1000MW发电机组热控调试中存在的主要问题及对策
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摘要：当前，火力发电机组正朝着大容量、高参数方向发展，机组类型多以超临界机组为主，随着各发电集团公司对机组效率要求的进一步提高，1000mw超超临界机组也开始不断引入。
中图分类号：TM31文献标识码： A
引言
建设大容量、高参数的1000MW超超临界机组是转变电力发展方式、调整电力结构、优化电力布局的重要举措，符合国家能源产业政策，但由于单机容量较大，一旦故障跳闸可能会对电网安全运行、电力可靠供应、发电设备安全带来不利影响。目前国内最早涉足于1000MW超超临界机组设计的单位是华东电力设计院，通过在实践中研究，在工程设计方面积累了一些经验和体会，本文对于超超临界机组热控设计与调控进行一些特殊考虑：主要热力系统的热控设计、热控主要检测仪表选型、DCS的选择与配置和调试、DEH系统调试等。
主要热力系统的热控设计
所有热控设计工作的基础是P&ID。如在玉环电厂工程的设计准备阶段，热控设计对外高桥二期热力系统进行了研究，并多次现场查看其实际运行状况，对设计中各方面的细节问题进行了解。同时，还组织专业设计人员到国外考察并交流百万等级超超临界机组的设计经验。
热控主要检测仪表选型
1.1 热电偶、热电阻
由于超超临界机组的参数较亚临界和超临界机组均有较大程度的提高，原国内热电偶厂家用于高温、高压测量的13型热电偶的适用参数为565℃/29.4MPa，对于主蒸汽、热再热蒸汽管道上的温度测点，热电偶套管的材料选择是一个值得考虑的问题。目前国内对异种钢的焊接均需进行特别培训和工艺评定，程序较复杂，所以尽可能避免异种钢焊接。
1.2 变送器
现场检测仪表中变送器占了很大的比例，因此，控制性能与机组过程检测和产品选型密切相关。一般，超超临界机组的管道压力比较高，在给水管道压力变送器和对主蒸汽选型时应选305lT型。
DCS的选型与配置
DCS的性能与控制系统硬件(包括系统软件、网络)和工程应用软件设计两方面相关。随着计算机硬件和网络通信技术的发展，各DCS厂家在硬件方面的差距正在缩小，而工程设计能力方面还存在差异。
国内百万千瓦超超临界机组工程设计经验尚且不足，就要和国外主流DCS厂商就百万千瓦等级超超临界机组的控制系统设计、控制策略进行交流。 DCS设计中需注意的另一方面就是控制器数量的确定。由于各DCS的控制器在系统软件、硬件、系统网络及功能块设计、工程实际设计等多方面存在差异，各DCS厂家在投标中提供的控制器数量差异也很大。
1、控制器扫描时间优化
引起部分逻辑的功能发生变化，一般是在控制器扫描时间优化调整后发生变化，如现场反馈收到时间有关的逻辑、Keyboard功能块脉冲指令信号，在调试过程中进行修改。因此在逻辑设计前期要把控制器扫描时间优化工作完成，相关逻辑错误才能尽早通过调试被发现。
2、控制器失电恢复出现异常
在对机组调试过程中，若发生OVATION系统主备控制器同时失电后再上电这种问题，发现部分信号点处在强制状态或扫描停止，一般有主要有以下两个原因：
1)在主备控制器失电前，如果有点处在强制状态或扫描停止，当控制器重新上电后,这些点仍会保持原状，因为之前这些状态将保存到闪存中。
(2)在定义点时,选择了period save选项，并下装到控制器，之后又取消该选项。对这种情况，一般是格式化控制器闪存卡，关掉主备控制器，重新下装控制器。
三、DEH系统调试
DEH控制系统主要采用T-3000控制系统，主要包括负荷控制、汽机转速和汽机辅助系统控制，汽轮机实现了一键启动控制。DEH系统调试主要存在的问题包括：负荷控制闭锁、汽机主保护模拟量信号偏差大、负荷和压力控制器频繁切换等。
