浙江德能天然氣發(fā)電有限公司擁有兩臺60MW的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，其中燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)均由南京汽輪電機(jī)廠制造，鍋爐由杭州鍋爐集團(tuán)有限公司制造。這兩臺機(jī)組自2005年6月起先后開始試運(yùn)行投產(chǎn)，但一直沒有實(shí)現(xiàn)AGC功能。為了達(dá)到正式投產(chǎn)的要求，德能天然氣發(fā)電有限公司與浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院簽訂了AGC負(fù)荷控制項(xiàng)目實(shí)施的合同，由浙江大學(xué)負(fù)責(zé)兩臺機(jī)組AGC負(fù)荷控制的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試工作。
一、機(jī)組概況
1、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組
型號為PG6581B的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組由南京汽輪電機(jī)廠制造，其額定功率是41.89MW（GAS），額定轉(zhuǎn)速5163rpm，發(fā)電效率為31.8%，燃料種類為天然氣，其控制系統(tǒng)是美國GE公司的MARK-V控制系統(tǒng)。
2、汽輪機(jī)組
型號為L18-3.43-4的單缸、中壓、純冷凝式汽輪機(jī)組也是由南京汽輪電機(jī)廠制造，其額定出力為18WM，最大出力20WM，額定轉(zhuǎn)速3000r/min，額定汽壓3.43Mpa，額定溫度440℃， 1個汽缸，級數(shù)為12級。
3、發(fā)電機(jī)
型號為QFR-38-2的隱極臥式、空氣冷卻發(fā)電機(jī)也是由南京汽輪電機(jī)廠制造，其額定功率為38MW，功率因數(shù)為0.8，效率98.2％。
4、鍋爐
型號為Q412/551-72.3-3-3.82/450的鍋爐是由杭州鍋爐集團(tuán)有限公司制造，其額定出力72.3t/h，額定蒸汽壓力3.82Mpa，額定蒸汽溫度450℃。
5、DCS
汽輪機(jī)和鍋爐的DCS是由北京HollySys公司設(shè)計(jì)的國產(chǎn)分布式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有控制器物理位置分散、控制功能分散、系統(tǒng)功能分散和顯示、操作、記錄、管理集中的優(yōu)點(diǎn)，而且融入了當(dāng)前先進(jìn)的微處理器技術(shù)、CRT圖形顯示技術(shù)和高速安全的通訊技術(shù)，形成了一個功能更加完善且具有決策管理性能的新型分布式控制系統(tǒng)。
德清天然氣電廠的DCS實(shí)現(xiàn)方案中包括1500點(diǎn)以上的I/O測點(diǎn)，6個現(xiàn)場控制站(其中一個暫時(shí)未投用)，1個工程師站和5個操作員站。現(xiàn)場控制站是直接與現(xiàn)場設(shè)備打交道的設(shè)備，采用ProfiBus DP總線與各I/O單元進(jìn)行通訊，可以根據(jù)現(xiàn)場的不同需求，對現(xiàn)場控制站進(jìn)行靈活配置，以實(shí)現(xiàn)順序控制、連鎖邏輯控制、過程控制、遠(yuǎn)程I/O等控制功能。工程師站主要進(jìn)行控制策略組態(tài)，人機(jī)界面組態(tài)和相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、現(xiàn)場控制站的下裝和在線調(diào)試、操作員站人機(jī)界面的在線修改等功能。操作員站主要完成各種監(jiān)視信息的顯示、查詢和打印、通過人機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的人工干預(yù)等功能。
二、前期工作
德能天然氣發(fā)電廠和浙江大學(xué)于2006年2月13日開始全面啟動AGC項(xiàng)目，在相關(guān)的DCS、燃?xì)廨啓C(jī)、電氣RTU廠家以及省調(diào)的積極配合下，經(jīng)過所有工作人員的努力工作，目前已經(jīng)完成了所有的準(zhǔn)備工作，其中包括以下一些具體工作：
1、AGC方案和一次調(diào)頻方案的設(shè)計(jì)；
2、燃?xì)廨啓C(jī)與HollySys DCS之間的通訊電纜連接、通訊參數(shù)配置和調(diào)試；
3、電氣RTU與DCS之間的信號接線和調(diào)試；
4、電氣RTU與省調(diào)之間的信號打通；
5、AGC方案和一次調(diào)頻方案在DCS上的組態(tài)和調(diào)試；
6、1#機(jī)組負(fù)荷擺動試驗(yàn)；
7、2#機(jī)組負(fù)荷擺動試驗(yàn)；
8、根據(jù)負(fù)荷擺動實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化AGC控制控制參數(shù)。
在負(fù)荷擺動試驗(yàn)過程中，汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐的各控制回路運(yùn)行正常、功能正確；機(jī)組重要參數(shù)(如汽包水位、主蒸汽壓力、除氧器水位等)都在安全范圍之內(nèi)，沒有出現(xiàn)參數(shù)超限的狀況；AGC控制方案功能正確，相應(yīng)控制參數(shù)的設(shè)定也比較合理，完全具備了AGC試驗(yàn)的條件，因此特向省調(diào)申請?jiān)试S進(jìn)行AGC試驗(yàn)。
