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NT6000 DCS系统孤网控制技术在印尼PLN South
Sulawesi 2×50MW燃煤电厂的应用
0. 引言
印尼是一个群岛国家，由三千多个岛屿组成，岛屿之间的电网连接不太方便。加上受亚洲金融危机的影响，印尼电网建设相对落后，目前印尼只有一个电网即爪哇-巴里-马都拉电网；苏门答腊岛有一部分电站也简单联接在一起但还未构成电网，其他地区的电站都是独立的，只能对周围地区供电。因电网品质不高，印尼新建电厂普遍要求机组具备小岛运行功能，100%甩负荷时维持转速稳定不跳机。
1. 项目概况
电厂位于印尼South Sulawesi岛Barru的Sopengriaja 区Burancie村，距离South Sulawesi省首府Makassar约90Km。地理位置南纬4°16’544?, 东经 119°36’948?。印尼PLN（国家电网公司）投资，湖北宏源电力工程股份有限公司总包。锅炉为杭州锅炉集团股份有限公司2×220t/h自然循环单汽包、单炉膛、固态排渣循环流化床锅炉；汽轮机为南京汽轮电机（集团）有限责任公司2×50MW高压、单缸、冲动、凝汽式汽轮机，高压旁路容量为30％，发电机为南京汽轮电机（集团）有限责任公司2×60MW空冷发电机。
主厂房控制系统DCS和汽轮机数字电液调节系统DEH均采用科远公司的NT6000系统。两台机组于2013年1月、2月分别完成了的100%甩负荷FCB试验，顺利移交PLN，投入商业运行。
2. FCB过程
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在FCB试验前，分别对汽轮机进行超速试验、油系统响应时间、阀门关闭速度测定、主气门严密性试验，对锅炉减负荷速率、煤量以及各保护逻辑、旁路控制逻辑进行确认。为了保障机组运行的安全性，防止出现FCB试验失败使厂用电全停，对电气快切装置进行动态试验。
在机组整套起动前对汽轮机各个阀门关闭时间进行测定。阀门严密性试验机组空转3000rpm运行，汽压、汽温额定值。缓慢关闭自动主汽门，转速逐渐下降，调门随转速下降而开大，真空正常，汽轮机转速最低降至1000rpm以下，试验结果合格。
锅炉降负荷FCB试验失败多为热负荷变化过大，各参数波动达到危险值所致，因此应尽量减小锅炉热负荷的变化区间。最初设计未考虑100%甩负荷，机组的旁路系统容量较小，旁路系统只能承担30%蒸汽流量，多余的蒸汽考虑通过向空排释放，安全门不动作。75%甩负荷试验中切除2台给煤机，剩余给煤机出力不变；100%甩负荷试验时，投床上油枪运行，停所有给煤机，在床温降至750℃时，启动#2和#3给煤机，用来稳住床温。如床温650℃时，温升率无回头趋势，投油助燃。
试验过程采用常规法，两台机组分别进行，断开发电机主断路器，使机组与电网解列，通过甩去75%及100%额定负荷的两个阶段试验，考核汽机调节系统动态特性。
#2机组在38MW时进行75%甩负荷，转速曲线如下图。
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转速
频率
功率
转速最高：3133rpmin，最低2966rpmin。
#2机组在50MW时进行100%甩负荷，转速曲线如下图。
转速
频率
功率
转速最高：3197rpmin，最低2952rpmin。
经过试验，机组在100%甩负荷时，汽机调节系统DEH完全满足试验要求。
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3. NT6000孤网系统技术在FCB中的应用
本工程前期设计时未考虑实现100%甩负荷工况，汽机旁路设计仅为30%容量，开启时间需要30s，释放蒸汽的锅炉向空排为电动门，开启时间也较长，后期PLN方提出实现小岛试验，若对工艺系统例如旁路等进行改造不现实，费用太高，只能从控制方案上进行考虑。常规的控制方案，在没有旁路的情况下，实现100%甩负荷维持机组稳定几乎不可能，为此科远在常规控制方案上进行软、硬件的优化，引入孤网控制技术，通过使用快速DPU、提前动作OPC等手段使DEH系统有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，确保在FCB甩负荷时控制机组转速不超过ETS动作转速，保证汽轮机空负荷或带厂用电正常运行。
机组FCB甩负荷试验，脱离大网，形成单台机组实际运行的小孤网，我们对调速系统进行分析，调速系统根据汽轮机的转速，即小网频率，调节汽轮机的进汽调门。当电网负荷需求量减少，电网频率升高，调速系统关小进汽调门，减少进汽量，减少汽轮机的驱动功率，使用电网频率恢复到50Hz。因此，电网频率恢复到50Hz，即机组转速控制在3000rpm，外部负载与小孤网发电量处于新的平衡关系。
试验中，设计汽机控制改进如下： （1） 设计引入孤网甩负荷的概念
针对并网运行和甩负荷运行对于DEH控制的不同要求，在DEH设计中引入孤网概念。当转速偏差超过一定范围时，DEH自动进入孤网运行状态。这种设计能够同时适应并网运行和小岛运行的要求。
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（2） 快速一次调频回路的设计
在阀门指令入口处，设计快速一次调频回路。DEH中将与一次调频相关的转速采样，转速三值优选，一次调频计算，调速指令输出都设置为快速运行，运行周期小于50ms，转速采样和模拟量输出模块采用高速硬件，使控制周期小于100ms,提高DEH一次调频的控制速度。
（3） 负荷控制与频率控制切换设计
并网状态下汽机DEH为负荷控制，在脱网进孤网甩负荷工况下，汽机负荷控制切换为频率（即汽机转速）控制，维持孤网频率在50Hz，汽机转速在额定转速3000rpm。 （4） 设计甩负荷工况下负荷前馈功能
甩负荷工况下，引入机组实际负荷做转速控制前馈，实现调门快速动作。当机组甩负荷时，根据负荷与调门阀位之间对应曲线关系，实现快速动作调门。 （5） 智能OPC设计
甩负荷过程中，根据转速飞升转速加速度，计算预估转速最高值当预估的转速最高值高于OPC定值时，提前动作OPC。由于OPC动作回路比调节阀动作回路要快200ms左右，这种设计将大大减小转速飞升值。
孤网运行下设计OPC动作值至3180rpm。 （6） 修正DEH甩负荷工况下转速控制调节参数
设计修改转速调节PID参数，加快汽机调门动作，从而使得转
NT6000DCS系统孤网控制技术在印尼PLNSouthSulawesi2×50MW燃煤电厂的应用
