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联合循环电站协调控制的研究

来源:仪表网

2013/4/15 13:40:25 1185
  摘要:本文根据联合循环的运行组合、各种启动停运运行方式及其联合循环基本特性,拟定出联合循环的负荷分配协调控制方案和各种模拟控制的配合关系。并阐述了联合循环协调控制系统的系统功能和负荷响应能力。
  
  1前言
  
  由于联合循环电站的热电效率高,燃气轮机(以下简称为燃机)部分启动速度快,建设周期短,所以目前建设的燃机联合循环电站越来越多。特别是对白天用电量大,夜间用电量少,昼夜用电量变化很大的经济并发区,采用燃机联合循环电站供电更加经济、方便。为了更好的满足负荷频繁变化,使机组即能带基本负荷又能带中间负荷和调峰负荷,联合循环机组必须采用协调控制。
  
  联合循环电站要参与民网的调频,所以联合循环电站协调控制,应把电网、燃机、余热锅炉、汽机及其控制系统看作一个整体,作为一个广义的调节对象来研究;电网供电中供需双方(发电方与用电方)之间在负荷响应问题上存在着一定的矛盾。从电网方面来看,要求在保证质量的前提下,机组尽可能迅速、稳定地响应负荷变化;而在机组方面,由于某些内在的原因,往往不能适应大幅度、快睦负荷调度的需要。一般说来,这种能量平衡是通过接入与解列用电设备或增、减发电机l组供电负荷来平衡。
  
  联合循环电站协调控制系统包括燃机控制、余热锅炉控制、蒸汽旁路站控制、汽轮发电机(以下简称汽机)控制及相关参数的调节。由于联合循环电站包括多台发电机供电,所以联合循环电站的控制相当于一个小电网的控制。作为一个电网的负荷增、减控制,就有可能启动一台机或停止一台发电机。作为联合循环的协调.控制系统,要满足多种运行工况,尽可能的扩大机组的可调范围。当负荷变化超过运行机组的可调范围时,同样应用启动一台燃机或停止一台燃机来满足负荷的需求。
  
  联合循环机组的组合方式很多。一台燃机、一台余热锅炉、一台汽机组成的联合循环,简称为1+1+l建制;目前建的联合循环有1+1+1建制;2+2+l建制;3+3+1建
  
  制;4+4+l建制;5+5+1建制;6+6+1建制。不论建制的组合数多少,一种建制均为一个单元机组,对于各个单元机组其运行方式大致基本相同。本文以4+4+1建制循环单元机组控制系统为例,研究其各种运行方式的协调控制方案,在保证机组安全、可靠、经济、运行的前提下,采用协调控制,使机组快速响应向负荷变化。达到经济安全运行。
  
  2联合循环单元机组的运行方式
  
  联合循环单元机组的运行组合型式与机组的建制有关,一般来说联合循环的建制数越大,联合循环单元机组的启动运行组合方式越多,其控制系统越是复杂。
  
  联合循环单元机组的启动运行方式应包括下列内容:
  
  2.1联合循环单元的运行组合
  
  根据单元组中主机设备的情况及屯网负荷的要求,单元机组有下列几种运行组合方式:
  
  2.1.1联合循环单元机组中,全部燃视或部分燃机(剩余的停止)开环运行(汽机不运行)即燃机各自通过独立的烟囱排气。
  
  2.1.2联合循环单元机组中,一台燃气机或几台燃机开环运行,其余的燃机与相应的余热锅炉和汽机联合运行。
  
  2.1.3联合循环单元机组中;一台燃气机或几台燃机开环运行,部分燃机停止运行,其余的燃机与相应的余热锅炉和汽机联合运行。
  
  2.2联合循环单元机组的启、停运行方式
  
  2.2.1单元机组的启动方式.
  
