1000MW超超临界机组控制系统新技术的应用解析

1000MW超超临界机组

把握系统新技术的应用姚峻华东电力试验争论院超超临界火电机组研讨会〔2023-09大连〕外高桥三厂1000MW机组系统概况超超临界，

BMCR时，锅炉出口汽压27.9MPa，主汽温/再热汽温605℃/603℃。ALSTOM技术的塔式锅炉+SIEMENS技术的单轴四缸汽轮发电机。100%高压旁路。单台汽动给水泵。外高桥三厂1000MW机组的把握系统承受了一体化的把握系统，DCS、DEH、旁路把握都是SIEMENS的T3000系统。把握器划分依据工艺安排，机组DCS+DEH共21+4对把握器，公用DCS3对把握器。最终的机组DCS的IO点在12500点左右。机组把握系统的技术创新机组疼惜回路中，大量承受了具有智能推断与智能处理的规律回路。协作机组特殊的启动方式，而设计的独特的旁路把握方式。实现了机组FCB功能。新型的节能型协调把握系统的设计与投用。FCB功能的实现FCB的含义和重要意义。外三工程中，有利于FCB成功的系统配置。外三工程中，FCB工况下机组的把握。外三1000MW工况下FCB试验过程及分析。〔1〕FCB的含义和重要意义FCB〔FASTCUTBACK〕，是指火电机组在电网或线路消逝故障而机组本身运行正常的状况下，机组主变出线开关跳闸，不联跳汽机和锅炉，发电机带机组的厂用电运行，汽机保持3000r/min，锅炉快速削减燃料量，凹凸压旁路快速开启，实现机组仅带厂用电的“孤岛运行”。对电网的安全性和机组的牢靠性、可用率具有特殊重要的意义。〔2〕有利于FCB成功的系统配置从热力系统角度而言，维持工质的快速平衡和能量的快速平衡是成功实现FCB的关键。外高桥三厂承受的大旁路设计有利于工质和能量的平衡，在除氧器容量和运行方式、再热安全门的类型、#7高加的运行方式、给水泵汽源内切换的方式等方面也都有利于FCB工况下汽水工质的快速平衡。〔3〕FCB工况下机组的把握FCB功能是完全依靠于机组的把握系统而实现的。FCB工况是发电机组最大的工况扰动，是对整个机组全部的疼惜、调整和程控系统的综合检验。FCB试验前，认真梳理疼惜、调整和程控回路。“细节预备成败”，把握系统中的一些小细节往往预备了FCB的成功是否。比方防止主要辅机消逝跳闸或不正常动作，比方防止信号坏质量或偏差大引起回路切手动，等等。FCB主把握回路DEH的主要任务是维持汽机3000rpm运行；DCS的协调把握回路按RB把握方式执行，快速减负荷至50-55%左右；高旁承受快开指令，几秒后转入与锅炉燃烧率相关的压力把握。〔4〕1000MW的FCB试验过程及分析在FCB试验前，先完成了机组的RB试验和甩负荷试验。在2023年3月15日至3月18日间，外三厂第一台机组连续4次成功地完成了机组的FCB试验。其中3月15日，750MW汽机空转FCB。3月16日，1000MW汽机空转FCB。3月17日，750MW带厂用电的FCB。3月18日，1000MW带厂用电的FCB。2023年3月18日23:59，进展了1000MW满负荷下FCB的试验，试验过程特殊抱负，机组的主要运行参数都比较平稳。机组负荷由试验前的1009MW瞬间至带厂用电的34MW，大约7min后，机组再次并网。1000MW的FCB的参数曲线1

