該文由中電江門綜合能源有限公司與艾默生過程控制有限公司聯(lián)合供稿

摘要：

中電江門綜合能源有限公司2X60MW 級(jí)天然氣分布式能源站項(xiàng)目是由中國(guó)中建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司華南分公司總承包，聯(lián)合循環(huán)采用“一拖一”配置方案，單臺(tái)機(jī)組由一臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，一臺(tái)余熱鍋爐及一臺(tái)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組成，以熱、電、冷三聯(lián)供的方式實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，為江門國(guó)家級(jí)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展保駕護(hù)航。采用國(guó)內(nèi)首臺(tái)高轉(zhuǎn)速蒸汽輪機(jī)的6F.01型分布式能源站機(jī)組，蒸汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速達(dá)5000轉(zhuǎn)/分，機(jī)組出力得到明顯提高。燃?xì)廨啓C(jī)燃燒溫度接近1400攝氏度，配以干式低氮燃燒系統(tǒng)，有效減少氮氧化物排放，環(huán)保指標(biāo)優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)，在艾默生、華南電力實(shí)驗(yàn)研究有限公司、西安熱工研究院有限公司、中電江門綜合能源有限公司生產(chǎn)技術(shù)部劉文領(lǐng)等及運(yùn)行人員的一起協(xié)力配合下，先后數(shù)次對(duì)機(jī)組APS控制策略進(jìn)行修改和實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過精心調(diào)試，保證了APS功能的投運(yùn)，并順利通過業(yè)主的驗(yàn)收。本文后續(xù)將重點(diǎn)介紹DEH系統(tǒng)APS啟、停的控制方式。

項(xiàng)目背景

中電江門綜合能源有限公司2X60MW 級(jí)天然氣分布式能源站項(xiàng)目是由中國(guó)中建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司華南分公司總承包，聯(lián)合循環(huán)采用“一拖一”配置方案，單臺(tái)機(jī)組由一臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，一臺(tái)余熱鍋爐及一臺(tái)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組成，以熱、電、冷三聯(lián)供的方式實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，為江門國(guó)家級(jí)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展保駕護(hù)航。采用國(guó)內(nèi)首臺(tái)高轉(zhuǎn)速蒸汽輪機(jī)的6F.01型分布式能源站機(jī)組，蒸汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速達(dá)5000轉(zhuǎn)/分，機(jī)組出力得到明顯提高。燃?xì)廨啓C(jī)燃燒溫度接近1400攝氏度，配以干式低氮燃燒系統(tǒng)，有效減少氮氧化物排放，環(huán)保指標(biāo)優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)，在艾默生、華南電力實(shí)驗(yàn)研究有限公司、西安熱工研究院有限公司、中電江門綜合能源有限公司生產(chǎn)技術(shù)部劉文領(lǐng)等及運(yùn)行人員的一起協(xié)力配合下，先后數(shù)次對(duì)機(jī)組APS控制策略進(jìn)行修改和實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過精心調(diào)試，保證了APS功能的投運(yùn)，并順利通過業(yè)主的驗(yàn)收。本文后續(xù)將重點(diǎn)介紹DEH系統(tǒng)APS啟、停的控制方式。

APS控制是發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制中的一種高層次，綜合性的控制功能，其主要作用是在機(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)過程中，能夠自動(dòng)按照熱力系統(tǒng)流程及設(shè)備運(yùn)行工況進(jìn)行預(yù)訂參數(shù)和進(jìn)程條件調(diào)動(dòng)以及控制，并通過相關(guān)的邏輯保護(hù)、連鎖發(fā)出對(duì)其它功能組的控制指令，以最終實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)或停運(yùn)，俗稱一鍵啟、停。

本項(xiàng)目APS控制系統(tǒng)控制范圍

中電江門現(xiàn)場(chǎng)DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。APS按照功能組分為3部分：輔助系統(tǒng)APS、單元機(jī)組APS啟動(dòng)及單元機(jī)組APS停機(jī)，各系統(tǒng)自啟停內(nèi)容如下：