  2.2.1.1开环启动
  
  开环启动是对燃机而言,是单独的启动燃机,开环运行的过程。
  
  2.2.1.2联合启动
  
  所谓联合启动是指在允许的条件下,余热锅炉、汽机随燃机一起启动的过程。这里又可分为机组热态、温态、冷态(见注1)三种启动方式。三种启动方式的不同,主要是根据余热锅炉热应力的变化和汽机热应力要求,采用不同的控制过程。冷态联合启动时,锅炉烟气挡扳予先开一角度,快速启动燃机至满负荷,然后根据锅炉的热应力的要求逐渐开启烟气分流挡板。锅炉启动后向汽机供气,并通过蒸汽旁路站来控制机前压力,满足汽机启动热应力的要求。
  
  2.2.1.3后续启动
  
  后续启动又可分为两种情况:(1)燃机已正常运行,然后启.动余热锅炉和汽机;(2).已经有部分燃机及相应的余热锅炉、汽机处于正常的联合运行,然后启动未运行的燃机及所对应的余热锅炉的过程。这两种后续启动,均可分为热态、温态、冷态的三种启动方式。
  
  *注1、机组的热态、温态、冷态主要是根据汽缸的金属温度范围来定义的。汽轮机的热态、温奉、冷态的划分如下:对中压,次高压汽轮机下缸内壁1、2级叶片中间处温度:
  
  热态:350℃以上(大约停机后12小时之内);
  
  温态:200℃——350℃(大约停机后12—48小时之内);
  
  冷态:200℃以下(大约停机后48小时之后)
  
  相应的锅炉大约在停运后的相应时间内,也可称为锅炉的热态、温态、冷态。
  
  2.2.2单元机组的停机
  
  联合循环单元机组运行停机分为正常停机与事故停机。
  
  2.2.2.1正常停机
  
  正常停机是指运行人员根据电网调度指令和电站负荷情况,人为的按需要甩兔荷停掉部分或全部燃机、余热锅炉及汽轮机的过程。
  
  2.2.2.2事故停机
  
  事故停机是指电站机组在正常运行时,由于某种事故或故障所导致的部分燃机或全部燃机、部分余热锅炉或,全部余热锅炉及汽轮机自动或手动跳闸停机的过程。
  
  2.3汽机启动宏观特性
  
  图2.3——1为汽机启动宏观特性曲钱。汽机的启动按定、滑压过程进行。机组从冲转、暖机、并网带负荷,直至50%韵负荷以前为定压启动过程。在定压运行的过程中,即要考虑机组快速启动,又要兼顾锅炉压力迅速升高的特点,尽可能地从启动至带50%的负荷的过程中,使蒸汽地作功,所以必须设定合理地压力设定点。图中A点为汽机并网带负荷点,A点前从冲转、暖机、空转到AB间带负荷的机前主蒸汽压力,由汽机蒸汽旁路系统来维持。冲转后的汽机转数升速、AB间带负荷及负荷升速、分步暖机由汽机调速汽门来控制。即调速汽门从冲转前的零开度,逐渐开启,到B点全开。BC段为滑压升负荷特性曲线,在这个区间汽机调速汽门基本全开,随着锅炉生产蒸汽量的增加,机前压力逐渐上升,蒸汽量逐渐增加,汽机负荷随着汽量的增加而增加。机组滑压运行,其负荷由50%随压力滑升至100%。在这个区间压力的升高靠蒸汽旁路阀控制。CD段是机组具有尖峰负荷一次调频能力的超负荷特性区线,在这个区间汽机通过调速汽门zui后的调节余度来调压,定压升负荷,以使一次调频灵活可靠。
  

  2.4燃机的调节特性
  
  2.4.1燃机的zui低负荷限制
  
  由于燃机和汽机的机械特性,在40%负荷以下运行,易于振动,安全性较差,特别是高初温大容量的燃机,其喘振点均在40%负荷以下,并接近于40%的负荷,燃机在40%负荷以上运行,机组才算安全可靠。所以带电负荷的燃机,其正常连续稳定运行负荷,均要求在40%额定负荷以上。
  
