作者：魏守鑫

摘要：本文根據(jù)聯(lián)合循環(huán)的運(yùn)行組合、各種啟動(dòng)停運(yùn)運(yùn)行方式及其聯(lián)合循環(huán)基本特性，擬定出聯(lián)合循環(huán)的負(fù)荷分配協(xié)調(diào)控制方案和各種模擬控制的配合關(guān)系。并闡述了聯(lián)合循環(huán)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)功能和負(fù)荷響應(yīng)能力。
1  前言
    由于聯(lián)合循環(huán)電站的熱電效率高，燃?xì)廨啓C(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為燃機(jī))部分啟動(dòng)速度快，建設(shè)周期短，所以目前建設(shè)的燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)電站越來(lái)越多。特別是對(duì)白天用電量大，夜間用電量少，晝夜用電量變化很大的經(jīng)濟(jì)并發(fā)區(qū)，采用燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)電站供電更加經(jīng)濟(jì)、方便。為了更好的滿(mǎn)足負(fù)荷頻繁變化，使機(jī)組即能帶基本負(fù)荷又能帶中間負(fù)荷和調(diào)峰負(fù)荷，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組必須采用協(xié)調(diào)控制。
    聯(lián)合循環(huán)電站要參與民網(wǎng)的調(diào)頻，所以聯(lián)合循環(huán)電站協(xié)調(diào)控制，應(yīng)把電網(wǎng)、燃機(jī)、余熱鍋爐、汽機(jī)及其控制系統(tǒng)看作一個(gè)整體，作為一個(gè)廣義的調(diào)節(jié)對(duì)象來(lái)研究；電網(wǎng)供電中供需雙方(發(fā)電方與用電方)之間在負(fù)荷響應(yīng)問(wèn)題上存在著一定的矛盾。從電網(wǎng)方面來(lái)看，要求在保證質(zhì)量的前提下，機(jī)組盡可能迅速、穩(wěn)定地響應(yīng)負(fù)荷變化；而在機(jī)組方面，由于某些內(nèi)在的原因，往往不能適應(yīng)大幅度、快睦負(fù)荷調(diào)度的需要。一般說(shuō)來(lái)，這種能量平衡是通過(guò)接入與解列用電設(shè)備或增、減發(fā)電機(jī)l組供電負(fù)荷來(lái)平衡。 
    聯(lián)合循環(huán)電站協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括燃機(jī)控制、余熱鍋爐控制、蒸汽旁路站控制、汽輪發(fā)電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)汽機(jī))控制及相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)。由于聯(lián)合循環(huán)電站包括多臺(tái)發(fā)電機(jī)供電，所以聯(lián)合循環(huán)電站的控制相當(dāng)于一個(gè)小電網(wǎng)的控制。作為一個(gè)電網(wǎng)的負(fù)荷增、減控制，就有可能啟動(dòng)一臺(tái)機(jī)或停止一臺(tái)發(fā)電機(jī)。作為聯(lián)合循環(huán)的協(xié)調(diào)．控制系統(tǒng)，要滿(mǎn)足多種運(yùn)行工況，盡可能的擴(kuò)大機(jī)組的可調(diào)范圍。當(dāng)負(fù)荷變化超過(guò)運(yùn)行機(jī)組的可調(diào)范圍時(shí)，同樣應(yīng)用啟動(dòng)一臺(tái)燃機(jī)或停止一臺(tái)燃機(jī)來(lái)滿(mǎn)足負(fù)荷的需求。
    聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的組合方式很多。一臺(tái)燃機(jī)、一臺(tái)余熱鍋爐、一臺(tái)汽機(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)，簡(jiǎn)稱(chēng)為1+1+l建制；目前建的聯(lián)合循環(huán)有1+1+1建制；2+2+l建制；3+3+1建