下圖1和圖2是負(fù)荷擺動試驗(yàn)過程的趨勢圖。趨勢圖1中，試驗(yàn)開始時(shí)間是14:22:00，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為21分鐘。負(fù)荷擺動的范圍是56MW-44WM之間，從圖1可以看出，在負(fù)荷從56MW-44MW過程中，機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)延遲在幾秒鐘之內(nèi)，到負(fù)荷趨于穩(wěn)定的時(shí)間大約在3.5分鐘，負(fù)荷從44MW-56MW過程中，負(fù)荷響應(yīng)延遲時(shí)間也非常短，到趨于穩(wěn)定經(jīng)過的時(shí)間大約在4.9分鐘左右。
趨勢圖2中，試驗(yàn)開始時(shí)間是14:48:00，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為25分鐘。負(fù)荷擺動的范圍是56MW-36WM之間，從圖2可以看出，在負(fù)荷從56MW-36MW過程中，機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)延遲在幾秒鐘之內(nèi)，到負(fù)荷趨于穩(wěn)定的時(shí)間大約在4.2分鐘，負(fù)荷從36MW-56MW過程中，負(fù)荷響應(yīng)延遲時(shí)間也非常短，到趨于穩(wěn)定經(jīng)過的時(shí)間大約在7分鐘左右。
兩次試驗(yàn)過程中，機(jī)組主要參數(shù)均在正常范圍內(nèi)變化，沒有出現(xiàn)超限的情況，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為現(xiàn)在已經(jīng)具備進(jìn)行AGC負(fù)荷試驗(yàn)的條件。
三、試驗(yàn)?zāi)康?/FONT>
1、確保AGC系統(tǒng)輸入、輸出信號接線正確，人機(jī)接口界面顯示正確；
2、確保AGC系統(tǒng)軟件組態(tài)正確，并能滿足機(jī)組正常運(yùn)行；
3、確保AGC系統(tǒng)畫面組態(tài)正確；
4、確保AGC系統(tǒng)能夠滿足投運(yùn)要求。
五、試驗(yàn)內(nèi)容
1、I/O信號測試
AGC系統(tǒng)的信號如下表所示，共20點(diǎn)，分AI、AO、DO三大類。確認(rèn)DCS系統(tǒng)經(jīng)RTU至省調(diào)的遙調(diào)、遙信、遙測等所有信號的接線及通訊連接均已完成，并確認(rèn)連接正確。
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序號 |
名稱 |
I/O類型 |
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1 |
1#、2#發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)出力 |
AO(4-40mA) |
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2 |
1#、2#發(fā)電機(jī)有功出力最高限值 |
AO(4-40mA) |
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3 |
1#、2#發(fā)電機(jī)有功出力最低限值 |
AO(4-40mA) |
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4 |
1#、2#發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)速率 |
AO(4-40mA) |
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5 |
1#、2#發(fā)電機(jī)負(fù)荷指令返回 |
AO(4-40mA) |
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6 |
3#、4#發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)出力 |
AO(4-40mA) |
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7 |
3#、4#發(fā)電機(jī)有功出力最高限值 |
AO(4-40mA) |
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8 |
3#、4#發(fā)電機(jī)有功出力最低限值 |
AO(4-40mA) |
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9 |
3#、4#發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)速率 |
AO(4-40mA) |
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10 |
3#、4#發(fā)電機(jī)負(fù)荷指令返回 |
AO(4-40mA) |
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11 |
1#、2#發(fā)電機(jī)DCS投退信號 |
DO |
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12 |
1#、2#發(fā)電機(jī)AGC允許信號 |
DO |
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13 |
1#、2#發(fā)電機(jī)有功出力高限報(bào)警 |
DO |
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14 |
1#、2#發(fā)電機(jī)有功出力低限報(bào)警 |
DO |
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15 |
3#、4#發(fā)電機(jī)DCS投退信號 |
DO |
