浙江德能天然氣發(fā)電有限公司擁有兩臺60MW的燃氣輪機機組，其中燃氣輪機、汽輪機和發(fā)電機均由南京汽輪電機廠制造，鍋爐由杭州鍋爐集團有限公司制造。這兩臺機組自2005年6月起先后開始試運行投產，但一直沒有實現(xiàn)AGC功能。為了達到正式投產的要求，德能天然氣發(fā)電有限公司與浙江大學機械與能源工程學院簽訂了AGC負荷控制項目實施的合同，由浙江大學負責兩臺機組AGC負荷控制的設計、安裝與調試工作。
一、機組概況
1、燃氣輪機發(fā)電機組
型號為PG6581B的燃氣輪機發(fā)電機組由南京汽輪電機廠制造，其額定功率是41.89MW（GAS），額定轉速5163rpm，發(fā)電效率為31.8%，燃料種類為天然氣，其控制系統(tǒng)是美國GE公司的MARK-V控制系統(tǒng)。
2、汽輪機組
型號為L18-3.43-4的單缸、中壓、純冷凝式汽輪機組也是由南京汽輪電機廠制造，其額定出力為18WM，最大出力20WM，額定轉速3000r/min，額定汽壓3.43Mpa，額定溫度440℃， 1個汽缸，級數(shù)為12級。
3、發(fā)電機
型號為QFR-38-2的隱極臥式、空氣冷卻發(fā)電機也是由南京汽輪電機廠制造，其額定功率為38MW，功率因數(shù)為0.8，效率98.2％。
4、鍋爐
型號為Q412/551-72.3-3-3.82/450的鍋爐是由杭州鍋爐集團有限公司制造，其額定出力72.3t/h，額定蒸汽壓力3.82Mpa，額定蒸汽溫度450℃。
5、DCS
汽輪機和鍋爐的DCS是由北京HollySys公司設計的國產分布式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有控制器物理位置分散、控制功能分散、系統(tǒng)功能分散和顯示、操作、記錄、管理集中的優(yōu)點，而且融入了當前先進的微處理器技術、CRT圖形顯示技術和高速安全的通訊技術，形成了一個功能更加完善且具有決策管理性能的新型分布式控制系統(tǒng)。
德清天然氣電廠的DCS實現(xiàn)方案中包括1500點以上的I/O測點，6個現(xiàn)場控制站(其中一個暫時未投用)，1個工程師站和5個操作員站�，F(xiàn)場控制站是直接與現(xiàn)場設備打交道的設備，采用ProfiBus DP總線與各I/O單元進行通訊，可以根據(jù)現(xiàn)場的不同需求，對現(xiàn)場控制站進行靈活配置，以實現(xiàn)順序控制、連鎖邏輯控制、過程控制、遠程I/O等控制功能。工程師站主要進行控制策略組態(tài)，人機界面組態(tài)和相關系統(tǒng)參數(shù)設置、現(xiàn)場控制站的下裝和在線調試、操作員站人機界面的在線修改等功能。操作員站主要完成各種監(jiān)視信息的顯示、查詢和打印、通過人機設備實現(xiàn)對系統(tǒng)的人工干預等功能。
二、前期工作
德能天然氣發(fā)電廠和浙江大學于2006年2月13日開始全面啟動AGC項目，在相關的DCS、燃氣輪機、電氣RTU廠家以及省調的積極配合下，經過所有工作人員的努力工作，目前已經完成了所有的準備工作，其中包括以下一些具體工作：
1、AGC方案和一次調頻方案的設計；
2、燃氣輪機與HollySys DCS之間的通訊電纜連接、通訊參數(shù)配置和調試；
3、電氣RTU與DCS之間的信號接線和調試；
4、電氣RTU與省調之間的信號打通；
5、AGC方案和一次調頻方案在DCS上的組態(tài)和調試；
6、1#機組負荷擺動試驗；
7、2#機組負荷擺動試驗；
8、根據(jù)負荷擺動實驗結果優(yōu)化AGC控制控制參數(shù)。
在負荷擺動試驗過程中，汽輪機、燃氣輪機和余熱鍋爐的各控制回路運行正常、功能正確；機組重要參數(shù)(如汽包水位、主蒸汽壓力、除氧器水位等)都在安全范圍之內，沒有出現(xiàn)參數(shù)超限的狀況；AGC控制方案功能正確，相應控制參數(shù)的設定也比較合理，完全具備了AGC試驗的條件，因此特向省調申請允許進行AGC試驗。
下圖1和圖2是負荷擺動試驗過程的趨勢圖。趨勢圖1中，試驗開始時間是14:22:00，試驗持續(xù)時間為21分鐘。負荷擺動的范圍是56MW-44WM之間，從圖1可以看出，在負荷從56MW-44MW過程中，機組負荷響應延遲在幾秒鐘之內，到負荷趨于穩(wěn)定的時間大約在3.5分鐘，負荷從44MW-56MW過程中，負荷響應延遲時間也非常短，到趨于穩(wěn)定經過的時間大約在4.9分鐘左右。