制；4+4+l建制；5+5+1建制；6+6+1建制。不論建制的組合數(shù)多少，一種建制均為一個(gè)單元機(jī)組，對(duì)于各個(gè)單元機(jī)組其運(yùn)行方式大致基本相同。本文以4+4+1建制循環(huán)單元機(jī)組控制系統(tǒng)為例，研究其各種運(yùn)行方式的協(xié)調(diào)控制方案，在保證機(jī)組安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行的前提下，采用協(xié)調(diào)控制，使機(jī)組快速響應(yīng)向負(fù)荷變化。達(dá)到經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。
2  聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組的運(yùn)行方式
    聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組的運(yùn)行組合型式與機(jī)組的建制有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)聯(lián)合循環(huán)的建制數(shù)越大，聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組的啟動(dòng)運(yùn)行組合方式越多，其控制系統(tǒng)越是復(fù)雜。   
    聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組的啟動(dòng)運(yùn)行方式應(yīng)包括下列內(nèi)容：
2．1  聯(lián)合循環(huán)單元的運(yùn)行組合   
    根據(jù)單元組中主機(jī)設(shè)備的情況及屯網(wǎng)負(fù)荷的要求，單元機(jī)組有下列幾種運(yùn)行組合方式：    
2．1．1  聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組中，全部燃視或部分燃機(jī)(剩余的停止)開(kāi)環(huán)運(yùn)行(汽機(jī)不運(yùn)行)即燃機(jī)各自通過(guò)獨(dú)立的煙囪排氣。   
2．1．2  聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組中，一臺(tái)燃?xì)鈾C(jī)或幾臺(tái)燃機(jī)開(kāi)環(huán)運(yùn)行，其余的燃機(jī)與相應(yīng)的余熱鍋爐和汽機(jī)聯(lián)合運(yùn)行。
2．1．3  聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組中；一臺(tái)燃?xì)鈾C(jī)或幾臺(tái)燃機(jī)開(kāi)環(huán)運(yùn)行，部分燃機(jī)停止運(yùn)行，其余的燃機(jī)與相應(yīng)的余熱鍋爐和汽機(jī)聯(lián)合運(yùn)行。
2．2  聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組的啟、停運(yùn)行方式
2．2．1  單元機(jī)組的啟動(dòng)方式．
2．2．1．1 開(kāi)環(huán)啟動(dòng) 
    開(kāi)環(huán)啟動(dòng)是對(duì)燃機(jī)而言，是單獨(dú)的啟動(dòng)燃機(jī)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行的過(guò)程。  
2．2．1．2 聯(lián)合啟動(dòng)
    所謂聯(lián)合啟動(dòng)是指在允許的條件下，余熱鍋爐、汽機(jī)隨燃機(jī)一起啟動(dòng)的過(guò)程。這里又可分為機(jī)組熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)（見(jiàn)注1)三種啟動(dòng)方式。三種啟動(dòng)方式的不同，主要是根據(jù)余熱鍋爐熱應(yīng)力的變化和汽機(jī)熱應(yīng)力要求，采用不同的控制過(guò)程。冷態(tài)聯(lián)合啟動(dòng)時(shí)，鍋爐煙氣擋扳予先開(kāi)一角度，快速啟動(dòng)燃機(jī)至滿(mǎn)負(fù)荷，然后根據(jù)鍋爐的熱應(yīng)力的要求逐漸開(kāi)啟煙氣分流擋板。鍋爐啟動(dòng)后向汽機(jī)供氣，并通過(guò)蒸汽旁路站來(lái)控制機(jī)前壓力，滿(mǎn)足汽機(jī)啟動(dòng)熱應(yīng)力的要求。
2．2．1．3  后續(xù)啟動(dòng)
    后續(xù)啟動(dòng)又可分為兩種情況：（1)燃機(jī)已正常運(yùn)行，然后啟．動(dòng)余熱鍋爐和汽機(jī)；(2)．已經(jīng)有部分燃機(jī)及相應(yīng)的余熱鍋爐、汽機(jī)處于正常的聯(lián)合運(yùn)行，然后啟動(dòng)未運(yùn)行的燃機(jī)及所對(duì)應(yīng)的余熱鍋爐的過(guò)程。這兩種后續(xù)啟動(dòng)，均可分為熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)的三種啟動(dòng)方式。
