600MW超临界汽轮机控制和保护系统研发及其工程应用

     大型超临界火力发电机组具有节能减排的显著优势,已成为我国火电建设的主要方向,并且逐步实现了超临界机组动力设备制造的国产化。项目立项时,机组自动化控制系统已实现国产化和自主化,但是汽轮机控制和保护系统还仍然采用国外主流品牌,这一技术领域国外控制系统长期处于高端系统的垄断地位。
    600MW等级超临界汽轮机由于容量大、参数高,对于控制和保护具有很高的快速性、精确性和可靠性要求,汽轮机控制系统(DEH)和保护系统(ETS)是汽轮机运行控制和监测保护的关键装置,是电厂最重要的控制装备之一。北京国电智深控制技术有限公司根据600MW超临界汽轮机的控制和保护的需求,在系统快速稳定的实时控制技术、安全可靠性及实现技术、控制方案关键技术、跨控制器快速高分辨事件追忆功能(SOE)技术等方面进行深入研究,研发出性能优越的大容量超临界机组汽轮机控制系统,并成功实现了国内自主产权600MW超临界汽轮机控制和保护系统的首台套应用。
    项目的主要技术内容与取得的关键技术突破包括:
    1.设计了更加优化的600MW超临界汽轮机OPC超速保护控制策略,通过冷再压力判断机组负荷高低,在高负荷时只用中压缸进汽进行转速控制,增强了机组甩负荷时转速控制的稳定性和快速响应能力, 机组甩负荷时OPC动作次数大幅减少,一般不超过2次。
    2.设计实现了自动精确带初负荷控制策略,保证了汽轮机和机组在初负荷工况下的运行更为稳定可靠。
    3.设计实现了三冗余智能可编程跳闸卡,保护回路可独立于控制器运行,大大增强了保护回路的快速响应能力和可靠性。
    4.研发了跨控制器SOE技术,实现了不同控制器中的SOE的分辨率≤1ms,使SOE分配更加灵活。
    5.研发了智能调门伺服模件,模件具有自动调整零位、满度和寻找最优比例参数功能,大大简化了现场调试工作难度和工作量。
    2007年至2011年国电智深公司汽轮机控制系统EDPF-DEH/ETS先后在安徽蚌埠电厂、陕西宝鸡电厂、大连庄河电厂、广西南宁电厂等不同类型的600MW等级超临界汽轮机(上汽、哈汽、东汽)上成功投运,实现了国内600MW超临界汽轮机控制和保护系统的技术突破,成功替代了国外品牌系统。
    继该项目之后EDPF-DEH/ETS系统在17台套项目中得到批量推广应用。每台套可以节省基建投资数百万元,并大幅降低运行维护成本。
    专家鉴定认为:系统设计思想先进、功能齐全、可靠性高,整体技术达到国际先进水平,应用示范作用显著,促进了科技进步,具有明显的社会效益和经济效益。