铁岭发电厂5#机组CCS调试试验及研究

朱小娟

(沈阳工程学院 自动化学院,辽宁 沈阳 110136)



铁岭发电厂5#机组CCS调试试验及研究

朱小娟

(沈阳工程学院 自动化学院,辽宁 沈阳 110136)

通过对铁岭电厂协调控制系统的调试，最终要使其协调系统能够正常投入自动运行并满足运行要求。同时，也要确保协调系统的调节品质达到验收要求，要求有较强的抗扰动能力，并提高机组自动化水平。试验结果分析表明，协调系统各种控制方式的调节品质均达到了部颁标准要求，能够满足机组的安全稳定的运行要求，系统抗扰动能力较强。

协调控制系统；调试； 试验；调节品质

1　系统功能概述

华电铁岭2×600MW燃煤机组5#机组锅炉是哈尔滨锅炉有限责任公司设计制造的，由日本三菱重工业株式会社提供技术支持。锅炉是超超临界式变压运行直流锅炉，采用П型布置，单炉膛，受热面全悬吊结构，平衡通风，固态排渣，高强螺栓连接全钢结构，锅炉设有固定膨胀中心[1]。汽轮发电机组由哈尔滨汽轮机有限责任公司制造。DCS采用I/ASeries控制系统，由福克斯波罗公司提供。汽机控制系统由福克斯波罗公司提供。

协调控制系统(CCS)采用福克斯波罗公司的I/ASeries分散控制系统，控制技术先进，系统组态灵活，且具有较高的可靠性。DCS供电电源为交流220V，由电气以双回路供电方式提供交流电源，具有较高的安全性和可靠性。

协调控制系统所采用的变送器均为电容式智能变送器。机炉协调控制系统(CCS)为大型火力发电厂的主要控制系统，它将锅炉和汽轮发电机组作为一个整体来进行控制。CCS负责协调锅炉控制系统与汽轮机控制系统的工作，最终消除锅炉和汽轮机在动态特性上的差异，使机组不仅能够适应电网负荷变化的需求，尽最大可能发挥机组调频、调峰的能力，而且能够保证机组的安全经济平稳运行。机炉协调控制系统直接作用的两大对象是锅炉主控制系统和汽轮机主控制系统，然后再由这两大主控系统分别去控制各自的子系统，如锅炉燃烧控制子系统(MCS)、锅炉给水控制子系统(MCS)和汽轮机电液调节控制子系统(DEH)等。

该机组协调控制系统共设计有3种自动调节方式，其内容如下[2]：

1)机跟炉自动方式，即锅炉手动，汽轮机自动调压；

2)炉跟机自动方式，即汽轮机手动，锅炉自动调压，并接受负荷前馈；

3)机炉协调方式，即锅炉、汽轮机均参与压力和功率调节，同时参与一次调频。

在机组首次带大负荷，协调系统即投入自动。在168h试运期间，协调系统调节品质良好，系统抗扰动能力较强，受到了运行人员的好评。

2　调试依据的标准

该协调控制系统调试依据有关标准如下：

1)电力部电建[1996]159号《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程(1996年版)》；

2)电力部建设协调司建质[1996]111号《火电工程调整试运质量检验及评定标准》；

3) 国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》；

4)部颁《电力基本建设工程质量监督规定》；

5)I/ASeries控制系统相关资料。

CCS调试试验必须遵守以上文件中的标准和要求。

3　调试的目的

5#机组协调控制系统调试须达到以下目的：

1)所设计的协调控制方式如机炉协调、锅炉跟踪、汽轮机跟踪和手动控制方式全部可用；

2)所设计的协调控制方式之间的切换过程应平滑和无扰动 ；

3)协调控制系统的其他功能(如负荷指令给定方式切换、负荷指令闭锁功能、机组自动减负荷功能等)正常。

通过对协调控制系统的调试，最终要实现协调系统能够正常投入自动运行方式并满足运行要求，同时要确保协调系统的调节品质达到《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程(1996年版)》要求，并要求有较强的抗扰动能力，提高机组的自动化水平。

投入方法：先投入各子系统，各子系统稳定后再投入协调控制系统。

4　试验过程

4.1静态调试

1)接线检查

系统接线检查主要包括各盘、台、柜间的接线检查，机柜与现场一次检测元件间的接线检查，机柜间通讯电缆安装的正确性检查，协调系统与DEH及ADS系统接口检查，机柜与各执行器间接线检查，各电气量信号检查等。

2)绝缘检查

强电回路绝缘检查用500V绝缘测试表进行测试，其线间及对地绝缘电阻均大于20MΩ。

弱电回路绝缘检查用500V绝缘测试表进行测试，其线间及对地绝缘电阻均大于2MΩ。

由于电容式变送器不允许用大于250V的绝缘测试表对其进行绝缘测试，因此在进行该项检查过程中，用万用表代替，测试结果为其线间及对地电阻均大于2MΩ。

3)管路连接的正确性检查

该检查项目主要包括各变送器取样管的正确性检查等。

4)DCS系统接地检查

在DCS系统受电前，对DCS系统接地回路进行检查，其接地方式符合厂家要求，接地电阻小于1Ω，符合厂家要求标准。

5)I/O通道及接线测试

试验目的：检查各数字量I/O信号动作的正确性，检查各模拟量I/O信号的精确度及其量程。

试验方法：输入信号在就地用信号发生器模拟信号或用短接线短接信号，检查通道、接线与控制画面、控制系统相对应，并核对量程正确无误；输出信号在操作员站输出，检查就地设备动作正确无误。