1.單元機(jī)組APS啟動(dòng)

1.1機(jī)組上水

機(jī)組上水部分包括如下斷點(diǎn)：低壓汽包上水啟動(dòng)、高壓汽包上水啟動(dòng)、汽機(jī)疏水啟動(dòng)3個(gè)斷點(diǎn)。

啟動(dòng)燃機(jī)升溫升壓部分包括如下斷點(diǎn)：開鍋爐出口煙囪擋板、啟動(dòng)燃機(jī)、燃機(jī)并網(wǎng)、高壓主蒸汽升溫、低壓主蒸汽升溫。

1.3啟動(dòng)汽機(jī)及并網(wǎng)

啟動(dòng)汽機(jī)及并網(wǎng)部分包括如下斷點(diǎn)：潤(rùn)滑油冷卻器溫控調(diào)門投自動(dòng)、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)暖機(jī)升速、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)、主蒸汽溫度升溫。

2.單元機(jī)組APS停機(jī)

2.1停機(jī)準(zhǔn)備

停機(jī)準(zhǔn)備部分包括如下斷點(diǎn)：退出AVC/退出CCS、抽汽系統(tǒng)退出、高低壓旁路投自動(dòng)。

2.2機(jī)組停機(jī)

機(jī)組停機(jī)部分包括如下斷點(diǎn)：燃機(jī)減負(fù)荷/汽機(jī)減負(fù)荷、汽機(jī)打閘、退出真空系統(tǒng)/盤車投入。

3. 輔助系統(tǒng)APS

系統(tǒng)準(zhǔn)備斷點(diǎn)包括如下斷點(diǎn)：空壓機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)、循環(huán)水系統(tǒng)啟動(dòng)、開式冷卻水系統(tǒng)啟動(dòng)、凝結(jié)水系統(tǒng)啟動(dòng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)啟動(dòng)、軸封系統(tǒng)啟動(dòng)、抽真空系統(tǒng)啟動(dòng)、EH油系統(tǒng)啟動(dòng)。

圖一：?jiǎn)卧獧C(jī)組APS啟動(dòng)

圖二：?jiǎn)卧獧C(jī)組APS停機(jī)

圖三：輔助系統(tǒng)APS

汽機(jī)島DEH系統(tǒng)APS啟動(dòng)和停止

1.DEH系統(tǒng)APS啟動(dòng)

DEH系統(tǒng)啟動(dòng)在中電江門電廠APS控制中設(shè)計(jì)的是一鍵啟動(dòng)模式，無需對(duì)DEH系統(tǒng)進(jìn)行特別操作，即自動(dòng)掛閘、自動(dòng)沖轉(zhuǎn)、自動(dòng)投入同期、并網(wǎng)、自動(dòng)帶負(fù)荷。啟動(dòng)過程分為3個(gè)階段：汽機(jī)掛閘、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、機(jī)組并網(wǎng)。

1.1汽機(jī)掛閘

當(dāng)機(jī)組滿足沖轉(zhuǎn)條件時(shí)，DEH系統(tǒng)接收到機(jī)組APS啟動(dòng)信號(hào)后，將對(duì)ETS系統(tǒng)進(jìn)行首出復(fù)位，對(duì)機(jī)組自動(dòng)掛閘。掛閘后主汽門全開，聯(lián)通閥全開。

1.2汽機(jī)沖轉(zhuǎn)

機(jī)組掛閘后DEH系統(tǒng)自動(dòng)投入ATC方式，并根據(jù)當(dāng)前的調(diào)節(jié)級(jí)內(nèi)上缸壁溫判斷當(dāng)前啟動(dòng)方式：冷態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)。

冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)機(jī)組沖轉(zhuǎn)分一下幾個(gè)階段：

