范海東 （1979 -）

男，浙江臺州人，畢業于上海電力學院自動化專業，主要從事電廠熱工自動化工作。

摘要：真空是機組運行監視的主要參數之一，它關系到機組的安全運行，決定了機組的理想焓降、發電效率和出力能力。在以往的機組控制中，僅把真空作為機組的保護參數，而沒有將真空變化對控制參數的影響考慮在內，使得機組在真空不同時控制調節品質相差較多。本文介紹了通過試驗方法獲取真空改變對機組運行狀態的影響數據，增加協調控制中對真空的修正部分達到控制優化目的試驗過程。

關鍵詞：真空；超臨界；協調控制；系統優化

Abstract: Vacuity is one of the key parameters in units operation mode. It concerns units
 safe to power plant, which decides the ideal enthalpy drop, the power generation 
efficiency, the power generation capacity in power plant. Formerly, vacuity is only 
considered as a parameter of unit’s protection, and its change influence into control is not considered. Thus, the 
performance of units control varies a lot to different vacuity. By analyzing the data 
of vacuity to the operation in power plant and adding the correction to vacuity, this 
paper presents a new method to improve control performance.

Key words: Vacuity; Supercritical unit; coordinate control; system optimization

    真空是監視機組安全、經濟運行的主要參數之一，它關系到機組的安全運行，決定了機組的理想焓降、發電效率和出力能力。據相關文獻統計^[1] [2] ，在一定范圍內真空變化1kPa可引起機組效率1%~2%的變化。

    超臨界直流機組的協調控制往往采用了并行前饋和動態加速前饋為主的控制方案。其中，并行前饋就是鍋爐各子系統隨負荷變化的合理的穩態工作點，當真空發生改變時，該工作點會隨之發生偏移。在以往的機組控制中，僅把真空作為機組的保護參數考慮，而沒有將其對協調控制的影響考慮在內，使得機組在不同真空下運行時，機組的協調控制品質發生了較大的改變。

    本文首先通過分析某超臨界機組真空變化試驗對機組協調控制參數的影響，提出了真空變化對機組協調控制的修正方法；并介紹了該方法在實際機組的實現過程和實施效果。

1 真空變化對協調控制參數的影響試驗

    在超臨界機組的控制中，精準的穩態工作點定位、合理動態前饋的設置是高品質協調控制的保證[3]。然而真空變化會帶來鍋爐各子系統在不同負荷段下穩態工作點的偏移，該偏移勢必會影響到機組協調控制的品質。因此必須了解在不同負荷段下真空變化對穩態工作點的影響程度。為了解該影響程度，特在某國產超臨界600MW直流機組上進行了變真空試驗。

1.1 試驗手段

    先通過查看歷史數據初步了解真空改變對機組狀態的影響程度，然后在同一負荷段下改變機組真空，分析真空改變對各個子系統穩態工作點的影響。

    影響機組真空的主要因素大致可以歸納為以下幾個方面^[4] [5] ：

    循環水流量、循環水溫度的變化；

    真空泵出力的變化；

    機組凝汽量的變化；

    機組真空嚴密性的變化。

    為了保障機組的安全運行，提高試驗中對真空的可控度，試驗中采用了啟停真空泵和在部分小管路上破壞真空嚴密性的方法。

1.2 試驗數據

    通過歷史數據的查看，可以知道真空變化將導致BID工作點和汽機滑壓閥位工作點的偏移。BID工作點代表了鍋爐側所需的能量需求，高品質的協調控制系統要求在機組穩態工作時BID工作點與機組實際負荷基本一致。在滑壓階段，穩態工況下的汽機閥位工作點應該基本保持不變，汽機滑壓閥位工作點的變化將導致主汽壓力、主汽流量等參數的變化。

    圖1所示為當真空從-96.5kPa變化到-95kPa時對BID工作點的影響，圖中可以看出BID工作點向上偏移約9MW。圖2所示為當真空由-95.48kPa變化到-95.94kPa時汽機滑壓閥位工作點的變化，從圖中可以看出汽機的滑壓閥位點由約90%變化至約89%。

