某燃气电厂机组主机设备是进口设备,控制系统随主机设备统一采购,控制逻辑设计和编程均由设备厂家实施完成。该厂商业运行时间接近八年,运行人员积累了一定的运行经验,对生产流程优化、厂用电率降低以及高机组自动化程度出了更高的求,在这种背景下,该厂决定通过科技攻关活动,对燃气机组启停过程顺序控制做出调整,以通过优化机组运行方式降低整厂能耗。 
  1 明确项目技术路线和优化内容 
  在决定调整机组启停过程辅机运行时间和在机组启停顺序步序以达到降低厂用电率的目的后,通过何种方式进行优化、优化范围涉及哪些辅机以及如何有效设立保证机组和系统安全运行的临界点就成为该项目实施的主技术壁垒。在项目小组论证时,初步设立吸收外部同类型机组良好的改造经验、挖掘本厂生产人员良好的实践经验和技术潜力作为本项目实施的技术依托。对于项目优化内容,在将高电压大功率电气设备作为首选目标后,项目小组决定待调研结束后根据考察结果再进一步明确工作对象和修改细节。 
  2 技术方案的确定 
  在确定以外部同类型机组良好的改造经验作为燃气机组厂用电优化研究项目的打破技术壁垒的主技术支撑点,项目组选取了四家同类型机组进行业务考察,其中有同期投入商业运行的两家同型号燃气蒸汽联合循环机组、一家投入商业运行较晚的同厂家改进型燃气蒸汽联合循环机组以及一家其他厂家生产的同等级燃气蒸汽联合循环机组,以期建立横向、纵向对比关系,掌握更多运行中积累的工作经验以及不同系列机组在高机组经济性方面良好实践的目的。而在实际考察中了解到以上各厂没有通过调整各辅机启停顺序和运行步序以达到降低厂用电率和高机组自动化程度的类似改造项目,但对于如何高机组经济性所考察的各厂还是给出了诸多宝贵的经验和建议。在没有成熟的经验可以作为项目实施的技术支撑的情况下,项目组将收集到有关于机组运行优化经验同本厂运行经验相结合,明确了从以下三个方向完成本次优化 
  2.1 将耗能较高的辅机设备作为重点实施对象 
  将耗能较高的循环水泵、燃机罩壳风机等辅机设备列为本次项目重点实施对象,通过保证机组安全前条件下调整以上辅机的启停时间作为修改内容。以循环水泵为例,利用机组启动初期对于冷却水量求不大的前下,由38V开式水泵代替6kV循环水泵工作,利用开式冷却水系统替代循环水的冷却功能,可以将循环水泵的启动时间推迟约1小时,对于降低厂用电率作用显著。同时设置开式冷却水向循环水注水过程排空确认,可以降低循环水系统管道内部水带空气运行影响冷却的效果。 
  2.2 将需逻辑优化的设备作为项目实施对象 
  由于该厂前期完成的某些节能改造项目,如中压给水泵、凝结水泵实施变频改造后未对系统顺控逻辑全面优化,造成机组启动过程中需手动完成这些设备和系统的启停操作,不仅经济性差,同时可能由于运行人员不当操作造成系统和设备的损伤,通过本次项目可以高这些系统启停过程的自动化程度的设备也列为实施对象,修改内容以高对于机组启停过程自动化程度的响应。在本项目中,增加变频设备投入情况、运行状态判别条件后,自动投入变频控制以及预选备用泵的联锁,可以有效降低运行人员操作强度,减少运行人员不当操作的危害。 
  2.3 将系统设计存在隐患的设备作为项目实施对象 
  将原设计中不符合运行实际情况的项目列为优化项目,如在机组启动过程中启动汽轮机时首先启动真空泵以建立汽轮机真空,后投入汽轮机轴封系统,这种设计在汽轮机冷态启动时符合运行需求,但在汽轮机处于暖态和热态时,可能造成冷空气通过轴封进入热汽轮机,引起汽轮机内部金属产生热应力损伤,影响机组安全运行。考虑到该厂燃气-蒸汽联合循环机组为了达到调峰运行的目的,通过增加汽轮机状态判断的边际条件,以决定真空系统和轴封系统投入先后顺序实现高机组运行安全性的需求。另外,将高压主汽管线疏水、低压主汽管线疏水、冷再管线疏水和热再管线疏水顺控投入顺序前,以高机组暖管效率并降低机组水冲击的可能。在确定项目实施对象和优化方向后,通过召开技术评审会的形式,落实项目技术方案,确定项目实施依据、制定项目实施计划、明确各方工作职责和分工,有力推进了项目落地和实施。 
  3 项目实施前的准备 