上图是1000MW负荷FCB时，汽轮发电机的转速曲线。最高转速3162rpm，最低转速2951rpm，约45s后转速就趋于稳定。1000MW的FCB的参数曲线

2上图是1000MW负荷FCB时，除氧器/凝汽器水位等的变化。工质的快速平衡从上图可见，FCB后除氧器/凝汽器的水位未消逝大幅波动且较快就恢复平稳。实现了工质及能量的快速平衡。主要缘由如下：①FCB后，高旁快开，后转入压力把握，低旁调整开进入压力把握，高/低旁的压力把握较抱负；另外，调整型的再热安全门动作时间不长且分散水补水很准时。②FCB后，除氧器压力较平滑，这得益于冷再至除氧器调压门的准时翻开，冷再至除氧器调压门的快速动作既对工质平衡特殊有利，同时对稳定除氧器及给水泵的安全运行也很重要。③FCB后，由于低旁喷水调门快速开足，低旁喷水最大时达1000t/h，造成分散水流量最大达2942t/h，备用凝泵准时自启动，8min20s后又自动恢复单台凝泵运行，凝泵出口调门调整准时，整个分散水系统工作正常。1000MW的FCB的参数曲线

3上图是1000MW负荷FCB时，锅炉的水动力及分别器出口温度的变化。锅炉的水动力及分别器出口温度的分析从上图可见，FCB发生后，代表锅炉煤水比及局部反映水动力工况的分别器出口温度变化较平滑，始终保持在比较适宜的过热度范围，这对直流锅炉在极端工况下汽温的走势是最关键的。主要缘由如下：①机组的把握系统充分考虑了动态煤水比的关系，给水指令与燃料指令匹协作理，包括跳磨的时间间隔都经过了比较准确的测算。②FCB发生时高旁翻开使得#7高加的汽源照旧存在，#7高加照旧保持运行，锅炉进水温度减小并不明显。③由于给水泵汽源切换比较平滑，整个FCB过程中给水泵转速在受控状态，给水流量因小汽机缺汽的影响较小。影响FCB成功是否的几条关键因素保证工质平衡。关键是旁路需快开，必要时包括中压安全门翻开，且能保证凝汽器入口不超温。保证能量平衡。关键是锅炉在大幅快减负荷后，燃烧稳定，煤/水比不明显失调。汽机能维持住3000RMP，不超速，转速把握动作准确。小汽机汽源切换要成功，否则再发生汽泵跳闸就比较困难了。新型协调把握系统的设计与实施外高桥三厂1000MW机组运行中汽机调门始终全开，纯滑压运行的机组，无节流损失，经济性最优，但负荷调整响应最差。为了满足电网AGC变负荷的速率要求，外高桥三厂承受了基于分散水节流的新型节能型的协调把握系统，该技术在国内属于首次应用，并已在外三厂#7/#8机组获得很大的成功。基于分散水节流的变负荷过程加负荷时，减小分散水流量，使进入低加的抽汽量削减，机组发电功率增加。此时除氧器水位下降，凝汽器水位上升。减负荷时，增加分散水流量，使进入低加的抽汽量增加，机组发电功率削减。此时除氧器水位上升，凝汽器水位下降。分散水节流的对象特性试验〔1〕上图是外三#7机组850MW负荷，凝泵出口调门阶跃变化时，机组负荷及除氧器/凝汽器水位的变化。分散水节流的对象特性试验〔2〕通过分散水节流的对象特性试验，当凝泵出口调门从43%关至30%左右，机组负荷在30秒左右从850MW增至865MW〔增加了15MW〕，且能维持一段时间，这说明分散水节流对负荷的快速响应是有效的。我们在外二厂900MW机组也得到相像的试验结论。基于分散水节流的协调把握系统分散水节流技术主要是解决变负荷初期的负荷响应，能够改善由于锅炉侧的滞后而产生的的负荷响应的延时。最终的负荷响应照旧需要锅炉侧燃烧率的变化，所以锅炉侧的协调把握策略照旧特殊重要，而且需要与分散水节流技术相配套。外三#7机组加负荷曲线〔850→950→1000MW〕外三#7机组减负荷曲线〔1000→800MW〕投用与未投用，机组负荷响应的比较。新型协调把握系统用于一次调频新型节能型的协调把握系统的投用〔1〕首先需要对除氧器、凝汽器、低加水位回路、补水把握等回路进展一番较大的设计改进与重新调整。锅炉侧燃料、给水等的把握策略的修改和完善，需要与基于分散水节流技术相配套。

新型节能型的协调把握系统的投用〔2〕通过大量的现场试验，该新型节能型协调把握系统获得很大的成功。

在汽机调门始终全开的工况下，实际负荷根本与1.5%