深度调峰模式下给水系统优化研究与应用

引言

某电厂一期为2×330Mw流化床机组,给水系统由除氧器、2台给水泵组、给水泵再循环、高加及相关阀门组成。给水系统配置2台60%额定功率电动给水泵,采用液力耦合器勺管对给水流量进行控制。

为满足电网公司深度调峰及电厂节能管理工作要求,低负荷时,要求两台给水泵一台运行,另一台旋转备用,运行人员长期手动操作,给机组安全带来了严重影响,并且单泵运行过程中主泵跳闸后,另一台泵无法快速联启,不能快速保证锅炉给水流量。为解决这些问题,对给水系统控制方法及控制策略提出了更高的要求,为此,电厂组织开展给水系统运行期间给水泵自动旋转备用及自动并泵控制逻辑研究,并在电厂中成功应用,取得了较好的效果。

1机组深度调峰后给水系统存在的问题

2018年1月份发行的新版西北电网"两个细则"试运版新增了考核项,加大了考核分值,提高了考核指标:同时,大量新能源接入电网,要求机组负荷响应速率更快并具有深度调峰能力。在"两个细则"的严格要求和燃煤市场日趋紧张,无法保证设计煤质或接近设计煤质的情况下,为更好地适应"两个细则",减少电网对该电厂的考核,获得更多的电网补偿,提高公司经济收益率,电厂开展了深度调峰优化工作,机组在30%~50%额定负荷时,给水系统单泵运行。目前,机组深度调峰模式下,给水系统控制存在以下问题:

(1)机组在30%~50%额定负荷时,两台给水泵运行,电耗较高,机组运行经济性差,单泵运行可以降低约1.5%电耗率。

(2)机组在30%~50%额定负荷时,为保证经济性,运行人员手动退一台泵至旋转备用,频繁操作风险较高。

(3)机组深度调峰后,负荷在30%至100%区间变动,且升降负荷由电网调度进行控制,无法保证旋转备用泵及时启动并泵,无法保证高负荷下锅炉给水流量。

(4)给水泵旋转备用时,运行主泵跳闸后,旋转备用泵无法快速联启保证锅炉给水流量,导致机组跳闸。

为解决以上问题,电厂组织开展给水系统运行期间给水泵自动旋转备用及自动并泵控制逻辑研究工作。

2机组深度调峰后给水系统逻辑设计

2.1给水泵自动旋转备用逻辑设计

为减少运行人员操作工作量,给水泵自动旋转备用采用运行人员一键操作方式,即:当给水泵自动旋转备用允许条件满足时,逻辑自动提示运行人员给水泵可以旋转备用,运行人员随时可以点击"旋转备用"按钮,逻辑将自动执行给水泵旋转备用程序。

给水泵自动旋转备用允许条件为:机组负荷<60%额定负荷:A、B电动给水泵勺管均在自动控制方式:机组并泵过程已结束,两台给水泵均在自动状态(以下简称"机组无并泵标志"):给水泵自动旋转执行逻辑已结束,该泵已在旋转备用状态(以下简称"无自动旋转备用标志"):A、B电动给水泵均运行:A、B给水泵再循环在自动状态,如图1所示。

运行人员通过画面手动按下A或B电动给水泵"旋转备用"按钮,逻辑执行自动旋转备用程序。以B泵为例介绍自动旋转备用动作步序如表1所示。

2.2给水泵自动并泵逻辑设计

给水泵自动并泵采用运行人员一键并泵操作方式,当并泵条件满足时,为满足给水流量,机组负荷大于50%额定负荷时,逻辑自动提示运行人员可以开始并泵,但要求运行人员在机组负荷为50%~60%额定负荷之间时,必须完成并泵,建议运行人员在50%额定负荷开始并泵。运行人员点击"并泵"按钮,逻辑将自动执行给水泵并泵程序。

给水泵自动并泵允许条件:机组实际负荷大于50%额定负荷:A、B电动给水泵均运行:旋转备用泵液耦勺管阀位小于30%:主泵勺管在自动状态:机组无并泵标志:机组无自动旋转备用标志,如图2所示。

运行人员通过画面手动按下A或B电动给水泵"并泵按钮",逻辑执行自动并泵程序。以A泵为例介绍自动并泵动作步序如表2所示。

2.3给水泵中停旋转备用和并泵逻辑设计

为保证逻辑执行过程中机组出现异常情况需停止程序,画面设有"手动复位"按钮,紧急情况下,运行人员可以操作"手动复位"按钮,停止程序,勺管开度保持不变,保证给水最小扰动。

旋转备用和并泵逻辑执行过程中出现以下情况时,程序自动复位:

(1)一台给水泵跳闸:

(2)汽包水位偏差大(士80mm):

(3)给水泵联锁信号:

(4)给水泵旋转备用或并泵程序结束。

2.4给水泵旋转备用状态下联锁逻辑设计

给水泵旋转备用时,为保证主泵跳闸旋转备用泵能够及时给水,旋转备用泵设计联锁投运功能,画面中设置有"联锁投/退"按钮,联锁按钮投入后联锁功能才起作用,运行人员通过画面手动投、退。

给水泵勺管联锁投入允许条件:主泵运行且主泵勺管联锁未投入:机组负荷在60~200Mw之间:对应给水泵旋转备用。

给水泵勺管联锁退出条件:运行人员通过画面手动退出勺管联锁:勺管在自动状态联锁自动退出。

旋转备用给水泵勺管联锁投入后,当主泵跳闸旋转备用给水泵将联锁启动。

以A泵为例介绍给水泵旋转备用状态下联锁逻辑动作步序如表3所示。

3试验优化与应用

对该电厂其中一台机组进行自动旋转备用及并泵试验,自动旋转备用试验过程:B泵作为主泵,将A泵旋转备用,运行人员根据自动旋转备用条件,手动点击"自动旋转备用"按钮,在自动旋转备用过程中给水流量由506t/h变为509t/h,总给水量波动小于5%,汽包水位由-7.6mm变为2.5mm,满足汽包水位波动在士50mm范围内的要求。自动旋转备用试验曲线如图3所示。

并泵试验过程:B泵作为主泵,A泵在旋转备用状态,运行人员根据并泵条件,手动点击"并泵"按钮,A泵自动并泵,并泵过程中给水流量由550t/h升至574t/h,总给水量波动小于5%,汽包水位由12.7mm下降至7.3mm,满足汽包水位波动在±50mm范围内的要求。并泵试验曲线如图4所示。

旋转备用给水泵联锁启动试验过程:以B泵作为主泵,A泵在旋转备用状态,且A泵"联锁"按钮投入,运行人员就地手动按B泵"事故按钮",使B泵跳闸:此时A泵勺管自动加指令至B泵跳闸前勺管指令(53%)后投自动,再循环阀关闭。给水流量由540t/h变化至532t/h,汽包水位由7.1mm下降至3.4mm,2min后水位上升稳定在±20mm以内,联锁动作后各参数波动幅度满足现场控制要求。旋转备用给水泵联锁启动试验曲线如图5所示。

4结语

某电厂通过对给水泵自动旋转备用及自动并泵控制逻辑的研究与应用,实现了负荷为30%~50%额定负荷时,给水系统单泵运行,使厂用电率减少了1.5%:同时解决了运行人员手动频繁操作等问题,提高了机组运行的自动化水平及安全性、经济性。