  2.4.2燃机的*负荷范围
  
  由于燃机在70%负荷以下运行热效率低、热耗大、运行不经济、会加速机组的老化,所以一般燃机,均应在70%负荷以上连续稳定运行。除非要求它带40%—70%的中间负荷运行以外,均应用燃机快速启动的特点,快速一次升负荷至70%负荷以上运行。
  
  2.5汽机运行调节特性
  
  图2.5--1为联合循环的蒸汽轮机组启动至满负荷的正常运行特性曲线。由于联合循环单元机组中的蒸汽循部分是以zui大限度地提高单元机组的热效率为zui终目的,所以汽机部分的负荷,只能是随着燃机的负荷凋节而变化,即汽机的调速汽门全开不动,随着燃机负荷地调节相应地增减余热锅炉的负荷,来调节汽机的负荷。CD段是具有一次调频能力的超负荷段,在超负荷过程中,汽机调速汽门应维持定压运行。图中的A点是汽机zui小负荷点,是余热锅炉和汽机均能允许的zui低负荷点。这一点是蒸汽循环的固有点。这一点的蒸汽流量、压力、温度均应取锅炉和汽机两者之间的较大值。这一点对于联合循环单元机组,靠烟汽挡板“滑停”转为燃机开环运行是至关重要的。
  
  3联合循环机组的基本特性
  
  3.1联合循环机组是多台发电机供电
  
  联合循环机组的结构,至少由一台或多台燃机与汽轮发电机组成。机组是多台发电机向电网供电。机组的协调相当于一个小电网的协调。协调控制系统要协调各机组之间的运行,要协调各机组之间的配合关系。
  
  3.2联合循环机组启动快
  
  联合循环机组的燃机正常启动带负荷需要十几分钟,快速启动需要几分钟;余热锅炉冷态启动大约需要三十几分钟;热态启动大约需要二十分钟;汽机热态启动大约一个小时。总的来说联合循环机组从启动到带满负荷与燃煤机组相比是比较快的。
  
  3.3联合循环机组对电网负荷需求适应性强
  
  由于联合循环机组具有启动迅速、组合灵活的特点,所以联合循环机组即能带基本负荷、中间负荷、又能带频繁启停的调峰负荷。对于电网和用户的需求,有很宽的适应性。
  
  3.4汽机的负荷是燃机负荷的函数
  
  联合循环的汽机是利用燃机的余热发电,其发电量取决于余热锅炉所生产的蒸汽。余热锅炉是利用燃机的排烟温度加热生产蒸汽,其蒸汽量与燃机的排烟温度,排烟量有关,是燃机所带负荷的函数。联合循环的汽机的负荷,只与参与联合循环的燃机有关,它是参与联合循环燃机所带负荷的函数。汽机的负荷是通过燃机间接给出。加在汽机侧的汽机负荷指令,是启动时控制调速门而用,它不能直接控制汽机负荷的增减。汽机负荷始终跟随燃机的间接给定。
  
  3.5蒸汽旁路控制是协调锅炉与汽机启停的关键
  
  由于余热锅炉和汽机的启动速度不同,所以汽机很难随锅炉联合启动。为此增设了蒸汽旁路站控制系统,用于控制汽机前母管蒸汽压力,协调余热锅炉和汽机的启动。蒸汽旁路系统应有以下功能:
  
  3.5.1在锅炉启动时协助锅炉提温升压;
  
  3.5.2控制汽机母管压力以定压、滑压曲线升压;
  
  3.5.3在滑压启动时,控制滑压速度,以满足汽机应力的要求;
  
  3.5.4在后续启动时,协助锅炉蒸汽压力以3bar/min的速度升压至母管压力,并与母管并汽,并汽后按滑压控制曲线控制升压。
  
  3.5.5在协调控制执行RU、RB、RD功能时,旁路系统控制机前蒸汽压力,使蒸汽压力按一定速率上升或下降。
  
  3.5.6在汽机调节转为控制机前压力时,旁路压力调节器转为跟踪状态,当压力超过一定值时,旁路压力调节器自动投入工作;
  