趨勢圖2中，試驗開始時間是14:48:00，試驗持續(xù)時間為25分鐘。負荷擺動的范圍是56MW-36WM之間，從圖2可以看出，在負荷從56MW-36MW過程中，機組負荷響應延遲在幾秒鐘之內，到負荷趨于穩(wěn)定的時間大約在4.2分鐘，負荷從36MW-56MW過程中，負荷響應延遲時間也非常短，到趨于穩(wěn)定經過的時間大約在7分鐘左右。
兩次試驗過程中，機組主要參數(shù)均在正常范圍內變化，沒有出現(xiàn)超限的情況，因為我們認為現(xiàn)在已經具備進行AGC負荷試驗的條件。
三、試驗目的
1、確保AGC系統(tǒng)輸入、輸出信號接線正確，人機接口界面顯示正確；
2、確保AGC系統(tǒng)軟件組態(tài)正確，并能滿足機組正常運行；
3、確保AGC系統(tǒng)畫面組態(tài)正確；
4、確保AGC系統(tǒng)能夠滿足投運要求。
五、試驗內容
1、I/O信號測試
AGC系統(tǒng)的信號如下表所示，共20點，分AI、AO、DO三大類。確認DCS系統(tǒng)經RTU至省調的遙調、遙信、遙測等所有信號的接線及通訊連接均已完成，并確認連接正確。
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序號 |
名稱 |
I/O類型 |
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1 |
1#、2#發(fā)電機實時出力 |
AO(4-40mA) |
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2 |
1#、2#發(fā)電機有功出力最高限值 |
AO(4-40mA) |
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3 |
1#、2#發(fā)電機有功出力最低限值 |
AO(4-40mA) |
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4 |
1#、2#發(fā)電機調節(jié)速率 |
AO(4-40mA) |
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5 |
1#、2#發(fā)電機負荷指令返回 |
AO(4-40mA) |
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6 |
3#、4#發(fā)電機實時出力 |
AO(4-40mA) |
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7 |
3#、4#發(fā)電機有功出力最高限值 |
AO(4-40mA) |
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8 |
3#、4#發(fā)電機有功出力最低限值 |
AO(4-40mA) |
|
9 |
3#、4#發(fā)電機調節(jié)速率 |
AO(4-40mA) |
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10 |
3#、4#發(fā)電機負荷指令返回 |
AO(4-40mA) |
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11 |
1#、2#發(fā)電機DCS投退信號 |
DO |
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12 |
1#、2#發(fā)電機AGC允許信號 |
DO |
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13 |
1#、2#發(fā)電機有功出力高限報警 |
DO |
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14 |
1#、2#發(fā)電機有功出力低限報警 |
DO |
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15 |
