西门子660MW机组中调供热控制方案的应用

西门子 660MW 机组中调供热控制方案的应用

方立 孙晓东

中国华电集团望亭发电厂 , 苏州 邮编： 215155

摘要：本文介绍了望亭电厂3、4号两台660WM机组通过关小中压调门对再热压力进行控制，在满足高压缸末几级叶片的强度要求下，实现中压热再蒸汽供热的相关控制方案。

关键词：西门子；中调门; 供热; 憋压；

望亭发电厂#3、#4汽轮机是采用德国西门子技术，由上海汽轮机有限公司设计制造的660MW超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。3、4号机组分别于2008年12月和2009年4月建成投产。2014年，为提高电厂的运行经济性，曾对机组进行了改造，在再热冷段处采用非调整方式抽汽作为引风机小机汽源。因供热市场扩大，供热量增幅较大，在原有的单机冷再供热160t/h、抽一供热30t/h、抽三供热10t/h基础上，进一步增加热再压力3.2MPa、流量100～150t/h的抽汽，需要中压调门参与调节。

一．中调供热方案逻辑说明

当高排再热冷段或热段非调整总抽汽量达到160t/h 时，要求机组通过关小中压进汽调节阀IV憋压对再热压力进行控制，以满足上汽厂对高压缸末几级叶片的强度要求，此控制逻辑在DEH中实现。对外供热压力由热再管路抽气压力调节阀EV控制，此控制逻辑在DCS中实现。

图一，抽气阀门管道布置图

1. 相关测点信号

KKS	中文描述	信号类型	说明
30LBC01CP001-XQ01	冷再热逆止阀前压力#1	AI	原有测点
30LBC01CP002-XQ01	冷再热逆止阀前压力#2	AI	原有测点
30LBC01CP003-XQ01	冷再热逆止阀前压力#3	AI	原有测点
30MAA50CP001-XQ01	高压叶片级压力（第五级后）#1	AI	原有测点
30MAA50CP002-XQ01	高压叶片级压力（第五级后）#2	AI	原有测点
30MAA50CP003-XQ01	高压叶片级压力（第五级后）#3	AI	原有测点

2. 控制逻辑说明

1. 高压缸排汽压力的测量和处理

高压缸排汽压力采用已有的冷再逆止阀前压力测点信号，信号由三路冗余的压力变送器采集输入DEH。3路冗余的压力信号进入选择模块按选取三路信号的平均值作为高压缸排汽压力实际值输出到调节器，用于热再抽汽投入时高压缸排汽压力的控制。当三个测量信号都故障时，高排压力控制回路将被切除。

2. 高压第五级后后压力的测量和处理

高压第五级后后压力采用已有的高压叶片级压力测点信号，信号由三路冗余的压力变送器采集输入DEH。3路冗余的压力信号进入选择模块按选取三路信号的平均值作为高压缸排汽压力实际值输出到调节器，用于热再抽汽投入时高压缸排汽压力的控制。当三个测量信号都故障时，高排压力控制回路将被切除。

3. 高排压力控制设定值

热再抽汽工况下，实时的高排压力控制设定值由DEH系统根据上汽提供的高压第五级后后压力与高排压力限制值关系曲线自动计算得出。根据当前的高压第五级后后压力所对应的高排压力高/低限制范围，取中间值作为排汽压力控制的设定值。高压第五级后后压力与高排压力限制值关系曲线如下图所示：

图
二，高压第五级后压力与高排压力限制值关系曲线

4. 高压排汽压力控制器

抽汽压力控制器是一个PI调节器，其输入偏差是根据当前高压第五级后后压力自动计算得到的高压排汽设压力定值减去实际冷再逆止阀前压力。其输出YEPC与控制系统中OSB原有的中调门流量设定指令进行小选，控制中调门的开度。控制器的最小输出为16%，保证中低压缸有足够的进汽流量。当高压排汽压力控制器切除时，控制器输出被自动置为105%，不会对中调门的开度产生限制作用。并且切换过程是无扰动的.

高排压力控制器有自动和手动两种工作模式。

自动模式投入时，控制器根据高排压力设定值与实际值的偏差自动调整中调门的开度。控制器设置有一定的死区，压力偏差小于死区值时，控制器输出保持不变；压力偏差大于死区值时，控制器开始参与调节。

手动模式投入时，运行人员可以通过控制器操作面板手动调节控制器的输出，直接调节中调门的开度，从而控制高压排汽压力。

5. 抽汽保护

A. 高排压力低保护

为了保证高压末叶片的安全可靠性，在投入抽汽时抽汽压力不得太低：

a. 报警：当高压缸排汽压力达到报警值时，发出报警信号，应关小中调门提高高排压力。

b. 抽汽解列：当高压缸排汽压力达到抽汽解列值时中调门已经关闭至最小开度，延迟30s 后抽汽自动解列。解列信号发出后，中调门全开。

B. 高排压力高保护

为了保证机组轴向推力、加热器和锅炉的正常运行，在投入抽汽时抽汽压力不得太高：

a．报警：当高排压力达到报警值时，发出报警信号，应增大中调门开度降低高排压力。

二、控制画面及操作

图二、高排压力控制操作监视画面

DEH控制系统增加一幅高排压力控制的操作监视画面。运行人员可以通过这幅画面进行高排压力控制的投入/切除、抽汽工况下中调门开度的手动操作以及相关运行参数、报警的监视。

高排压力控制的投入/切除：

通过操作画面上的“SLC HP EX PRES CTRL”按钮，可以在抽汽工况下投入或者切除高排压力控制器。

2. 高排压力控制器操作面板

在抽汽已投入的工况下，鼠标点击“CONTROLLER HP EX PRES”，通过弹出的操作面板可以选择高排压力控制器的手动／自动工作模式。在手动模式下，运行人员可以手动设定控制器的输出，或者通过增／减按钮手动连续调节控制器的输出，从而实现手动控制中调门开度，调整高排压力。在自动的模式下，高排压力的设定值根据高压第五级后后压力自动计算得出，高排压力的设定值及高／低／低低报警值在画面是实时显示。　

三．结束语

本文介绍了西门子超超临界机组通过关小中压调门对再热压力进行控制，在满足高压缸末几级叶片的强度要求下，实现中压热再蒸汽供热的相关控制方案。随着同类机组供热改造的增多，希望给拥有同类型机组的电厂提供借鉴和经验。