伊拉克巴士拉650MW燃機聯(lián)合循環(huán)擴建項目負荷控制策略

李彩芬

（西安興儀科技股份有限公司，陜西 西安 710000）

1 概述

負荷控制中心是協(xié)調(diào)系統(tǒng)的上位運算單元，其基本任務(wù)是生成系統(tǒng)負荷執(zhí)行指令，統(tǒng)一指揮各子系統(tǒng)同步實施調(diào)節(jié)，保證機組安全、經(jīng)濟運行。聯(lián)合循環(huán)機組協(xié)調(diào)負荷控制中心主要由旁路煙囪煙氣擋板門控制單元、目標負荷單元、負荷指令迫降單元、限速單元、限幅單元、一次調(diào)頻量補償單元、RUNBACK、邏輯控制單元等組成。在燃氣聯(lián)合循環(huán)運行模式下：旁路煙囪煙氣擋板門全開、燃機與余熱機組聯(lián)合運行、主煙囪排煙的運行方式為燃氣聯(lián)合循環(huán)運行模式。燃氣聯(lián)合循環(huán)運行模式時，燃機發(fā)電機組、余熱鍋爐、汽機發(fā)電機組是一個控制的整體。燃機發(fā)電機組是主被控對象，余熱機組為隨動被控對象，汽機發(fā)電機組滑壓運行。在燃氣聯(lián)合循環(huán)運行模式下：（1）并網(wǎng)前燃機本機控制啟動，同期并網(wǎng)；（2）并網(wǎng)后可投入ALR（電廠運行人員的負荷指令）負荷控制；（3）余熱鍋爐升溫、升壓；（4）DEH本機控制汽輪機組啟動，同期并網(wǎng)；（5）汽輪發(fā)電機組并網(wǎng)后，可在ALR（電廠運行人員的負荷指令）方式下，隨燃機負荷調(diào)整， 汽輪發(fā)電機組滑壓調(diào)整負荷；（6）30%燃機額定負荷后，可在ALR方式下或投入ADS網(wǎng)調(diào)控制，調(diào)整燃機-汽輪發(fā)電機組至滿負荷運行。

2 CCS模式投切

2.1 燃機CCS投切

對于2臺燃機分別設(shè)計一組燃機CCS投/切按鈕，運行人員可在HMI上手動操作燃機CCS投入/切除按鈕，并確認。當操作投入按鈕并確認后DCS系統(tǒng)發(fā)出燃機CCS投入請求信號至燃機；當DCS接收到燃機在遠控方式信號時，則該臺燃機進入CCS模式。 燃機CCS切除條件：（1）燃機負荷小于30%或壞質(zhì)量；（2）燃機RB(來自余熱鍋爐)。

2.2 機組CCS投切

HMI上設(shè)計一組CCS投/切按鈕，運行人員可在HMI上手動操作CCS投入/切除按鈕，并確認。

機組CCS切除條件：（1）2臺燃機均退出CCS模式；（2）汽機負荷大于30%；（3）汽機發(fā)電機功率壞質(zhì)量。

3 AGC模式投切

協(xié)調(diào)系統(tǒng)的負荷指令來自兩個方面：一是本機設(shè)定的ALR指令，一是網(wǎng)調(diào)下達的ADS指令。兩指令受系統(tǒng)邏輯控制，由目標負荷切換器T1分選。當判定機組狀態(tài)為AGC方式時，目標負荷切換器T1激勵，選通網(wǎng)調(diào)來的ADS指令；非AGC方式時，目標負荷切換器T1失勵，選通本機運行員設(shè)定的ALR指令。經(jīng)目標負荷切換器選通輸出的系統(tǒng)目標負荷指令稱為ULD1。

系統(tǒng)負荷指令ULD1往往是表達網(wǎng)調(diào)（AGC方式）或運行員(ALR方式)負荷變化意志的階躍變化量。要成為機組可以執(zhí)行的負荷指令，需經(jīng)負荷變化率限制，將其轉(zhuǎn)化成機組能夠承受的緩變、平滑信號。系統(tǒng)負荷變化率是按機組當前出力能力由運行員手動或自動設(shè)定的。經(jīng)最大負荷變化率限制輸出的系統(tǒng)目標負荷指令稱為ULD2。