3#、4#發(fā)電機DCS投退信號 |
DO |
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16 |
3#、4#發(fā)電機AGC允許信號 |
DO |
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17 |
3#、4#發(fā)電機有功出力高限報警 |
DO |
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18 |
3#、4#發(fā)電機有功出力低限報警 |
DO |
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19 |
1#、2#發(fā)電機調度容量 |
AI(4-40mA) |
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20 |
3#、4#發(fā)電機調度容量 |
AI(4-40mA) |
2、AGC試驗內容
德能天然氣發(fā)電廠#1和#2機組AGC系統(tǒng)的電廠部分是實現(xiàn)省調對發(fā)電機組直接實施電網負荷自動調度的關鍵環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下幾項功能：AGC方式的無擾投切、ADS遙調指令的高低限制、機組實發(fā)功率越限報警、ADS指令變化速率限制、機組負荷的快速響應和跟隨、機組各項參數(shù)的穩(wěn)定調節(jié)。AGC試驗分為TE和BR兩種方式。在TE方式下，由省調手動改變ADS指令，機組接收的目標負荷為一次性階躍變化，該方式與機組負荷擺動試驗基本相同，通過對各負荷段內各種不同幅度的階躍變化試驗，檢驗機組的快速響應能力。在BR方式下，ADS指令由AGC主站根據(jù)電網負荷需求自動給出，是一個連續(xù)反復的變化過程，這將考驗機組負荷控制的隨動性能，要求機組能在維持汽壓穩(wěn)定跟隨設定值的前提下，調節(jié)機組負荷快速準確地跟隨ADS指令的變化。
六、試驗時間
2006年2月25日14:30~2月26日16：00。
七、試驗步驟
1、I/O信號測試
確認DCS系統(tǒng)經至省調的遙調、遙信、遙測等所有信號的接線及通訊連接均已完成，連接正確。并完成了AGC系統(tǒng)的邏輯檢查，確認邏輯正確.。
2、AGC試驗步驟
（1） 準備試驗曲線，記錄以下參數(shù)的變化情況：ADS負荷指令、機組實際負荷、燃機負荷指令、汽包水位、主蒸汽溫度等；
（2） 將機組AGC方式置于未投狀態(tài)，在DCS側分別模擬改變各遙信及遙測信號，由省調確認信號動作正確。省調發(fā)出遙調指令，在DCS上觀察信號是否收到，精度能否滿足要求；
（3） 機組穩(wěn)定運行后，燃機負荷40MW，各項參數(shù)均正常穩(wěn)定。將機組負荷上限設置為60MW，負荷下限設置為36MW，負荷變化率設為3 MW/min，由省調發(fā)出60MW的ADS指令，確認機組已正確收到后，將機組AGC方式置為AGC投入方式，則機組投入AGC方式運行，由省調確認收到AGC已投入的遙信信號。
（4） 省調側將試驗方式設為TE方式，AGC試驗開始，省調下發(fā)ADS指令，機組減負荷，減至36MW；
（5） 省調ADS指令再次加至60MW；
（6） 省調將AGC方式切換為BR方式，機組處于BR方式下連續(xù)調節(jié)。
八、運行人員的配合和安全措施
整個試驗過程需要當班運行操作員的配合和監(jiān)督。試驗前運行操作員要了解試驗的內容，并提出意見，在試驗過程中要密切觀察機組各設備和運行參數(shù)的變化情況，必須保證汽包水位、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、除氧器水位等參數(shù)在安全范圍之內，不能超限，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況出現(xiàn)，有權切入手動進行調節(jié)和處理，并要求試驗人員停止試驗。
九、試驗注意事項
試驗人員在試驗前要做好與值長、操作員的溝通工作，在得到值長和操作員認可的情況下方可開始試驗。試驗過程中以保證機組安全為第一位，一旦出現(xiàn)異常情況，操作員要迅速采取措施進行處理。
