石化企业自备发电机组孤网运行控制改造

1、石化企业自备发电机组孤网运行控制改造 -王增伟 中国石化镇海炼化分公司机动处摘要:本文剖析了石化企业自备发电机组的运行要求和存在的问题，提出了石化企业自备发电机组的控制系统改造方案，尤其是对孤网运行先进控制策略进行了详细讨论，并结合工程实例阐述控制系统改造取得的良好效果，说明了石化企业提高自备发电机组孤网运行能力的重要意义。关键词:汽轮发电机组 孤网运行 控制系统改造 中国石化镇海炼化分公司化工部2台上汽生产的C50-10.2/4.41抽凝机组于2003年12月投产，运行以来曾在04年发生“528”和“811”跳机事故，导致了大面积停电和装置停工，给安全生产造成严重影响。事故原因均是由于机组无

2、法在外电网失电情况下实现孤网稳定运行，在机组跳车后造成化工装置大面积失电。2007年10月中石化镇海炼化分公司与北京康吉森自动化设备技术有限公司一起对该机组的DEH 控制系统实施了改造，采取了先进的孤网运行控制策略，更换了性能较慢的电液转换器系统硬件等措施，并于2008年4月模拟外电网失电工况进行了实际测试，结果表明该机组能够在甩50额定负荷的情况下，在孤网运行的条件下，保证企业内部电网运行安全，达到了改造的预期目的。一、石化企业的自备发电机组孤网运行的重要性 石化企业由于其生产的高危险性，要求其供电必须高度安全。其中，自备电厂的汽轮机的稳定运行和控制是十分关键的。中石化镇海炼化分公司3#电站

3、的汽轮机的控制系统DEH采用的是安全可靠性极高的TMR三重冗余结构的北京康吉森自动化设备技术有限公司的TS3000系统进行控制。 随着近几年来自然灾害，特别是雷电、台风的影响不断加剧，企业外电源的可靠性也受到的严重威胁，因外电网失电导致的大面积失电事故时有发生，这给石化企业的安全构成重大威胁，甚至引发了严重的次生事故。为此，石化企业一般均要求配置双电源供电，普遍采用的方式是地方电网和自备发电机组实现双电源。正常运行时，企业内部电网与地方电网（外电网）相连，在外电网故障时，自备发电机组必须能够维持孤网正常运行，保证企业内部电网（厂用电）的安全。由于在外电网故障切断时，往往会造成自备发电机组负荷大

4、幅度波动，此时需要迅速稳定电网频率，这就对汽轮发电机组控制系统在孤网运行条件下的运行能力提出了更高的要求。 镇海炼化分公司在2004年8月11日 由于石化变化肥305线跳闸，导致1汽轮发电机组处于孤网运行状态，其在甩20MW负荷情况下，由于汽轮发电机组无法恢复稳定运行，造成化肥变35KV正母系统频率下降，终因低周保护动作致使化肥变正母系统所有出线跳闸或失电，导致PX、聚丙烯、加氢裂化装置非计划停工。由此可见，保证自备汽轮发电机组在孤网运行条件下的稳定运行对于石化企业的安全生产至关重要。二、汽轮发电机组控制系统在孤网运行中存在的问题 1、由于企业内部电网与外电网解裂的各种可能性十分复杂，无法给出

5、准确的与外网解裂信号，很多情况下只能通过事件发生后的电能质量参数以及汽机运行参数得知，这给事故处理带来很大难度，往往因为处理不及时造成机组超速或低周波跳车。 2、孤网运行时，机组自平衡能力较差，要求机组具备良好的一次调频能力1。镇海炼化分公司化工部的2台机组，由于原配上海力矩马达式电液控制系统，并配有流量放大器，调节环节多，机组动态响应迟缓，一次调频能力较弱。 3、在与外网解裂的瞬间，为了能快速控制机组转速，常规的控制系统需要人工及时调整负荷设定值。但人工调节往往存在调整慢、随机性较大的问题，可能出现不能快速控制负荷，及时稳定孤网运行工况的情况。 4、超速控制策略设置不够合理。在石化企业生产对

6、自备机组的稳定提出了更高要求。当机组发生甩负荷事件时，不仅要保证机组转速不能超过安全规定值，还需要尽快稳定运行工况，保证厂用电的供给。而目前普遍配置的103超速限制功能（OPC），对于机组在孤网运行状态下的稳定起到很大的破坏作用，在超速过程中反复关闭和开启调速汽门，将进一步加剧电网频率的波动，对于处于孤网状态的机组恢复正常运行极为不利。三、改进的汽轮发电机组DEH控制系统 1、应用先进控制策略，提高机组的一次调频能力（1）针对电网无法准确给出企业内网与外电网解裂时间的问题，实施加速度控制，通过实时计算汽轮机转子的加速度，当其达到某一规定值时，即表明电网负荷发生的大幅度变化，以此来作为信号触发相