  3.5.7在发生汽轮机跳闸、汽轮发电机与电网解列或部分设备故障时,旁路压力调节阀应快速打开,以便排掉锅炉多余的汽量,防止汽压过高引起安全门动作。
  
  4联合循环协调控制与燃煤机组机炉协调控制的对比
  
  燃机联合循环是一个多发电机输出的协调系统。由于它协调的设备比较多,控制方式的灵活多变,控制系统比较复杂。联合循环的汽机部分的余热锅炉和汽机与燃煤锅炉和汽机基本相同,所以这部分的协调控制是相似的。为了更好的研究联合循环的协调控制,特列表把联合循环协调控制与燃煤机组机炉协调控制作以下对比:
  
  5联合循环电站协调控制系统
  
  联合循环电站协调控制系统是将燃、余热锅炉、蒸汽旁路、汽机作一个统一的整体,共同接受电网负荷指令,在电网负荷的作用下,燃机、余热锅炉、蒸汽旁路、汽机同时协调的工作,以快速、稳定地适应电网负荷的需求。
  
  表4—1联合循环协调控制与常规机炉协调控制的对比表

  
  5.1协调控制系统的组成
  
  联合循环机组的协调控制系统如5.1—1所示,主要有下列几个回路组成:
  
  5.1.1机组功率指令的运算是中调指令、机组值班员指令和频差号的综合运算,形成机组需要的负荷信号。
  
  5.1.2机组允许负荷量运算回路:
  
  一般机组有它的额定负荷量,这是在主机及辅机处于完好状态时的*负荷;如果主辅机部分故障,负荷就要受到限制。联合循环机组同样有它的额定负荷量,也就是燃机额定负荷和汽机额定负荷之和,是机组完好状态的*负荷。在实际运行中,机组的负荷量不仅受到主辅机状态的影响,还要受到环境温度的影响。在主、辅机出现故障时及环境温度变化时,机组达不到额定负荷,其zui大允许负荷量减少,所以控制系统应有一个机组允许负荷运算回路以保证机组负荷指令能在机组允许负荷范围内变化,不会超出机组zui大允许值。
  
  5.1.3机组负荷分配回路
  
  联合循环的电负荷是燃机和汽机共同承担的多输出系统,对于外部负荷的响应象一个小电网一样,需要对负荷进行分配,以避免回路的竞争,系统不稳。燃机与燃机之间,燃机与汽机之间需要有一个比例分配,使各个燃机和汽机按照自己承担的比例去工作。特别是燃机与汽机之间的比例基本是固定的,汽机负荷是燃机负荷的函数。在协调控制中,增加燃机负荷,相当于间接的把汽机负荷加到了余热锅炉侧。这样既增加了燃机负荷,又增加了汽机的负荷。
  
  5.1.4燃机负荷控制回路
  
  从机组负荷分配回路来的负荷指令加到燃机功率调节器上,由燃机功率调节器来完成燃机负荷的控制。
  
  5.1.5汽机负荷控制回路
  
  汽机负荷控制回路包括汽机调速门开度指令运算回路和蒸汽旁路配合汽指令运算回路两部分。在协调控制中,余热锅炉、汽机、蒸汽旁路是作为一个整体进行工作。在具体工作中,各有各的任务和目标。锅炉确保电负荷等于功率指令;汽机确保机前压力为给定值;蒸汽旁路机调压器工作,共同满足汽机热应力的要求,完成定压、滑压的启停控制。
  
