前言

  河南新密電廠二期2XI000MW超超臨界機(jī)組工程分散控制系統(tǒng)是由上海自動(dòng)化儀表股份有限公司中標(biāo)的第一套百萬千瓦機(jī)組ICS項(xiàng)目，是自儀公司在火電百萬千瓦機(jī)組領(lǐng)域獲得里程碑式突破。

  分散控制系統(tǒng)進(jìn)入百萬千瓦機(jī)組，是上海電氣集團(tuán)對(duì)自儀股份的期望，也是自儀股份聚焦“火電、核電、軌道交通”三大領(lǐng)域，做優(yōu)做強(qiáng)控制系統(tǒng)的戰(zhàn)略目標(biāo)。河南新密電廠二期百萬機(jī)組項(xiàng)目ICS供貨合同的簽定是自儀股份在2006年取得60OMW超臨界機(jī)組分散控制系統(tǒng)業(yè)績(jī)突破的基礎(chǔ)上邁上的又一個(gè)新臺(tái)階。

概述

  河南新密電廠二期由兩臺(tái)百萬機(jī)組組成，主要的主機(jī)及控制系統(tǒng)設(shè)備如下:

1)鍋爐為上海鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈水冷壁直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、塔式、露天布置燃煤鍋爐。

2)汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超超臨界、一次中間再熱、凝汽式、單軸、四缸四排汽汽輪機(jī)，型號(hào)為N1000-25/600/6000

3)發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)有限公司設(shè)計(jì)制造的水氫氫冷卻的汽輪發(fā)電機(jī)。自并勵(lì)靜止勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)。型號(hào)為QFSN-1000-2-27 0

4)分散控制系統(tǒng)由上海自動(dòng)化儀表股份有限公司提供。

DCS控制范圍

新密電廠二期DCS控制范圍廣，測(cè)點(diǎn)數(shù)量多，單元機(jī)組約13000點(diǎn)、分配30對(duì)D PU，公用系統(tǒng)約2000點(diǎn)、分配4對(duì)DPU，主要控制范圍如下:

1) BSCS鍋爐側(cè)順控，包括鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)、鍋爐疏水系統(tǒng)、鍋爐排汽系統(tǒng);

2) TSCS汽機(jī)側(cè)順控，包括汽機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)、EH油系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)氫油水系統(tǒng)、開閉式水系統(tǒng)、汽機(jī)真空系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等;

3) FSSS包括鍋爐保護(hù)系統(tǒng)、燃油控制系統(tǒng)、燃煤控制系統(tǒng)等;

4) BPS旁路控制系統(tǒng)改善機(jī)組啟動(dòng)條件、縮短啟動(dòng)時(shí)間、保護(hù)機(jī)組安全;

5) M CS包括協(xié)調(diào)控制、給水控制、燃燒控制、爐膛壓力控制等;

6) ECS包括發(fā)變組控制、廠用電控制等;

7) M EH包括METS實(shí)現(xiàn)給水泵的啟動(dòng)、遙控、停泵等的保護(hù)與控制;

8) SCR NOX的脫銷濃度控制及反應(yīng)器各工況的監(jiān)視;

9) FGD實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣排放的S02濃度的控制，滿足環(huán)保要求。

DCS控制的要求

火電廠超超臨界機(jī)組和超臨界機(jī)組指的是鍋爐內(nèi)工質(zhì)的壓力。鍋爐內(nèi)的工質(zhì)都是水，水的臨界壓力是:22.1 15MPa 347.150C;在這個(gè)壓力和溫度時(shí)，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點(diǎn)，爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于這個(gè)壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個(gè)壓力就是超臨界鍋爐，爐內(nèi)蒸汽壓力再往上就被稱為超超臨界。當(dāng)然由于超超臨界機(jī)組蒸汽參數(shù)高，要求的金屬等級(jí)高，其投資成本也高。

超超臨界鍋爐與亞臨界汽包鍋爐在自動(dòng)控制方面有所不同，其實(shí)質(zhì)是直流鍋爐與汽包鍋爐之間的差別，因?yàn)槌R界鍋爐必須是直流鍋爐;直流爐與汽包爐在運(yùn)行原理及特性上有較大差別，因此自控設(shè)計(jì)人員必須要了解超超臨界鍋爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。在直流鍋爐中，由于沒有汽包，蒸發(fā)與過熱受熱面之間沒有固定的分界線，當(dāng)給水量或燃料量變化時(shí)都會(huì)引起蒸發(fā)量、汽溫和汽壓的同步變化，相互有牽制，關(guān)系密切，這樣給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整增加了靈活性，也增添了復(fù)雜性。

隨著超超臨界機(jī)組蒸汽壓力的升高，直流鍋爐中間點(diǎn)汽溫和過熱器出口汽溫控制點(diǎn)的溫度變動(dòng)慣性增加亦即比熱增加，時(shí)間常數(shù)和延遲時(shí)間相應(yīng)增大，在燃料或給水量擾動(dòng)時(shí)，超超臨界鍋爐的蒸汽溫度變化具有更大慣性。

在超超臨界機(jī)組起動(dòng)和低負(fù)荷(小于最低直流負(fù)荷)運(yùn)行期間，必須投入啟動(dòng)系統(tǒng)，因此也增加了鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)對(duì)控制的要求。、

從以上幾點(diǎn)可知，超超臨界鍋爐更難于控制，情況更復(fù)雜了一些。在規(guī)定的運(yùn)行工況下，必須維持某些參數(shù)，而在變工況下必須使這些參數(shù)按一定規(guī)律變化，而在啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)，要求更大幅度地改變這些參數(shù)，以得到寬范圍領(lǐng)域的自動(dòng)控制。為此，必須設(shè)計(jì)更完善的閉環(huán)控制系統(tǒng)，在啟動(dòng)工況更多的采用變參數(shù)變定值技術(shù)，并連續(xù)地校正控制系統(tǒng)的增益。

總之，超超臨界機(jī)組與亞臨界汽包爐相比，不但自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)模有所擴(kuò)大，超超臨界機(jī)組的控制方案也更為復(fù)雜，要求自控設(shè)計(jì)人員與機(jī)組設(shè)計(jì)人員配合，了解直流鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)，運(yùn)用更先進(jìn)的控制理論和更完美的控制策略。

目前的情況

目前新密電廠二期2 X 1000MW超超臨界機(jī)組工程分散控制系統(tǒng)設(shè)備已經(jīng)發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)，并已經(jīng)開箱立柜，即將開始DCS受電并進(jìn)行倒送電。預(yù)計(jì)在2011年12月31日前第一臺(tái)百萬機(jī)組將通過168試驗(yàn)。第二套機(jī)組也將在明年4月底前通過168試驗(yàn)。

總結(jié)與展望

超超臨界火電機(jī)組具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果，超超臨界機(jī)組與超臨界機(jī)組相比，熱效率要提高1.2%，一年就可節(jié)約6000噸優(yōu)質(zhì)煤在熱耗，經(jīng)濟(jì)性，環(huán)保等方面均優(yōu)于超臨界機(jī)組，是燃煤機(jī)組的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

自儀股份必將在總結(jié)6 00MW機(jī)組的技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)參數(shù)更高、容量更大的百萬機(jī)組進(jìn)行積極的攻關(guān)，將新密項(xiàng)目做成樣板工程，為承接更多的百萬級(jí)機(jī)組不懈努力。