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【单元机组及其自动控制】

 阿明哥哥资料区 2020-05-04

火力发电是目前电力生产的最主要方式,主要包括三种发电模式:

燃煤锅炉-蒸汽轮机-发电机组成的传统发电模式;

燃气轮机单一循环发电模式;

燃气轮机和蒸汽轮机联合循环发电模式。

从现代火力发电的节能以及减少环境污染角度出发,最佳的燃煤火力发电方式应是整体煤气化燃气轮机和蒸汽轮机联合循环发电模式IGCCIntegratedGasification Combined Cycle)。但就当前的形势下,燃煤火力发电的传统模式仍是目前最主要的发电方式。如何使这种传统的发电模式处于高效安全的运行将是大家关注的问题。

提高燃煤火力传统发电模式的经济性及热力循环效率可通过三个途径实现:增大单机容量,提高蒸汽参数,采用中间再热。因此,大型火力发电厂的主力机组大都由中间再热机组组成,而且蒸汽参数也在向超临界或超超临界发展,单机容量也从300MW600MW1000MW1200MW提升。再热机组的热力系统无法像中小型机组那样,用母管制方式并列运行,只能以各自独立的单元制方式运行。

所谓单元制,与母管制不同。母管制有着众多的锅炉,向同一母管供汽,蒸汽轮机则各自从母管取汽发电。而单元制则具有独立的锅炉,每台燃煤锅炉只向所配套的蒸汽轮机供汽,汽轮机驱动发电机,发电机所发的电功率直接经一台升压变压器(主变)和一套自动通断的开关设备(断路器或油开关)送往电力系统。在发电机与主变之间的母线上接出一路支线,支线上连接着一套厂用电开关和一台厂用变压器(厂用变),通过厂用变向单元机组的辅助设备提供正常运行时的厂用电。在机组启停和甩负荷工况下,所需的厂用电则可用来外部电网的电源或电厂自备的简易发电设备供电。

为解决单元制机组锅炉与汽轮机之间在各种运行工况下的蒸汽供求平衡、防止锅炉超压、减少安全阀动作次数、保护再热器、回收工质、协助调节主蒸汽和再热蒸汽参数,单元制中间再热机组必须设置带减温减压装置的旁路系统,这对单元机组的启动运行的灵活机动性起着重要的作用。

1是典型的单元制燃煤火力发电机组系统构成


1典型的单元制燃煤火力发电机组系统构成

单元机组主要包括锅炉系统、汽轮机系统、旁路系统、发电机/变压器系统4个内容:

为保证单元机组的高效安全运行,采用具有高度自动化的机、电、炉集中控制是单元制机组控制的一个特点,这是由于大型单元制机组的运行的监视点多,控制对象多,对600MW等级的单元机组,监视点多达7000多个,控制对象达1300个之多,而各控制对象之间又相互关联。要使运行人员控制如此庞大的对象,监视处理如此多的数据,很难想象能做到及时调整和避免人为的操作失误,因此以计算机作为控制和数据处理的分散控制系统(DCS)系统成为大型单元机组控制设备的必然选择。

DCS系统把先进的计算机技术,数据通讯技术,经典的控制技术以及屏幕显示技术溶于一体,采用分散集中控制的理念,使系统既具有强大的监视控制能力,又具有极大的灵活性和很高的可靠性。随着计算机技术的发展,目前,DCS的控制处理能力,网络通讯能力以及软件功能(系统软件、控制软件、数据处理软件)均得到了大幅度的提高和更新,在电力生产行业获得广泛的应用。但DCS的基本结构仍保持“三点一线”的模式,即操作员站、工程师站,过程控制站“三个点”,和通讯网络“一条线”。操作员站为运行人员实现控制系统的过程操作,为运行人员提供数据监视的方便;工程师站则用于对系统的管理,组态,更新。系统的生成和下装是工程师站的基本功能;各个过程控制站与生产过程和控制对象直接相关,实现控制对象信号的采集,控制过程的控制和运算,最终对控制对象通过执行器进行控制。通讯网络则提供各功能站之间的数据通讯和联络,实现系统中的数据共享。

以燃煤锅炉-蒸汽轮机-发电机组成的传统发电模式的单元机组,其DCS控制系统通常由以下几个子系统组成,其中汽轮机控制系统(DEH)也是主要的子系统之一:

1)单元机组的机炉协调控制系统(CCS);

2)锅炉燃烧控制系统(BMS);

3)顺序控制系统(SCS);

4)数据采集系统(DAS);

5)汽轮机控制系统(DEH);

6)旁路控制系统(BPCS);

7)电气控制系统(ECS)。

综上所述,目前传统的燃煤火力发电厂最大的特点归纳为二点:

1)以高参数,大容量的单元机组作为发电设备的主力可以提高运行的经济性;

2)采用机、电、炉数字集中控制系统来保证单元制机组的高效安全运行。


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