7、关的控制策略。（2）当加速度控制起作用后，为了抑制机组超速，加快控制系统响应速度，根据加速度的大小，判别甩负荷的程度，在调速汽门的PID输出指令上附加转速微分作用，加大调节增益，以改善动态响应特性。内修外炼SY 人员管理行为执行手册前 言建立在作业上的管理系统是保证公司整合资源与力量最好的重要的系统，这个系统承载着公司先强而后大的梦想。在做为管理者和领导者的阶段，需要全面提升你自身的管理思考与行为，我们尊重你的才干的同时更在定你的全面成长，相信在内修外炼的过程中，成为更加出色的职业经理人。SY 也会因你的成功而更成功！目录管理人员的基本能力领导力十大方向 业务的管理 如何设定目标 集体决策 分

8、工合作 确立部门的规范 部门内的沟通会议 会议的准备 会议的掌握脑力激荡 报告的处理 资讯的选择 不耻下问 下达命令的方法一 下达命令的方法二4 接纳新员工 5 给予部属正确的评价 6 低成本的激励办法 7 如何接受部属的改善意见 8 整理文件有条不紊 9 培养正确的判断力 如何博得上下级的信赖 公私分明，善待部属 不要对不满的部属妥协 不要让没有自信的人失去希望要把功劳让给部属 培养部属的领导才能 穿着指南保持良好的专业姿势 有效的握手 要善于描述未来21 22 23 24 25 26 27 28 29、303132 33 34 35 36 37 10 11 12 13 14 15 16 1

9、7 18 19演说的秘决20（1） 理想的特质忠诚心、责任感、廉洁、诚实、 专业能力、勇气、坚韧、积极安 定的感情、公正、人情味（2） 专业能力1） 实行分掌业务以提高士气； 2） 在实际工作岗位的办事能力；3） 掌握专门知识外，还应广泛涉猎相关的知识。（3） 组织能力1） 要有知已知彼的精神，不以自我为中心。尤其是关于“人”的洞察与了解“心理成熟”。好的管理者往往大家感受不到他的存在，他是一个制造空气的人。2） 有敏锐的感受力和充沛的活动力，总是神采奕奕。 注重“形气”。3） 善于制定良好的目标，实现目标管理。（4） 协调能力（5） 自律能力1） 自我控制，自我训练。有“训练”与“熟练”的意

10、识。 2） 对自己的行为自我评价，反省蜕变、不断升级。（6） 综合判断力公司1） 做对公司有利的判断； 2） 可透视公司整体的能力；3） 可发现公司内外的问题并具有解决的能力。2 汽轮发电机组控制改造实施的控制逻辑，如图一所示。 1）加速度控制，设置加速度不参与调节区为30003015RPM ；转速大于3015RPM 后正加速度参与控制，当加速度从0 变化到3000/（2TA）时，控制调速汽门的功率PID输出从100%减至到20%。2）负荷跟踪控制，设置当负荷突降10MW且转速大过3015RPM 时，功率给定跟踪实测功率，靠一次调频来调节转速。 图一 2、采用先进的电液转换器，减少系统迟缓（1

11、）采用先进的VOITH 电液转换器代替原有的力矩马达电液转换器，取消流量放大器，提高控制系统的响应速度，降低迟缓率。每个电液转换器分别控制两个高压调门和四个中压调门。（2）取消响应迟缓的高压调门电液转换器伺服卡。改造方案如图二所示。 图二四、汽轮发电机组实施改造后的模拟试验为了验证此次改造工作的效果，必须模拟外电网失电的情况下，考察机组孤网稳定运行的情况。根据镇海炼化分公司孤网运行解裂点的负荷情况分析，在一般情况下，在与外电网解裂时甩负荷不会超过额定负荷的50，因此，按照甩50负荷后，带装置厂用电的方案进行试验。试验步骤及结果如下：第一步：控制精度试验机组孤网稳态运行状态下，转速控制精度由原来

12、的3rpm降到1.5rpm，达到了DEH控制系统设计要求。第二步：一次调频特性试验在机组孤网稳态运行状态下，低负荷时采用大负荷扰动方式，当机组电负荷4.6MW时，增开一台循环水泵，机组在瞬间增加600KW的情况下，汽机转速上下波动的最大幅度小于20r/min，且能迅速稳定，表明控制系统的一次调频能力较好。第三步：实际验证外电网失电后机组的孤网运行能力。2汽轮发电机组带4CFB锅炉厂用电及外网电负荷一共约30MW，机组转速控制平稳，转速波动低于2r/min。通过操作电网装置将2汽机所带外网负荷解列，只带锅炉厂用电负荷，瞬间2汽轮发电机组的负荷从30MW下降至4.6MW，甩掉额定负荷的约50，汽机转速最高升至3124r/min，远小于跳机转速3300 r/min。负荷跟踪和加速度控制策略起作用后，高调门关小后转速下降至2882r/min，再在一次调频的作用下，经过一次振荡就能迅速稳定至3000r/min转入正常运行。如图三