  5.2系统功能
  
  5.2.1控制系统应能满足电网的需求。应能带基本负荷、带中间负荷、带调峰负荷。应适应昼夜启停的需要。
  
  5.2.2控制系统应能完成带三种负荷运行方式的切换。
  
  5.2.3控制系统应能根据各种运行方式给出各个燃机的负荷分配比,确定各燃机和汽机的负荷。协调余热锅炉、蒸汽旁路、汽机的运行及各设备之间的配合关系。
  
  5.2.4控制系统应能根据汽机的启动曲线,完成定压、滑压启动运行,并能自动改变“定压”“滑压”运行方式。
  
  5.2.5实现汽机跟随锅炉运行方式的控制
  
  联合循环的汽机是利用燃机的余热加热蒸汽。汽机的实发功率基本上依赖于联合循环的燃机的负荷。为了充分利用燃机余热,汽轮发电机基本上是机跟炉运行。由功率分配器加到燃机上的负荷指令要起到两个作用:(1)直接改变燃机负荷;(2)把汽机要增加的负荷间接的加到锅炉,实现由锅炉调功,汽机调压的控制。
  
  5.2.6在启动中,根据锅炉的不同状态控制锅炉的温升速度,保证锅炉安全运行。
  
  5.2.7根据汽机的不同状态控制汽机的升速度,使汽机满足热应力的要求,保证安全经济运行。
  
  5.3控制回路说明
  
  5.3.1带基本负荷控制回路
  
  5.3.1.1控制要求
  
  带基本负荷的单元机组对启动过程要求比较简单,时间要求无需苛刻。运行中只要热耗低,热效率高即可。各燃机带的负荷要尽能在70%1)2_k或满负荷运行。
  
  5.3.1.2回路说明
  
  机组的zui大允许负荷计算回路见图5.3—1;5.3—2;5.3—3。机组功率指令大于zui大允许负荷时,机组负荷按zui大允许负荷执行;参与联合循环燃机的台数为参与zui大允许负荷计算的燃机台数。机组功率指令小于zui大允许负荷时,应把机组功率需求负荷通过/xI比较器,减去开环运行的燃机实发负荷,然后除以3/2单个燃机的满负荷值,求出需要参加联合循环燃机的台数,确定参于运行的燃机。参于运行的燃机的负荷给定,可以由操作员给出;也可以根据功率负荷指令自动给出。当燃机负荷自动给出时,应有一台或两台燃气轮机参于调节,其它运行燃机均带负荷。其它控制回路与带中间负荷控制回路相同。

  
  5.3.2带中间负荷控制回路
  
  5.3.2.1控制要求
  
  带中间负荷的单元机组,要参加电网调频,要迅速响应负荷变化。机组只考虑安全运行和滑启、滑停的运行过程,可以不考虑热效率。
  
  5.3.2.2回路说明
  
  a燃机和余热锅炉的zui大负荷、zui小负荷计算回路燃机和余热锅炉的负荷计算回路如图5.3—1所示。回路中只考虑了环境温度的影响,没考虑燃机本身和辅机的故障,认为主、辅机都是完好的。在计算回路中,引入了燃机负荷随环境温度变化的曲线,通过燃机负荷与环境温度的函数关系对燃机负荷进行了修正,函数输出就是燃机在该环境温度中的zui大负荷值。
  
  燃机的zui小负荷分为两种:在手动运行中时,燃机的zui小负荷等于实发负荷;在自动方式运行时,燃机zui大负荷回路中接一个Y=R*x+B函数器,求出燃机zui小负荷。由于燃机运行在40%负荷以上才是安全的,所以在Y=R*x+B方程中,取R=0.4;B=0。燃机zui小负荷应为zui大负荷的40%。
  
  余热锅炉是利用燃机的余热加热蒸汽,是燃机负荷的函数,所以余热锅炉的负荷应通过燃机一余热锅炉负荷函数曲线求出。余热锅炉的zui大负荷也可分两种情况:燃机手动运行时,余热锅炉的zui大负荷等于燃机的实发负荷通过燃机一锅炉负荷函数关系修正的输出值;燃机自动运行时,余热锅炉的zui大负荷等于燃机zui大负荷通过燃机一锅炉负荷函数关系修正的输出值。由于余热锅炉只在联合循环运行工况才起作用,所以在回路中加了开环和闭环运行切换。
  
