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應(yīng)用設(shè)計

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2X60MW 級天然氣分布式能源聯(lián)合循環(huán)機(jī)組APS一鍵自啟、??刂?/p>

2X60MW 級天然氣分布式能源聯(lián)合循環(huán)機(jī)組APS一鍵自啟、??刂?/h1>
2021/12/10 14:09:11

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 級天然氣分布式能源站項目是由中國中建設(shè)計集團(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,單臺機(jī)組由一臺燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組,一臺余熱鍋爐及一臺蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組成,以熱、電、冷三聯(lián)供的方式實現(xiàn)能源的梯級利用,為江門國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展保駕護(hù)航。采用國內(nèi)首臺高轉(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)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。該項目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng),在艾默生、華南電力實驗研究有限公司、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)次對機(jī)組APS控制策略進(jìn)行修改和實驗,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)主的驗收。本文后續(xù)將重點介紹DEH系統(tǒng)APS啟、停的控制方式。

項目背景

中電江門綜合能源有限公司2X60MW 級天然氣分布式能源站項目是由中國中建設(shè)計集團(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,單臺機(jī)組由一臺燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組,一臺余熱鍋爐及一臺蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組成,以熱、電、冷三聯(lián)供的方式實現(xiàn)能源的梯級利用,為江門國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展保駕護(hù)航。采用國內(nèi)首臺高轉(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)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。該項目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng),在艾默生、華南電力實驗研究有限公司、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)次對機(jī)組APS控制策略進(jìn)行修改和實驗,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)主的驗收。本文后續(xù)將重點介紹DEH系統(tǒng)APS啟、停的控制方式。

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APS控制是發(fā)電機(jī)組自動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)組啟動或停運(yùn)過程中,能夠自動按照熱力系統(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)動以及控制,并通過相關(guān)的邏輯保護(hù)、連鎖發(fā)出對其它功能組的控制指令,以最終實現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的啟動或停運(yùn),俗稱一鍵啟、停。

本項目APS控制系統(tǒng)控制范圍

中電江門現(xiàn)場DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)實現(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

1.1機(jī)組上水

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

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

1.3啟動汽機(jī)及并網(wǎng)

啟動汽機(jī)及并網(wǎng)部分包括如下斷點:潤滑油冷卻器溫控調(diào)門投自動、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:退出AVC/退出CCS、抽汽系統(tǒng)退出、高低壓旁路投自動。

2.2機(jī)組停機(jī)

機(jī)組停機(jī)部分包括如下斷點: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)備斷點包括如下斷點:空壓機(jī)系統(tǒng)啟動、循環(huán)水系統(tǒng)啟動、開式冷卻水系統(tǒng)啟動、凝結(jié)水系統(tǒng)啟動、潤滑油系統(tǒng)啟動、軸封系統(tǒng)啟動、抽真空系統(tǒng)啟動、EH油系統(tǒng)啟動。

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圖一:單元機(jī)組APS啟動

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圖二:單元機(jī)組APS停機(jī)

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圖三:輔助系統(tǒng)APS

汽機(jī)島DEH系統(tǒng)APS啟動和停止

1.DEH系統(tǒng)APS啟動

DEH系統(tǒng)啟動在中電江門電廠APS控制中設(shè)計的是一鍵啟動模式,無需對DEH系統(tǒng)進(jìn)行特別操作,即自動掛閘、自動沖轉(zhuǎn)、自動投入同期、并網(wǎng)、自動帶負(fù)荷。啟動過程分為3個階段: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,DEH系統(tǒng)接收到機(jī)組APS啟動信號后,將對ETS系統(tǒng)進(jìn)行首出復(fù)位,對機(jī)組自動掛閘。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)自動投入ATC方式,并根據(jù)當(dāng)前的調(diào)節(jié)級內(nèi)上缸壁溫判斷當(dāng)前啟動方式:冷態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)。

冷態(tài)啟動時機(jī)組沖轉(zhuǎn)分一下幾個階段:

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)檢測到同期裝置請求信號后自動投入自動同期模式,已備并網(wǎng)。由于現(xiàn)場機(jī)組啟動過程中遇到振動較大等特殊情況,業(yè)主要求增加自動沖轉(zhuǎn)過程中操作員可以根據(jù)實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啟動信號才能使DEH系統(tǒng)再次進(jìn)行APS啟動。

1.3汽機(jī)并網(wǎng)

機(jī)組并網(wǎng)后,DEH系統(tǒng)會判斷當(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)會自動升負(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)會自動將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時且接收到APS打閘信號后,DEH系統(tǒng)自動進(jìn)行ETS打閘。

圖片5.png

圖四:DEH系統(tǒng)APS控制

 項目意義

中電江門高新區(qū)2X60MW 級天然氣分布式能源項目全廠APS一鍵啟、停功能的實現(xiàn),在提高機(jī)組自動化控制水平的同時,全面提高了機(jī)組長期安全、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,也是國內(nèi)首個分布式能源項目實現(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目或其他機(jī)組進(jìn)行APS一鍵自啟、??刂铺峁┝藚⒖己徒梃b。

關(guān)于艾默生 

艾默生(美國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)及住宅市場客戶提供創(chuàng)新性解決方案。自動化解決方案業(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。

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審核編輯(
王靜
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