基于辅助调频市场的汽轮机阀门控制优化技术研究及应用
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完成单位:广东粤电靖海发电有限公司、西安热工研究院有限公司
登记编号:ZSXC-2023-DL-1-130
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
廖远东、张翠华、刘 锋、杨 烨、王 超、何善鸿、金 晶、王 勇、粟宣淞、唐 田、王小龙、李晋达
针对宽负荷调峰工况下机组节能提效以及提升灵活性的需求,靖海发电公司提出了基于辅助调频市场的汽轮机阀门控制优化技术,以改善宽负荷机组运行经济性及安全性为目标,利用辅助调频先进控制技术,配合汽轮机阀门顺序优化项目的开展,通过高调阀流量特性进行试验研究,得出汽轮机各高调阀实际流量特性曲线,确定了汽轮机高调阀最佳开启阀序以及各高调阀间重叠度,完成了优化后配汽函数的逻辑修改。同时综合考虑主汽压力、汽轮机阀点工况以及给水泵汽轮机低调阀开度等因素,通过在各负荷下实施变主汽压力试验,结合背压对机组出力的影响特性,确定了机组在各负荷、额定背压及不同背压下的最优主汽压力。
为提高机组辅助调频综合性能,在保证机组运行安全的前提下,通过辅助调频先进控制系统控制策略优化及应用,提高机组实际负荷速率、减少负荷响应延时、提高负荷调节精度对机组控制系统进行优化,结合汽轮机阀门控制优化控制技术的应用,并对机组其他主要控制系统性能进行协调优化,大幅优化中低负荷段运行初压力、减少高压调节阀节流损,优化汽轮机配汽曲线及滑压运行曲线,提高汽轮机各负荷段运行经济性,推进调频机组经济、节能、环保、灵活的运行,取得良好的经济效益和社会效益。
(1)提出了以汽轮机建模仿真为基础的阀点运行优化技术,通过多机型、多工况的快速模拟,提升了汽轮机运行优化效果。为了解机组在不同高调阀运行方式下的热力参数特性以及经济性情况提供评价依据,建立了汽轮机阀点优化的理论模型。
(2)提出了与建模仿真相结合的汽轮机高调阀流量特性以及热力系统等关键参数的测试计算方法,实现了试验工况的高效、精准测试。通过开展机组汽轮机配汽优化试验,对阀门管理函数与主汽压力控制函数的统筹优化,优化高调阀开启顺序,优化高调阀间重叠度,测试调阀全开工况带负荷能力,优化配汽函数及曲线,最终实现机组最优阀点运行。
(3)提出了机组阀点工况下直流锅炉分离器中间点温度函数的优化整定方法,减小了阀点运行引起的主汽温度波动。通过仿真模型计算主汽温度受影响程度,结合现场调试,确定分离器中间点温度设定值最优值。
(4)提出了统筹阀门管理函数与主汽压力控制函数的高调阀管理曲线精细化优化方法,实现了机组在中低负荷段均可以保持或接近最优阀点处运行。通过统筹阀门与主汽压力控制函数的高调阀管理曲线,形成精细化调整后的高调阀管理曲线,使机组在不同负荷及不同热力系统运行状态下,均保持或者接近最优阀点运行工况,最大幅度提高机组运行经济性。
(5)提出了关键参数智能前馈和主蒸汽压力快速跟踪控制技术,提升了机组负荷响应速率和系统平稳性,解决了阀点优化后快速响应负荷时的锅炉超温欠压、超压欠温等影响机组安全性和经济性问题。根据CCS系统的主蒸汽压力控制偏差、机组负荷指令延迟和主蒸汽压力设定值经延迟环节后的变化方向,减少主蒸汽压力控制偏差,避免出现锅炉给煤量过量调节现象,提高CCS系统在变负荷工况下的调节品质和稳定性能。