      *注 1、機(jī)組的熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)主要是根據(jù)汽缸的金屬溫度范圍來(lái)定義的。汽輪機(jī)的熱態(tài)、溫奉、冷態(tài)的劃分如下：對(duì)中壓，次高壓汽輪機(jī)下缸內(nèi)壁1、2級(jí)葉片中間處溫度：
    熱態(tài)：350℃以上(大約停機(jī)后12小時(shí)之內(nèi))； 
    溫態(tài)：200℃——350℃(大約停機(jī)后12—48小時(shí)之內(nèi))；
    冷態(tài)：200℃以下(大約停機(jī)后48小時(shí)之后)  
    相應(yīng)的鍋爐大約在停運(yùn)后的相應(yīng)時(shí)間內(nèi)，也可稱(chēng)為鍋爐的熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)。
2．2．2  單元機(jī)組的停機(jī)
    聯(lián)合循環(huán)單元機(jī)組運(yùn)行停機(jī)分為正常停機(jī)與事故停機(jī)。
2．2．2．1  正常停機(jī)
    正常停機(jī)是指運(yùn)行人員根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令和電站負(fù)荷情況，人為的按需要甩兔荷停掉部分或全部燃機(jī)、余熱鍋爐及汽輪機(jī)的過(guò)程。  
2．2．2．2  事故停機(jī)   
    事故停機(jī)是指電站機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，由于某種事故或故障所導(dǎo)致的部分燃機(jī)或全部燃機(jī)、部分余熱鍋爐或，全部余熱鍋爐及汽輪機(jī)自動(dòng)或手動(dòng)跳閘停機(jī)的過(guò)程。
2．3  汽機(jī)啟動(dòng)宏觀(guān)特性
    圖2．3——1為汽機(jī)啟動(dòng)宏觀(guān)特性曲錢(qián)。汽機(jī)的啟動(dòng)按定、滑壓過(guò)程進(jìn)行。機(jī)組從沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)、并網(wǎng)帶負(fù)荷，直至50%韻負(fù)荷以前為定壓?jiǎn)��?dòng)過(guò)程。在定壓運(yùn)行的過(guò)程中，即要考慮機(jī)組快速啟動(dòng)，又要兼顧鍋爐壓力迅速升高的特點(diǎn)，盡可能地從啟動(dòng)至帶50％的負(fù)荷的過(guò)程中，使蒸汽高效地作功，所以必須設(shè)定合理地壓力設(shè)定點(diǎn)。圖中A點(diǎn)為汽機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷點(diǎn)，A點(diǎn)前從沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)、空轉(zhuǎn)到AB間帶負(fù)荷的機(jī)前主蒸汽壓力，由汽機(jī)蒸汽旁路系統(tǒng)來(lái)維持。沖轉(zhuǎn)后的汽機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)升速、AB間帶負(fù)荷及負(fù)荷升速、分步暖機(jī)由汽機(jī)調(diào)速汽門(mén)來(lái)控制。即調(diào)速汽門(mén)從沖轉(zhuǎn)前的零開(kāi)度，逐漸開(kāi)啟，到B點(diǎn)全開(kāi)。BC段為滑壓升負(fù)荷特性曲線(xiàn)，在這個(gè)區(qū)間汽機(jī)調(diào)速汽門(mén)基本全開(kāi)，隨著鍋爐生產(chǎn)蒸汽量的增加，機(jī)前壓力逐漸上升，蒸汽量逐漸增加，汽機(jī)負(fù)荷隨著汽量的增加而增加。機(jī)組滑壓運(yùn)行，其負(fù)荷由50％隨壓力滑升至100％。在這個(gè)區(qū)間壓力的升高靠蒸汽旁路閥控制。CD段是機(jī)組具有尖峰負(fù)荷一次調(diào)頻能力的超負(fù)荷特性區(qū)線(xiàn)，在這個(gè)區(qū)間汽機(jī)通過(guò)調(diào)速汽門(mén)最后的調(diào)節(jié)余度來(lái)調(diào)壓，定壓升負(fù)荷，以使一次調(diào)頻靈活可靠。

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