3.1 AGC投切

當具備AGC投入條件時，運行人員可在HMI上手動操作AGC投入/切除按鈕，并確認。

AGC切除條件：（1）AGC負荷指令壞質(zhì)量；（2）機組不在CCS模式；（3）AGC故障；（4）機組總功率與AGC負荷指令偏差大于10%。

3.2 負荷進行/保持

當機組在CCS模式時，運行人員可在HMI上手動操作負荷進行/保持按鈕，并確認。

當機組剛投入AGC模式時，自動進入負荷進行；當機組CCS模式退出時，進入負荷保持。

4 一次調(diào)頻

一次調(diào)頻補償作用是將機組轉(zhuǎn)速信號經(jīng)函數(shù)轉(zhuǎn)換生成有死區(qū)和限幅的折線函數(shù)信號。當轉(zhuǎn)速信號在一次調(diào)頻死區(qū)范圍內(nèi)時，一次調(diào)頻補償信號為零；轉(zhuǎn)速信號超越一次調(diào)頻死區(qū)范圍后，回路按一定斜率生成一次調(diào)頻補償信號；轉(zhuǎn)速信號超越一次調(diào)頻限幅范圍時，一次調(diào)頻補償信號保持上或下限幅值不變。當機組在AGC模式時，運行人員可在HMI上手動操作一次調(diào)頻投入/切除按鈕，并確認。

一次調(diào)頻切除條件：（1）機組總負荷小于70%；（2）AGC已切除；（3）發(fā)電機頻率壞質(zhì)量。

5 機組負荷設(shè)定

5.1 負荷上下限設(shè)定

負荷上限設(shè)定：當CCS投入時，負荷上限設(shè)定值由運行人員在操作畫面手動設(shè)定，而當CCS退出時，負荷上限設(shè)定值則跟著當前機組負荷加上20MW(限制值的寬度可以調(diào)試時設(shè)定)。

負荷下限設(shè)定：當CCS投入時，負荷下限設(shè)定值由運行人員在操作畫面手動設(shè)定，而當CCS退出時，負荷下限設(shè)定值則跟著當前機組負荷減去20MW(限制值的寬度可以調(diào)試時設(shè)定)。

5.2 負荷變化率設(shè)定

當機組CCS模式時，運行人員可以手動設(shè)定負荷速率，非CCS模式時，機組負荷速率按照5MW/min(即0.083MW/s）進行。

5.3 目標負荷指令

當機組在CCS模式并且非AGC模式，機組的目標負荷指令通過負荷設(shè)定M/A站進行設(shè)定。

當機組不在CCS模式時，機組目標負荷指令跟蹤機組實際總負荷。當AGC投入時，負荷設(shè)定M/A進入自動狀態(tài)，機組目標負荷指令等于AGC負荷指令與一次調(diào)頻量之和。

機組目標負荷指令經(jīng)過負荷變化率及負荷限制得到的最終機組目標負荷指令。

6 機組負荷控制

聯(lián)合循環(huán)機組的負荷控制，主要是由燃機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。汽機負荷跟隨。在本控制系統(tǒng)中，當機組投入CCS模式時，燃機負荷指令通過一個變參數(shù)PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)，此PID的過程值PV是機組總功率，設(shè)定值SP是機組目標負荷指令，PID調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp是根據(jù)投入CCS模式模式的燃機臺數(shù)可調(diào)的（當兩臺燃機均在CCS模式時，Kp值減??；當僅有一臺燃機在CCS模式時，Kp值增大）。當退出CCS模式時，PID的輸出跟蹤總負荷與汽機負荷差值。

PID調(diào)節(jié)器輸出值為2臺燃機的負荷指令，此負荷指令的平均值加上偏置BIAS后輸出給1號燃機實際負荷指令M/A操作站，并通過M/A站輸出至燃機實際負荷指令通道；此負荷指令的平均值減去偏置BIAS后輸出給2號燃機實際負荷指令M/A操作站，并通過M/A站輸出至燃機實際負荷指令通道。

燃機負荷偏置：當2臺燃機均在CCS方式時，運行人員可以手動設(shè)置BIAS；當僅有1臺燃機處于CCS模式時，BIAS強制跟蹤2臺燃機輸出指令差值的平均值。

燃機實際負荷指令M/A操作站（1號燃機和2號燃機相同）：當燃機不在遠控方式時，此M/A操作站輸出跟蹤燃機實際負荷；當燃機在遠控方式且機組未投入CCS模式時，運行人員可通過M/A操作站手動設(shè)定負荷指令至燃機；當機組燃機投入CCS模式且機組也投入CCS模式時，此M/A操作站進入自動狀態(tài)，接收經(jīng)平衡器處理后燃機實際目標負荷指令。

7 燃機增減負荷

對于每臺燃機分別設(shè)置一個燃機增減負荷按鈕，在非CCS模式時運行人員可以手動操作負荷增減。當主汽溫大于538℃或者高壓過熱器出口溫度大于等于482℃，延時30分鐘，DCS發(fā)出減負荷指令至燃機。

8 DCS與AGC接口信號

DCS與AGC接口信號：（1）AGC負荷指令(AI)；（2）AGC負荷指令返回值(AO)；（3）機組總負荷(AO)；（4）AGC請求投入信號(DI)；（5）AGC故障(DI)；（6）AGC許可(DO)；（7）AGC已投入(DO)。