浅谈东汽350MW超临界机组甩负荷DEH控制优化马正军

浅谈东汽350MW超临界机组甩负荷DEH控制优化马正军

马正军申亚宁

（西北电力建设工程监理有限责任公司西安市长乐西路3号710032）

摘要：结合陕西铜川美鑫锦阳电厂2×350MW超临界汽轮机冲机过程以及甩负荷试验，针对甩负荷OPC动作后转速下降过大；DEH转速调节稳定转速至额定转速时间长的问题提出有效的控制策略，转速下降过大有效得到解决。

关键词：超临界汽轮机组；甩负荷；汽轮机转速；DEH

甩负荷试验是考核汽轮机调节系统动态特性，测取动态过程有关参数的过度过程曲线，验证调节系统和超速保护控制系统OPC的品质，计算特征值。

1.概述

陕西铜川美鑫锦阳电厂2×350MW工程，其中汽轮发电机由东方电气集团东方汽轮机有限公司制造，汽轮机为超临界、一次中间再热、两缸两排汽、单轴、表面式间接空冷凝汽式汽轮机，其型号为NJK350-24.2/566/566。汽轮机具有七级非调整抽汽，给水泵汽轮机排汽进入主机凝汽器。DEH控制系统采用上海艾默生过程控制有限公司的OVATION控制系统。

2.东汽DEH关于OPC保护的设计

OPC保护即103%超速保护，是汽轮机超速保护的第一道防线，转速升到103%额定转速时，关闭高压调阀以及中压调阀，使机组维持额定转速，避免继续升速造成遮断停机。东汽350MW汽轮机设计类似于600MW机组取消原有OPC电磁阀，当OPC保护动作后使得所有调阀的快关电磁阀动作实现快关，同时所有调阀的伺服阀模拟量指令置0，其中共设计有3路OPC保护分别为：

2.1DEH逻辑当中判断没有进行超速试验或者转速通道无故障的情况下实际转速高于103%额定转速，即转速高于3090rpm时OPC动作，当转速小于3086rpm时OPC信号复位。

2.3DEH继电器柜内硬回路甩负荷预判保护，功能和DEH逻辑中甩负荷预判功能相同。

3.OPC复位后汽轮机转速控制策略

本工程汽轮机采用中压缸启动方式，机组冲转以及并网带一定的负荷，全部由中压调门进行控制，当负荷大于切缸负荷时，手动选择切缸按钮进行缸切换，此时高压调阀根据总流量指令缓慢开启，旁路系统由运行人员缓慢退出运行后切缸完成。

3.1汽轮机冲机过程

汽轮机首次冲转1500rpm中速暖机，升速过程中转速能够很好的跟随转速设定值，转速到达1500rpm后超调20rpm，并长时间偏高，经过优化PID参数后效果有所好转，暖机结束后目标转速3000rpm，转速设定值根据升速率增加，而此时随着中压调门的开启实际转速并没有发生变化，最大转速偏差500rpm后转速快速响应最终稳定于3000rpm。经过对此次冲机过程中转速与中压调门开度曲线分析，发现中压调门线性度不好，开度介于15%-27%之间时转速未发生变化，调门开度离开此区间后转速能够有效的响应，这样也很好的解释了1500rpm中速暖机时转速超调后长时间偏高及升速3000rpm过程中转速响应过慢后快速响应的情况。此分析结果再后续的启动中得到了很好的验证。

3.2转速控制策略

并网前或者发电机解列后由DEH转速PID控制转速，当OPC信号动作后，总阀位指令置0，关闭高压调门及中压调门，同时PID输出跟踪至0。当OPC信号复位后释放调节汽门指令，此时转速通过PID调节最终稳定于转速设定值。主要逻辑如图3。

图4甩50%额定负荷转速曲线

4.2甩100%额定负荷试验结果

2016年06月06日04时33分，美鑫锦阳电厂二号机组进行了甩100%额定负荷试验，汽轮机最高飞升转速3178rpm，OPC动作1次，最低转速降至2930rpm，转速稳定至3000rpm所用时间为2分58秒。

记录曲线如图5.

红色--------转速实际值

绿色--------解列信号

浅蓝色-----OPC信号

深蓝色-----高压调门开度

紫色--------中压调门开度

图5甩100%额定负荷转速曲线

4.3试验结果分析

由图4知发电机解列瞬间转速飞升，OPC动作，转速最高至3124rpm，所有调门关闭，转速降至3010rpm时调阀缓慢开启，调门持续开启的过程中转速继续下降至2680rpm后开始回升最终稳定于3000rpm。此次试验虽然满足转速飞升不大于5%的结果，但是对于50%额定甩负荷转速飞升过高，稳定时间长、最低转速至2680rpm，经过曲线分析，发电机解列瞬间，甩负荷预判逻辑未及时动作，此次试验OPC动作是由于转速高于3090rpm超速保护动作，经过检查图2逻辑中负荷大于15%后的反延时功能块中未设置延时时间，导致解列瞬间实际负荷值消失，逻辑在同一个扫描周期内未检测到甩负荷预判逻辑触发条件满足，因此增加反延时时间2s，同时送至DEH继电器柜负荷大于15%信号增加反延时2s。

转速下降过程中调门开启，但是由于高压调门的预启阀的开度为21%，及中压调门在15%-27%开度区间不能有效的调节转速，致使转速下降至2680rpm，最终稳定至3000rpm的时间偏长。结合之前启动冲机过程及OPC超速保护试验时的各项参数，总流量指令45%时高压调门预启阀能够打开，维持3000rpm时的总流量指令为40%左右，因此在转速控制逻辑中增加OPC信号消失后，实际转速小于3050rpm置总阀位指令至30%，2s中后转速控制PID参与调节，逻辑如图6所示。

通过对DEH逻辑优化后进行100%额定甩负荷试验时转速最高飞升3178rpm，OPC动作一次，最低转速2930rpm，转速稳定时间2分58秒，在甩50%额定负荷的基础上转速控制明显提高，很好的抑制了转速飞升并能够快速的稳定转速，解决了甩负荷后快速并网的问题。

图6转速控制逻辑

5.结束语

陕西铜川美鑫锦阳电厂甩负荷试验充分验证了正常运行工况下出现发电机解列大的工况扰动，DEH控制能够快速稳定汽轮机转速，特别是发生在用电高峰期时能够做到不停炉、不停机，快速稳定转速，能够快速并网带负荷

参考文献：

[1]火力发电建设工程机组甩负荷试验导则DLT1270-2013

[2]孙维东，李亚茹600MW超临界机组DEH系统甩负荷控制的关键点，江苏电机工程

[3]美鑫锦阳电厂二号机组甩负荷