  b蒸汽轮发电机zui大负荷计算回路
  
  蒸汽轮发电机zui大负荷计算回路如图5.3—2所示。机组允许负荷量包括两方面
  
  的因素:一是参加联合循环余热锅炉的数量;二是锅炉辅机和汽机辅机的运行状态。汽机侧的主要辅机,一般是按1:1的比例配备,可靠性较高,并且都是非调节设备,所以不考虑设备的故障。锅炉侧的主要辅机,考虑了给水泵、低压循环水泵,由100%负荷返回到50%负荷两种工况运行。在计算回路中,参于联合循环的各个余热锅炉zui大负荷通过加法器求和,然后与给水泵所能承担的zui大负荷比较,求出zui小值再进入第二个比较器,与低压循环水泵所能承担的zui大负荷相比较,求出zui小值,作为汽机的zui大负荷,参与联合循环单元机组的负荷运算。
  
  c机组联合循环负荷指令运算回路
  
  机组负荷指令运算回路见图5.3--3所示。它即使用于带中间负荷运行,又使用于带基本负荷和调峰负荷运行。在带基本负荷和调峰负荷运行时,基本上是保持一台燃机参于负荷调节。

  
  机组负荷指令运算回路由功率需求指令运算回路、zui大允许负荷运算回路、燃机开环运行实发功率运算回路等三部分组成。
  
  功率信号的需求来自三个方面:机组值班员的手动给定;电网中心调度所ADS来的功率指令;电网频率偏差所产生的功率指令信号。三方面的信号通过*个加法器求和输出,作为机组的功率指令信号。
  
  机组的zui大允许负荷:由各个燃机的zui大负荷和汽机的zui大负荷通过第二个加法器求和,其输出为机组zui大允许负荷。
  
  机组的zui大允许负荷:由各个燃机的zui大负荷和汽机的zui大负荷通过第二个加法器求和,其输出为机组zui大允许负荷。
  
  燃机开环运行实发功率运算:由各个燃机的实发功率和汽机的实发功率通过么三个加法器求和,其输出为单元机组的实发功率;参与联合循环燃机的实发功率和汽机的实发功率,通过第四个加法器求各,得出单元机组联合循环部分的实发功率。三、四两个加法器的输出通过减法器A2相减,其输出为单元机组开环运行燃机的实发功率。
  
  机组联合循环负荷指令运算:由*个加法器输出来的功率指令信号和第二个加法器输出来的机组zui大允许负荷,通过小值选择器进行比较。当功率指令信号大于机组zui大允许负荷时,选择器限制功率指令通过,由机组zui大允许负荷输出作为机组负荷指令信号;当功率指令信号小于机组zui大允许负荷时,功率指令信号通过,变为机组负荷指令。机组负荷指令进入*个减法器与机组开环实发功率相减,其输出为联合循环负荷指令。该信号进入调节器,在偏差比较器中与调节器的积分输出进行比较,输出偏差信号通过比例放大,经过限制器作用到积分器。调节器的积分输出为线性负荷指令,进入功率分配回路。
  
  d功率分配运算回路
  
  功率分配回路如图5.3---4所示。它应适应三种运行工况。

  
  机组带中间负荷时,燃机的运行方式切到中间运行状态,燃机的负荷设定由功率分配器自动给出,机组的可调范围由燃机投自动的台数所确定。
  
  图中机组分配系数“K”的设置如下:当燃机开环运行或燃机切到手动给定时,K=0,当燃机自动运行时,K应等于预先给定值。N是燃机投自动的台数。进入分配器的负荷指令经过比例分配得出各个燃机的负荷给定。该给定值通过运行方式切换开关、联合运行切换开关加到燃机负荷调节器上。各个燃机的负荷分配系数和汽机的分配系数经过加法器求和返馈到分配器的输入端与负荷需求相比较,以求得输入与分配的平衡。
  
