2.3抽汽工况图数据限制问题
磷肥生产中,汽轮机组采用抽汽方式工作,抽汽需要量在10~25t/h间变化,流量波动大、压力要求不太高。严格按汽轮机抽汽控制工况图设置数据控制汽轮机,虽然能保证汽轮机各级叶轮蒸汽压力不超过制造厂设计,但是会导致汽轮机不能带满负荷。按505E说明书绘制的本汽轮机抽汽控制典型工况如图2所示。
按汽轮机抽汽控制典型工况图设置505E参数后,试车验证。不投抽汽时,汽轮机最大仅能带5 150kW负荷,用组态王通过Modbus读取505E运行数据,获知505E工作在工况图限制状态,转速PID输出为96%时,执行机构输出也仅能达到85%,影响了发电负荷,还造成进汽、排汽压力波动。
505E内设置的工控图参数:
条件一,最小抽汽时的最大功率(Max Power@MinExtr);
条件二,最小抽汽时的最大高压调门流量(Max HPFlow@Min Extr);
条件三,最大抽汽时的最小功率(Min Power@MaxExtr);
条件四,最大抽汽时的最小高压调门流量(Min HPFlow@Max Extr)
条件五,最小抽汽时的最小功率(Min Power@MinExtr);
条件六,最小抽汽时的最小高压调门流量(Min HPFlow@Min Extr)
条件一、二决定A点,条件三、四决定B点,条件五、六决定C点,其围成的四边形(除第二象限外)表明505E根据发电机功率和转速PID给定,按工况图对高低压阀位进行限制。进入工况图限制区,就会引起机组负荷和压力控制不稳定。
3 磷肥生产过程蒸汽压力控制策略
余热发电控制的实质是“以热定电”,有多少蒸汽发多少电。单从蒸汽考虑,汽轮发电机组发电过程相当于减温减压过程,降低蒸汽压力和温度供给下游用户,特点是热能综合利用。
磷肥生产过程中,余热发电的负荷控制必须设定一个控制策略,多参数调节时,优先控制一个参数。控制策略选择汽轮发电机组和减温减压装置采用同样的压力控制方式。首先,以3. 43MPa的进汽压力为第一控制参数,当热负荷发生较大变化,硫酸锅炉来不及减负荷时,开启0. 5MPa管道上的蒸汽放空阀来稳定背压排汽压力,使蒸汽发电后再放空。如果仍不能满足要求,那么就需用锅炉放空来暂时稳定锅炉气包压力。其次,1 MPa的蒸汽压力稳定靠调整汽轮机抽汽低调阀,由于1 MPa蒸汽需要量相对较小,因此调节主要影响汽轮机背压,对进汽压力影响较小。最后,背压蒸汽压力靠硫酸加减负荷、浓缩用汽调整和短时蒸汽放空来稳定。
4 从50E控制器设置入手解决问题
4.1采用高低压不联系调节控制方式
505E控制汽轮机控制方式有高低压调节阀联系调节、进汽(高压)不联系调节(HP)、排汽(低压)不联系调节(LP)、高低压不联系调节。HP表示汽轮机高调阀,即汽轮机第1只调节汽门,用于调节进汽轮机总汽量;LP表示低调阀,即汽轮机第2只调节汽门,用于调节抽汽量。只有选用高低压不联系调节方式时,高压阀与低压阀的调整才真正独立。
咨询汽轮机制造厂,该机组可不投抽汽带满负荷,505E内的抽汽工况图限制就成为带不满负荷的关键。当采用高低压不联系调节方式后,505E内的抽汽工况图参数选项自动消失,即取消了抽汽工况图限制。
4.2用抽汽压力控制低调阀,用进汽压力控制高调阀
抽背式汽轮机的抽汽量和背压排气量差异很大。最初以背压压力(0. 5 MPa)为控制参数时,造成磷酸浓缩用汽量小时低调阀自动关小,大量蒸汽进入1 MPa抽汽管,导致中压安全阀动作,汽轮机无法控制低压蒸汽量波动带来的压力变化。把低调阀控制参数改为抽汽压力后,由于抽汽蒸汽量占进汽总量的比例较小,因此能稳定控制抽汽压力,而且对背压影响较小,0. 5 MPa的低压管网压力可依靠放空阀和浓缩用汽量的调节来保证。
用稳定进汽压力控制高调阀,从而改变发电负荷,可很好解决硫酸负荷变化对进汽压力的影响,实现“以热定电”目的。
采用进汽压力自动调整高调阀,抽汽压力自动调整低调阀后,实现了汽轮机与减温减压装置的作用一样,两个压力等级的自动调节。
4.3引入汽轮机发电功率
505E根据组态和系统条件拥有以下运行控制方式。
(1)转速控制:开机暖机过程,发电机无负荷期间为转速控制。
(2)频率控制:发电机单机运行没有并网期间为频率控制。
(3)机组负荷控制:发电机并网运行时调汽轮机进汽量,不能调转速,只能调负荷。
磷肥生产过程中,余热发电基本都属于并网运行,发电机出口断路器和并网断路器的状态决定了控制器的运行方式。当发电机和电网的断路器都闭合时,控制器以机组负荷控制方式运行,给定值高于额定转速就能使负荷从。增至100%。