6)静态参数的整定

主要包括各模拟量信号的量程及单位设置、燃料量等信号的标幺、RB速率设置等。

首先检查协调系统实际组态与设计相符；然后检查协调控制系统的控制策略应满足热力系统要求；最后进行各PID调节器方向性检查，以及各信号的跟踪设置检查。

4.2动态试验

1)协调系统与DEH、ADS等系统接口信号动态传输试验：经检查信号传输及量程设置均正确。

2)协调系统与各电气量信号的动态传输试验：经检查结果均正确无误。

3)协调系统各PID跟踪检查：检查结果正确。

4)RB逻辑试验：进行了RB逻辑模拟试验，试验结果为正确。

5)协调系统与燃料系统信号动态传输试验[3]：试验结果为正确。

6)模拟闭环试验：①确认各基本单元调试完成，主要检查各一次元件校验完成且回路正确并保证计算机设置量程、单位与设计相符，各给煤机调试完成且能实现远方操作；②检查系统控制策略符合热力系统设计要求，当静态参数设置完成，与其他系统(FSSS、SCS、DAS、DEH等)的接口试验完成[4]；③在上述各项任务完成后，对自动调节系统进行切/投自动试验，为无平衡、无扰动切换；④在自动状态时模拟各被调量变化，检查PID作用方向及执行器动作情况；⑤试验结果应该满足热力系统要求；⑥在模拟满足各项切手动条件时，要求调节系统能够自动地从自动状态切换到手动状态，设置跟踪的信号能够实现正确的跟踪；⑦进行各逻辑量回路检查试验。

5　动态投入

首先，根据经验或理论计算值初步整定PID等动态参数；然后，在相应热力系统运行后将其自动调节系统投入自动方式；最后，进一步调整动态参数使自动调节品质达到最佳。

根据系统的可能性进行内、外扰试验，在保证自动调节品质满足要求的前提下适当调整动态参数以提高自动调节系统的抗扰动能力[5]。

在机组首次带大负荷时即投入了协调控制，经过了较长时间的运行及变工况扰动，调节品质良好，机前压力静态偏差小于0.1MPa，并经过了大负荷扰动试验的考核(负荷扰动量为90MW，负荷变化率为15MW/min)，调节品质良好[6]。

6　试运结果分析

6.1自动投入情况

所有已投入自动回路的调节品质均达到了部颁标准要求,能够满足机组及各辅机的安全稳定运行及变负荷的要求,自动投入率为100%，试验曲线见图1所示。

图1　机炉协调调节曲线

6.2负荷扰动试验情况

于2015年6月22日进行负荷扰动试验，在变负荷试验过程中经受2个工况、负荷扰动量为90MW、负荷变化率为12MW/min的考验。在试验过程中压力最大调节偏差<±1.0MPa，功率调节偏差<±10.0MW，各参数完全符合网调要求,试验曲线见图2和图3所示。

图2　机炉协调升负荷调节曲线

图3　机炉协调降负荷调节曲线

7　结　论

通过对自动调节品质分析可以看出，协调系统各种控制方式的调节品质均达到了部颁标准要求，能够满足机组的安全稳定的运行要求，系统抗扰动能力较强。值得说明的是，在此试验动态优化中，协调系统完全适合该机组的特性，抗干扰能力较强，经受住了时间的考验和大负荷扰动的考验。

[1]刘禾,白焰.火电厂热工自动控制技术与应用[M].北京：中国电力出版社,2009.

[2]禹红杰.火电机组协调控制系统研究[D].保定:华北电力大学,2010.

[3]丁伟.新型DCS组态软件实时数据库研究与开发[D].济南：山东大学，2009.

[4]吕颉栋.330MW机组协调控制系统的优化设计与实现[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2009,5(2)：146-149.

[5]王绪论.火力发电厂AGC协调控制优化设计研究[D].南京：东南大学，2008.

[6]BELYAKOVII.Supercriticalpressureboilerasthefutureofthermalpowerplantdevelopment[J].Teploenergetion,1995(8):9-12.

(责任编辑魏静敏校对张凯)

CCSDebuggingTestandResearchof5#UnitinTielingPowerPlant

ZHUXiao-juan

(SchoolofAutomationControlEngineering,ShenyangInstituteofEngineering,Shenyang110136,LiaoningProvince)

Thepurposeofthecoordinatedcontrolsystemdebuggingof5#UnitinTielingPowerPlantisultimatelytoachievethecoordinationsystemcannormallyputintoautomaticoperationmodeandmeettheoperationrequirements.Atthesametime,itistoensurethattheregulatequalityofthecoordinatesystemcanmeettheacceptancerequirementswithstrongerdisturbancerejectionabilitytoimprovetheautomationlevel.Analysisoftheresultsshowedthatthequalitiesofthecoordinatesystemwithvariouscontrolwayscouldmeetthedepartmentalstandardandtherequirementsoftheunitsafeandstableoperation,andthesystempossessedastrongdisturbancerejection.

Coordinatedcontrolsystem;Debugging;Test;Regulatequality

2016-01-04

朱小娟(1977-)，女，陕西安康人，讲师，硕士。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.03.013

TP273

A

1673-1603(2016)03-0254-04