以100rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到500rpm暖機(jī)3min。

以500rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到1500rpm暖機(jī)3min。

以750rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到3500rpm暖機(jī)3min。

以1000rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到4000rpm暖機(jī)3min。

以1000rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到5023rpm。

熱態(tài)及極熱態(tài)啟動(dòng)機(jī)組將以1000rpm/min升速率直接沖轉(zhuǎn)到5023rpm。

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到5023轉(zhuǎn)后DEH系統(tǒng)檢測(cè)到同期裝置請(qǐng)求信號(hào)后自動(dòng)投入自動(dòng)同期模式，已備并網(wǎng)。由于現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組啟動(dòng)過程中遇到振動(dòng)較大等特殊情況，業(yè)主要求增加自動(dòng)沖轉(zhuǎn)過程中操作員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇暫停沖轉(zhuǎn)或繼續(xù)沖轉(zhuǎn)，特此增加了這部分功能，按鈕和原DEH控制面板中的進(jìn)行/保持是同一個(gè)按鈕。系統(tǒng)還根據(jù)業(yè)主要求增加了DEH系統(tǒng)APS退出功能，當(dāng)沖轉(zhuǎn)過程中退出DEH將保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速不變。DEH系統(tǒng)退出APS后將不能重新在DEH控制系統(tǒng)中重新投入APS, 需APS系統(tǒng)重新發(fā)出DEH系統(tǒng)APS啟動(dòng)信號(hào)才能使DEH系統(tǒng)再次進(jìn)行APS啟動(dòng)。

1.3汽機(jī)并網(wǎng)

機(jī)組并網(wǎng)后，DEH系統(tǒng)會(huì)判斷當(dāng)前負(fù)荷是否大于最小負(fù)荷，如當(dāng)前負(fù)荷小于DEH系統(tǒng)允許的最小負(fù)荷，DEH系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)升負(fù)荷到最小負(fù)荷。如當(dāng)前負(fù)荷大于DEH系統(tǒng)設(shè)定的最小負(fù)荷，DEH系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將GV1&GV2按照10%/min的速率將閥門打開，直至GV1&GV2全開。由于次機(jī)組是聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，所以DEH系統(tǒng)基本都是閥位控制且閥門全開狀態(tài)，機(jī)組負(fù)荷主要由燃機(jī)控制。

2. DEH系統(tǒng)APS停機(jī)

DEH系統(tǒng)停機(jī)分為2個(gè)部分，DEH系統(tǒng)減負(fù)荷，ETS打閘。

當(dāng)DEH系統(tǒng)接收到APS停機(jī)指令后且燃機(jī)負(fù)荷小于15MW、主汽壓力小于7Mpa時(shí)DEH將閥門從100%開度按照30%/min的速率將閥門開度關(guān)到20%。

當(dāng)燃機(jī)負(fù)荷小于5MW時(shí)且接收到APS打閘信號(hào)后，DEH系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行ETS打閘。

圖四：DEH系統(tǒng)APS控制

 項(xiàng)目意義

中電江門高新區(qū)2X60MW 級(jí)天然氣分布式能源項(xiàng)目全廠APS一鍵啟、停功能的實(shí)現(xiàn)，在提高機(jī)組自動(dòng)化控制水平的同時(shí)，全面提高了機(jī)組長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、減輕了運(yùn)行人員的操作強(qiáng)度。減少了運(yùn)行人員的操作失誤，也是國(guó)內(nèi)首個(gè)分布式能源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組APS一鍵自啟、?？刂?，為其他類似分布式能源項(xiàng)目或其他機(jī)組進(jìn)行APS一鍵自啟、停控制提供了參考和借鑒。

關(guān)于艾默生 

艾默生（美國(guó)紐約證券交易所代碼：EMR）是一家全球性的技術(shù)與工程公司，為工業(yè)、商業(yè)及住宅市場(chǎng)客戶提供創(chuàng)新性解決方案。自動(dòng)化解決方案業(yè)務(wù)幫助過程、混合和離散行業(yè)制造商優(yōu)化其能效和運(yùn)營(yíng)成本，促進(jìn)生產(chǎn)，確保人員安全和保護(hù)環(huán)境。商住解決方案幫助確保人類舒適度和健康，保障食品質(zhì)量和安全，提升能效，打造可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。如欲了解更多信息，歡迎訪問：www.emerson.cn。