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)績突破的基礎(chǔ)上邁上的又一個新臺階。

概述

  河南新密電廠二期由兩臺百萬機(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)，型號為N1000-25/600/6000

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

4)分散控制系統(tǒng)由上海自動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，測點數(shù)量多，單元機(jī)組約13000點、分配30對D PU，公用系統(tǒng)約2000點、分配4對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)組啟動條件、縮短啟動時間、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實現(xiàn)給水泵的啟動、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實現(xiàn)對煙氣排放的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;在這個壓力和溫度時，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點，爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于這個壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個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控制方面有所不同，其實質(zhì)是直流鍋爐與汽包鍋爐之間的差別，因為超超臨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)計人員必須要了解超超臨界鍋爐的設(shè)計特點。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都會引起蒸發(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，直流鍋爐中間點汽溫和過熱器出口汽溫控制點的溫度變動慣性增加亦即比熱增加，時間常數(shù)和延遲時間相應(yīng)增大，在燃料或給水量擾動時，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，必須投入啟動系統(tǒng)，因此也增加了鍋爐啟動系統(tǒng)對控制的要求。、

從以上幾點可知，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，而在啟動和低負(fù)荷時，要求更大幅度地改變這些參數(shù)，以得到寬范圍領(lǐng)域的自動控制。為此，必須設(shè)計更完善的閉環(huán)控制系統(tǒng)，在啟動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)計人員與機(jī)組設(shè)計人員配合，了解直流鍋爐運(yùn)行特點，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，并已經(jīng)開箱立柜，即將開始DCS受電并進(jìn)行倒送電。預(yù)計在2011年12月31日前第一臺百萬機(jī)組將通過168試驗。第二套機(jī)組也將在明年4月底前通過168試驗。

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)組的一個重要的發(fā)展趨勢。

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