  在确定项目技术方案后,根据岗位职责和项目组成员分工,项目组将工作组成员分成三个小组,并指派专人负责一组完成逻辑组态设计,由熟悉系统编程组态和系统维护专业人员负责;一组负责编制调试方案,由熟悉系统生产流程和工作程序的专业技术管理人员负责;另外一组负责结合技术方案完成运行操作票修编,由运行管理人员负责。项目组确定各小组工作进度和工作完结时间点,并通过定期召开项目碰头会形式,协调解决各组工作中遇到的问题,保证各分支工作有序开展,以确保逻辑组态、调试方案和运行操作票的准确性和可靠性。在逻辑组态设计完成、调试方案定稿以及操作票修编完成的情况下,由项目组技术负责人进行最后的汇总和梳理,制定可行的实施计划,规范各项工作的开展形式、检查标准和结果反馈流程。 
  4 项目实施 
  在准备工作执行完毕后,受到该厂控制系统的逻辑修改需连续完成的限制,同时考虑到由于本次逻辑修改涉及内容较多、完成时间较长、逻辑下传工作可能会影响到机组正常运行多种因素,选取机组停运时间较长的时间段完成项目实施工作。为避免逻辑组态修改过程中不当操作可能对于机组造成不利影响,同时规避对于机组紧急启动的风险。决定在逻辑组态改动前对逻辑组态进行备份保存,在机组停运后立即完成了机组DCS系统逻辑备份,并通过在备份介质上粘贴写有备份日期、备份项目名称以及以表单化记录等形式实现对于备份数据的有效管理。在系统备份工作完成后,在初步完成逻辑审核的情况下,由逻辑组态组成员完成相关逻辑和画面修改及下传工作,同时安排熟知本次修改内容的专业人员进行监护,保证实施过程中发现的问题能够得到及时确认和反馈,确保逻辑修改质量。同时,由专业技术管理人员对照设计逻辑图与实际逻辑以及逻辑功能正确性情况对于逻辑修改内容和逻辑进行核查,对于发现的不符项和存在争议的部分汇总后交项目组共同进行确定,务必保证逻辑准确、功能正常。在逻辑检查工作结束确定无误后,检查系统报警,消除逻辑修改后的故障和缺陷,再次对系统数据进行备份。反复备份也是为了预防在实施过程中出现问题后能够准备恢复到阶段性备份内容,以防止由于项目实施过程对于机组原始数据的不可逆转性。 
  5 试验验证 
  在逻辑审核完成后,在机组正式启动前,前启动辅机系统,由运行人员根据修编的操作票按分系统进行试验,验证系统的功能性、正确性以及是否符合设计需求和运行人员的操作求。为避免机组启动中进行大范围的逻辑修改影响机组正常启动,对于不具备试验条件的系统和设备,由热工专业人员反复进行逻辑验证,务必保证在机组整套启动前将验证工作顺利完成。 
  在分系统验证结束后,通过加大现场故障处理和系统逻辑检查,确保影响机组启动的可能因素已经降到最低。在各种准备工作有效到位的前下,机组正常启动,未发生影响机组启动和正常运行的重大故障。同时根据实际运行情况来看,项目准备阶段预期目标均已达到,本项目实施圆满完成。 
  6 结语 
  本次燃气机组启动过程厂用电优化项目是在没有成熟应用实践经验的前下完成的,集中了广大生产运行人员、设备维护和管理人员的智慧和心血,并经过大胆举证、认真辨析和谨慎实施后完成的,项目实施过程可控、在控,实施效果安全、有效,本项目是在对燃气蒸汽联合循环机组引进技术掌握吸收的基础上的二次革新,具有重大的推广价值。 
  参考文献 
  1 叶建青.19FA燃气-蒸汽联合循环电厂运行优化与节能改造J.发电设备,211,(2). 
  2 俞彩孟,汪忠德,施静波.F级燃气-蒸汽联合循环机组降低厂用电率措施J.华东电力,214,(4). 
  3 梁朝,吴恒运,张晓邦,闫旭彦,赵志丹.燃气-蒸汽联合循环机组自动起停控制系统(APS)的应用J.热力发电,29,(1). 
  作者简介李小煜(1976-),男,中电投河南电力有限公司技术信息中心工程师,研究方向火力发电行业热工专业技术研究、咨询和技术服务;于凯(1982-),男,中电投河南电力有限公司技术信息中心工程师,硕士,研究方向火力发电行业电气专业技术研究、咨询和技术服务;赵占峰(1975-),男,郑州燃气发电有限公司工程师,研究方向燃气发电行业热工专业技术管理。 
  (责任编辑周 琼)