(tǒng)一，修正后協(xié)調(diào)控制的控制效果如圖5至圖8中所示。

                                 圖5   真空修正前真空變化時(shí)BID的偏移

                                   圖6   真空修正后真空變化時(shí)BID的偏移

                                   圖7   真空修正前負(fù)荷變化時(shí)BID的偏移

                                  圖8   真空修正后負(fù)荷變化時(shí)BID的偏移

4 小結(jié)

    真空隨凝汽量的增大而下降，考慮到負(fù)荷對真空的作用，加入負(fù)荷對真空的修正可以對標(biāo)準(zhǔn)真空起到統(tǒng)一的作用，是必要的。

    真空對機(jī)組效率影響甚大，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該機(jī)組在560MW、-92kPa工況下，汽機(jī)閥位已達(dá)約95%、煤量接近250t/h；當(dāng)煤質(zhì)較差且低真空時(shí)，很可能無法滿足機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行的要求，因此可以考慮在真空惡化的情況下采取Runback的方式，對機(jī)組的負(fù)荷能力進(jìn)行限制 ^[6] 。

    考慮到真空對滑壓段汽機(jī)閥位工作點(diǎn)的作用，可以通過添加真空對滑壓曲線的修正來重新定位滑壓工作點(diǎn)[7]。但是需要注意當(dāng)滑壓工作點(diǎn)改變后，同樣閥位下的一次調(diào)頻能力和汽機(jī)響應(yīng)特性會發(fā)生改變，因此需要調(diào)整協(xié)調(diào)控制參數(shù)和一次調(diào)頻參數(shù)。



參考文獻(xiàn)

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