                                  圖1   真空變化對BID工作點的影響

                                   圖2   真空變化對汽機滑壓閥位的影響

    隨后進行了實際變真空試驗，通過在同一負荷段下改變真空的方法獲取真空對協調穩態工作點的影響數據。試驗過程如圖3所示，表1中所示為部分試驗數據。

                                圖3   真空變化對風、煤、水等基準點的影響

              表1   真空變化試驗部分數據(真空變化量：-94.75kPa~-92.21kPa)

              BID工作點變化                 560MW~582MW

              煤量變化                      239t/h~248t/h

              汽機閥位工作點變化            88%~92%

              水量變化                      1680t/h~1780t/h

              風量變化                      2023t/h~2127t/h

1.3 試驗結論

    通過分析試驗數據，真空變化對協調參數的影響是不能忽視的，如果不考慮真空變化，將導致協調工作點的偏移。必須同時對BID工作點、煤量、水量、風量、BTU基準線等參數進行修正。

2 克服真空變化影響對協調控制參數影響的方法

    根據試驗結果，需要同時調整BID-FF、BID-FW、BID-FA和BTU基準線，考慮到負荷不同時凝汽量的變化，在修正邏輯中需要加入負荷段的考慮。完善后相關附加修正邏輯的SAMA圖如圖4中所示。然后根據真空變化試驗分別調整上述邏輯中f(x)函數的修正系數。

                                 圖4   真空修正系數的邏輯實現

3 真空變化對協調控制參數修正方法的實現

    在確定修正方法后，在該超臨界機組中實際增加了針對BID-FF、BID-FW、BID-FA和BTU基準線的真空修正回路。并根據當前真空值對所有工況點進行了修正，保證了BID工作點和實際負荷的統一，修正后協調控制的控制效果如圖5至圖8中所示。

                                 圖5   真空修正前真空變化時BID的偏移

                                   圖6   真空修正后真空變化時BID的偏移

                                   圖7   真空修正前負荷變化時BID的偏移

                                  圖8   真空修正后負荷變化時BID的偏移

4 小結

    真空隨凝汽量的增大而下降，考慮到負荷對真空的作用，加入負荷對真空的修正可以對標準真空起到統一的作用，是必要的。

    真空對機組效率影響甚大，試驗中發現該機組在560MW、-92kPa工況下，汽機閥位已達約95%、煤量接近250t/h；當煤質較差且低真空時，很可能無法滿足機組滿負荷運行的要求，因此可以考慮在真空惡化的情況下采取Runback的方式，對機組的負荷能力進行限制 ^[6] 。

    考慮到真空對滑壓段汽機閥位工作點的作用，可以通過添加真空對滑壓曲線的修正來重新定位滑壓工作點[7]。但是需要注意當滑壓工作點改變后，同樣閥位下的一次調頻能力和汽機響應特性會發生改變，因此需要調整協調控制參數和一次調頻參數。



參考文獻

[1] 吳喜軍，方瑛，李凱. 真空系統嚴密性試驗對汽輪機熱經濟性的影響分析[J]. 東北電力學院學報，2008，4: 38~41.

[2] 張炳文，周振起，林志峰. 給定出力660MW機組最佳真空確定方法[J]. 汽輪機技術，2008，10:383~390.

[3] 尹峰，朱北恒，李泉.超(超)臨界機組協調控制特性與控制策略[J]. 中國電力，2008，3: 66~69.

[4] 許立敏. 凝汽器性能的運行監視方法[J]. 電站輔機，1998，6: 9~14.

[5] 鄭李坤，顧昌. 運行參數變化對凝汽器真空影響的探討[J]. 汽輪機技術，2002，6:326~364.

[6] 尹峰，朱北恒，項謹，羅志浩. 火電機組全工況自動RB控制策略的研究與應用[J]. 浙江電力，2008，4:5~8.

[7] 孫永平，童小忠，樊印龍. 600MW機組滑壓運行方式優化的試驗研究[J].熱力發電，2007，8:66~68.