  汽机的负荷是燃机负荷的函数。它只与参加联合循环燃机的负荷和台数第三级切换为负荷设定切换,其切换条件见图5.3--4和图5.3—5可以看出,在运行的燃机中,zui多只有两台燃机和汽轮发电机是中间负荷运行,其它燃机均为满负荷运行。运行燃机的负荷和汽机负荷之和,反馈到功率分配回路的输入端,通过调节器的比较元件,与需求负荷相比较,其差值通过比例积分得出带中间负荷燃机的负荷给定。

  
  图5.3---4中,k是带中负荷燃机的分配系数,当燃机开环运行或满负荷运行时,K应为零,n是带中负荷燃机的台数。
  
  图5.3—10为调峰机组大幅度增减负荷时,燃机和余热的热态启停程序方块图。在燃机和余热锅炉启动以前已有燃机、余热锅炉和汽机在联合运行,利用燃机的启停,大幅度增减负荷,均属后续启动。
  
  6协调控制系统的负荷响应
  
  6.1发电量控制
  
  参与电网二次调频的联合循环机组的首要目标是快速响应电网需求,快速、稳定地提供相应的发电量。
  
  联合循环的电量控制分两部分:(1)燃机提供的发电量;(2)汽机提供的发电量。由于提供这两个电量的发电机的驱动设备不同,所有对联合循环的电量控制必须考虑以下因素:
  
  a燃机响应电网负荷需求的快速性:
  
  由于燃机启动很快,带负荷比较迅速,所以燃机的电负荷响应速度要比汽机的电负荷响应快;
  
  b汽机响应电网负荷需求的延迟性;
  
  由于汽机是利用燃机排出的废气,通过余热锅炉加热生产蒸汽推动蒸汽轮机发电,所以汽机的电负荷要比燃机的电荷迟后一段时间;
  
  c燃机负荷和汽机负荷的相关性;
  
  由于汽机是利用燃机的余热发电,所以汽机的电负荷不是一个独立变量,它与燃机的电负荷是相关量。
  
  当燃机负荷变化时,余热锅炉的热负荷要变化,汽机的电负荷也要按比例变化。在联合循环参与调负荷时,要利用这两个电量之间的函数关系给出各自的调节目标,以免相互影响。在增加燃机负荷时,要留有汽机增加负荷的余地,要注意汽机负荷的延迟,要等待汽机负荷的平衡,zui后完成联合循环的负荷的控制。
  
  6.2联合循环负荷的变化范围
  
  6.2.1燃机的负荷范围
  
  燃机的负荷可调范围是从40%到100%。投入自动燃机均能在这个范围内参与负荷调节。
  
  6.2.2汽机的负荷范围
  
  联合循环的汽机是利用余热发电,是尽可能的回收余热,所以它的电负荷不是通过汽机直接设置,而由燃机间接给出。其电负荷的变化范围,与燃机的变化范围有关。汽机从“zui小稳定负荷”至50%的负荷运行时,汽机调节器只参与机前压力的调节,保护机前压力为定值,其负荷由余热锅炉通过相应的燃机间接给出。汽机从50%至100%的负荷运行时,汽轮机是滑压运行,调速汽门全开,汽机的电负荷直接由余热锅炉的蒸汽流量来决定,不需汽柳,控制。这里的“zui小稳定负荷”为各台燃机皆为40%负荷时的对应值。如果只有二台或一台燃机参与联合循环运行,那么“zui小稳定负荷”为使锅炉稳定运行,所需主汽流量对应的汽机稳定运行负荷。
  
  6.3主蒸汽压力的定、滑压限制
  
  主蒸汽压力限制是汽机的保护措施。由于汽机不能直接控制本身的负荷,所以在启停时要加一些限制,以保证汽机的安全。在调速汽门没有全开的定压启停中,用调速汽门来控制升、减负荷速度,以满足汽机热应力要求。在50%的负荷到100%负荷的滑压启停运行中,调速汽门已经全开,已失去控制能力,这里主要靠蒸汽旁路的压力控制阀来控制机前压力,使机前压力的升、降速度小于或等于3bar/min。
  