汽轮机DEH的范围包括：为了有利于汽轮机控制的汽轮机相关辅助系统的完整性，在一定程度上增加DCS与DEH接口点的数量。所以在实际设计中还是保留了DEH的操作员站和打印机设备，这对集控室操作台的布置会造成一些麻烦。
四、压力和负荷控制器切换
负荷和压力控制器DEH控制系统出现频繁切换的现象,主要原因经分析有以下两点：
(1)在初压控制方式下,根据锅炉指令BID对压力设定值换算，在增减煤量过程中，必须手动BID增减,确保设定值与主汽压力基本保持一致，若主汽压力长时间偏大，压力控制器输出会逐步上升,最终大于负荷控制器输出，小选模块会将压力控制回路切至负荷控制回路,也会出现来回切换。出现以上情况，可手动减BID输出，使设定值与主汽压力基本一致后,压力控制器输出会逐步减小，又会自动切到初压控制方式。
(2)在升负荷过程中发生控制器切换的原因是负荷设定值和最大负荷设定值过于接近。在初压控制方式下负荷设定值跟踪实际负荷，负荷控制器的输出由实际负荷与负荷设定值进行PID运算得出,当负荷升高时，由于跟踪作用负荷设定值也会升高，却被较小的最大负荷设定值限制住，造成突然降低了负荷控制器的输出。根据小选后负荷和压力控制器选择输出，然后控制器输出切换至负荷控制器，小选后的控制器输出就在压力和负荷两个控制器之间来回切换。针对以上情况，可将负荷设定值比最大负荷设定值设得小一点。
五、模拟量控制系统的调试
1、机组协调控制
DCS和DEH有关协调控制接口方式参考了华能玉环电厂，将DCS系统送至DEH系统的两个信号，负荷设定值从本地切至负荷控制和CCS命令切至初压控制命令改为脉冲信号，DEH收到命令对其自动切换。要整定主汽压力滑压曲线,即锅炉指令BID对应的主汽压力设定值;调整BID对应的给水流量和煤量指令，以及锅炉前馈指令BIR，主要包括给水流量BIR、煤量BIR等。如果主汽压力高，发电机有功上升，汽机DEH为了控制功率，就会关小调门，从而主汽压力被进一步抬高。因此应采取措施进行改进，主要有以下机电：
(1)修改CCS至DEH压力设定切换速率，当汽机DEH由负荷控制方式切至初压控制后，压力设定由实际压力跟踪值切为根据MWD或BID滑压曲线的压力设定，将切换速率改为0.03MPa/s。
(2)尽量避免锅炉手动控制压力、汽机就地负荷控制的运行方式；不在协调控制方式下，机组必须在主汽压力偏差较小的情况下将汽机DEH切至初压控制方式进行切换。
2、汽温控制
直流炉过热器汽温引入了过热度和水燃比控制，水燃比温度控制对象为二级过热器出口温度；水燃比控制采用顶棚过热器出口温度偏差作为被控制量前馈信号；取消二级过热器减温水流量控制PID回路，增加二级过热器汽温串级PID控制。通常情况下由于一级过热器汽温控制器AB侧未分，给汽温调节带来不便，这是因为在调试过程中，发现二侧汽温偏差较为严重，为此就要进行修改一级过热器汽温控制的逻辑，按照AB侧控制分别进行。
六、机组保护
为确保给水指令为零及防止汽轮机进水，为了给水泵跳闸的要求MFT逻辑中需增加MFT动作。由于超临界直流炉对给水的严格要求，主要在锅炉主燃料跳闸保护中增加了锅炉断水保护。ETS保护的较常规设计增加了不少主要内容，如发电机定子线圈由于进水温度变高；发电机定子冷却水流量低；发电机励磁机热风温度高；发电机冷氢A、B温度高；发电机A、B侧漏液液位高；发电机励端、汽端及励磁机轴瓦温度高。
与常规设计相同，机组保护主要包括汽轮机紧急跳闸保护和锅炉主燃料跳闸保护两部分。ETS由汽轮机制造厂配套提供，采用独立的控制装置完成，MFT保护逻辑由DCS的炉膛安全监控系统子系统中一对独立的控制器完成。
结语：通过机组的投运调试，对机组热控系统出现的问题进行了认真的分析研究，提出了切实可行的改进方案，从而进一步提高了超超临界机组自动化水平。
参考文献
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