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16 |
3#、4#發(fā)電機(jī)AGC允許信號 |
DO |
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17 |
3#、4#發(fā)電機(jī)有功出力高限報(bào)警 |
DO |
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18 |
3#、4#發(fā)電機(jī)有功出力低限報(bào)警 |
DO |
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19 |
1#、2#發(fā)電機(jī)調(diào)度容量 |
AI(4-40mA) |
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20 |
3#、4#發(fā)電機(jī)調(diào)度容量 |
AI(4-40mA) |
2、AGC試驗(yàn)內(nèi)容
德能天然氣發(fā)電廠#1和#2機(jī)組AGC系統(tǒng)的電廠部分是實(shí)現(xiàn)省調(diào)對發(fā)電機(jī)組直接實(shí)施電網(wǎng)負(fù)荷自動調(diào)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下幾項(xiàng)功能：AGC方式的無擾投切、ADS遙調(diào)指令的高低限制、機(jī)組實(shí)發(fā)功率越限報(bào)警、ADS指令變化速率限制、機(jī)組負(fù)荷的快速響應(yīng)和跟隨、機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。AGC試驗(yàn)分為TE和BR兩種方式。在TE方式下，由省調(diào)手動改變ADS指令，機(jī)組接收的目標(biāo)負(fù)荷為一次性階躍變化，該方式與機(jī)組負(fù)荷擺動試驗(yàn)基本相同，通過對各負(fù)荷段內(nèi)各種不同幅度的階躍變化試驗(yàn)，檢驗(yàn)機(jī)組的快速響應(yīng)能力。在BR方式下，ADS指令由AGC主站根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷需求自動給出，是一個連續(xù)反復(fù)的變化過程，這將考驗(yàn)機(jī)組負(fù)荷控制的隨動性能，要求機(jī)組能在維持汽壓穩(wěn)定跟隨設(shè)定值的前提下，調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷快速準(zhǔn)確地跟隨ADS指令的變化。
六、試驗(yàn)時(shí)間
2006年2月25日14:30~2月26日16：00。
七、試驗(yàn)步驟
1、I/O信號測試
確認(rèn)DCS系統(tǒng)經(jīng)至省調(diào)的遙調(diào)、遙信、遙測等所有信號的接線及通訊連接均已完成，連接正確。并完成了AGC系統(tǒng)的邏輯檢查，確認(rèn)邏輯正確.。
2、AGC試驗(yàn)步驟
（1） 準(zhǔn)備試驗(yàn)曲線，記錄以下參數(shù)的變化情況：ADS負(fù)荷指令、機(jī)組實(shí)際負(fù)荷、燃機(jī)負(fù)荷指令、汽包水位、主蒸汽溫度等；
（2） 將機(jī)組AGC方式置于未投狀態(tài)，在DCS側(cè)分別模擬改變各遙信及遙測信號，由省調(diào)確認(rèn)信號動作正確。省調(diào)發(fā)出遙調(diào)指令，在DCS上觀察信號是否收到，精度能否滿足要求；
（3） 機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，燃機(jī)負(fù)荷40MW，各項(xiàng)參數(shù)均正常穩(wěn)定。將機(jī)組負(fù)荷上限設(shè)置為60MW，負(fù)荷下限設(shè)置為36MW，負(fù)荷變化率設(shè)為3 MW/min，由省調(diào)發(fā)出60MW的ADS指令，確認(rèn)機(jī)組已正確收到后，將機(jī)組AGC方式置為AGC投入方式，則機(jī)組投入AGC方式運(yùn)行，由省調(diào)確認(rèn)收到AGC已投入的遙信信號。
（4） 省調(diào)側(cè)將試驗(yàn)方式設(shè)為TE方式，AGC試驗(yàn)開始，省調(diào)下發(fā)ADS指令，機(jī)組減負(fù)荷，減至36MW；
（5） 省調(diào)ADS指令再次加至60MW；
（6） 省調(diào)將AGC方式切換為BR方式，機(jī)組處于BR方式下連續(xù)調(diào)節(jié)。
八、運(yùn)行人員的配合和安全措施
整個試驗(yàn)過程需要當(dāng)班運(yùn)行操作員的配合和監(jiān)督。試驗(yàn)前運(yùn)行操作員要了解試驗(yàn)的內(nèi)容，并提出意見，在試驗(yàn)過程中要密切觀察機(jī)組各設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)的變化情況，必須保證汽包水位、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、除氧器水位等參數(shù)在安全范圍之內(nèi)，不能超限，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況出現(xiàn)，有權(quán)切入手動進(jìn)行調(diào)節(jié)和處理，并要求試驗(yàn)人員停止試驗(yàn)。
九、試驗(yàn)注意事項(xiàng)
試驗(yàn)人員在試驗(yàn)前要做好與值長、操作員的溝通工作，在得到值長和操作員認(rèn)可的情況下方可開始試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中以保證機(jī)組安全為第一位，一旦出現(xiàn)異常情況，操作員要迅速采取措施進(jìn)行處理。