  当4(或3)台燃机联合循环运行时,由于人为因素减去一台锅炉时,应慢关锅炉人口烟气档板,使主汽压下降小于等3.5bar/rain。当两台燃机联合循环运行时,由于人的因素减去一台锅炉时,除慢关锅炉人口烟气挡板外,还应动作汽机调速汽门,使其维持定压运行。
  
  6.4联合循环的FCB、RB、BI、BD、RU、RD功能
  
  6.4.1FCB(快速甩负荷)功能
  
  FCB来自于燃煤发电机组的协调控制。汽机由燃烧锅炉供汽g寸,锅炉的启动速度要比汽机慢。当电网临时故障时,为电网恢复后的快速启动而设,以达到停机不停炉的目的。联合循环机组的汽机部分虽然由余热锅炉供汽,但是余热锅炉的启动要比汽机的启动快。在电网临时故障时,没有必要停机不停炉。实际上在电网故障时,不但汽机要切除,而燃机也要切除,所以在联合循环协调控制中不设这一功能。
  
  6.4.2RB(运行返回)
  
  运行返回是当汽轮发电机组的部分辅机故障或部分燃机故障时,机组负荷要返回一新的预定目标。这一功能只用于带基本负荷运行方式之中。在带中间负荷和调峰负荷中并不使用。在后两种运行方式中,如果汽轮发电机组的辅机故障,要限制汽机的负荷,要切除部分余热锅沪,使相应的燃机开环运行。被限制的汽机负荷,要由自动运行的燃机承担,机组总的负荷不变。
  
  6.4.3BI(禁增)、BD(禁减)
  
  当汽机的部分辅机故障时,要执行BI功能,禁止汽机增加负荷。当汽机运在zui低稳定负荷或然机运行在40%的负荷时,要执行BD功能,禁止减少燃机的负荷。当出现以上情况时,联合循环机组的总的负荷是否要执行BI、BD,要由不同的运行方式来定。当机组带基本负荷运行时,要执行以上功能;当机组带中间负荷运行时,只执行禁止减负荷功能;当机组带调峰负荷运行时,由于燃机可能通过切投来调节负荷,所以不需要以上功能。
  
  6.4.4RU(迫升)、RD(迫降)
  
  在联合循环的运行中,往往是迫升、迫降同时出现。机组在调峰负荷运行时,机组需要增加负荷,要启动一台燃机,被启动的燃机要执行RU·功能,迫使启动的燃机运行在40%负荷以上。如果需要增加的负荷不到40%,其它燃机将要执行RD功能,迫使自己降到新给定负荷运行。在带中间负荷和调峰负荷方式运行中,蒸汽轮机因某种原因执行RD功能,迫降到某一负荷运行,那么部分燃机将要执行RU功能,迫升到新的目标负荷运行。
  
  7结束语
  
  以往所研究的火.电站的协调控制,只限制在模拟控制之中,所谈的协调只是锅炉与汽机的协调,很少涉及到开关量的控制。在控制系统中,所能涉及到的开关量控制,也就是一些运行方式的切换、给定值的设置、运行设备的切除等,这里并没考虑一些相关设备的投人。其控制范围有很大的局限性。例如在协调控制中锅炉的控制,只把锅炉的投放火嘴的多少,投入磨的多少作为负荷的限制条件,没有考虑磨机的启停,缩小了控制范围。联合循环机组的汽机部分基本上和火电站机同,而从整体上看又像了一个小的电网,所以联合循环的协调控制不仅要协调余热锅炉和汽机关系,而还要协调各个燃气轮机、各个蒸汽旁路之伺的关系。对于联合循环的控制要像对小电网控制—样,为满足负荷的需求,要即能自动投入一些燃机,又能自动切除一些燃机。根据目前自动化技术的发展,功能组控制和子功能组控制的广泛应用,把必要的开关量控制纳入协调控制之中,是必要的。也是可能的。本文讨论的协调控制中,提出了三种运行方式,其中带调峰负荷的协调方案,要涉及燃机的启、停。这样的设想是否合适,还有待工程中考验,有待大学家提出宝贵意见。
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