基本介紹
- 中文名：單元機組運行
- 外文名：Unit operation
- 特性：系統簡單、便於集中控制
內容簡介,單元機組的運行控制方式綜述,單元機組協調控制系統簡述,功能上提出的基本要求,單元機組協調控制系統的特點,協調系統的控制方式,大容量單元機組集控運行綜述,單元機組集控對象,單元機組集中控制的內容,單元機組系統,單元機組集控運行的優缺點,
內容簡介
全書內容有五章；第一章緒論，講述了單元機組及單元機組集控運行的概念；第二章單元機組自動控制系統，從操作角度描述了單元機組熱控系統；第二單元機組自動控制系統，從操作角度描述了單元機組熱控系統；第三章單元機組正常運行，講述了單元機組正常運行生產的內容；第四章單元機組正常運行，主要介紹了自然循環鍋爐和直流鍋爐單元機組的冷態啟動；第五單元機組典型事故及處理，在敘述單元機組事故特點和處理原則的基礎上，主要討論了MFT、RB、FCB、廠用電中斷幾種主要事故。
本書可作為電力工業學校電廠熱力設備運行與檢修專業的教材，也可作為電廠生產人員的培訓用書。
單元機組的運行控制方式綜述
單元機組制是指電廠中一台鍋爐配合一部汽輪機組成單元運行的方式，具備系統簡單、便於集中控制、管道短、成本便宜、壓力損失和散熱損失小等優點。我國較大容量的電廠都使用單元機組制。國內電站主要以單元機組協調控制系統（CCS）來進行運行控制。
單元機組協調控制系統簡述
單元機組必須配套有完善的協調控制系統（CCS）。即是將鍋爐和汽輪發電機組作為一個整體進行控制，採用了遞階控制系統結構，把自動調節、邏輯控制、連鎖保護等功能有機地結合在一起，構成一種具有多功能控制功能，滿足不同運行方式和不同工況下控制要求的綜合控制系統。
功能上提出的基本要求
（1）當外界負荷的需求發生改變時，機爐的協調控制動作應該使單元機組的輸出功率能與外界負荷需求儘快地匹配；同時需要保證主要的運行參數的變化在機組本身的允許範圍內。
（2）當由於機組的部分主要輔機發生故障或者由於其他原因造成機組的處理不能到達要求時，要求能自動地按照規定的變化速率讓機組降負荷，降到適當的水平繼續維持運行。
（3）為了適應機組在不同工況下運行的需要，要求同時具備多種運行控制方式。
（4）協調控制系統要方便集控運行人員的操作干預，例如進行手動模式操作，還有進行運行控制方式的切換等。
單元機組協調控制系統的特點
單元機組協調控制系統是單元機組實現負荷控制的“指揮中樞”，對大容量機組參與調峰的質量有著決定性的影響，是電力生產過程自動化水平高低的重要指標，具有如下的特點：
（1）系統結構先進。系統的構成採用遞階控制結構，不僅有機爐子控制迴路，還在其基礎上再引進機爐協調級，將鍋爐、汽輪機、發電機組整個單元機組作為一個整體來進行協調控制。
（2）控制策略合理。根據汽機、鍋爐各自在動態特性方面的特點，在機爐主控制器的設計中引進如前饋、補償和變結構控制等自動控制技術，有助於克服系統的耦合特性與非線性因素的影響，因此可以實現良好的控制質量。
協調系統的控制方式
1、手動方式：
汽機調速器和鍋爐指令的調節方式均為手動，這時鍋爐的燃燒子系統的控制全部為手動，所以機組的負荷並不能跟著外界負荷需求的變化而改變。功率由鍋爐部分控制，壓力則由汽機來控制，輸出功率的加與減完全由集控運行人員通過手動控制燃料的加減與手動控制調節汽門的開關來實現。手動方式通常只套用於鍋爐啟動初期。其他運行階段，集控運行人員也可以根據運行的實際需要，直接切換到手動方式進行控制。
2、鍋爐跟隨方式（BF）：
鍋爐跟隨方式（BF）是指汽輪機調節機組的輸出功率，而鍋爐自動跟隨調節主汽壓力的控制方式。當外界負荷需求改變時，首先動作汽機進汽閥門的開度大小來滿足功率匹配的要求，閥門開度的改變會導致汽機前的壓力信號出現偏差，鍋爐主控通過改變燃料量的投入量來維持主蒸汽壓力的穩定，所以BF方式首先利用的是機組的蓄熱來滿足外界負荷變化的需要，是一種“先支出後投資”的運行控制方式。這種方式有利於滿足對負荷調整快速回響的要求，不過對機組的穩定運行不利。
3、 汽機跟隨方式（TF）：
汽機跟隨控制方式（TF）是指鍋爐調節功率、汽機自動跟隨調節汽壓的控制方式。當外界負荷需求改變時，首先對鍋爐的燃料量輸入進行調節，等到機前主汽壓力偏離穩定值後，為了維持壓力穩定，汽機主控系統自動跟隨調節進汽閥門的開度，使輸出功率滿足外界需要。所以這種方式並沒有對機組的蓄熱進行有效利用，對外界負荷變化的回響速度較慢，是一種“先投資後支出”的控制方式。因為壓力的控制對象是熱慣性較小的汽輪機，所以壓力的變化較小，機組運行比較穩定。當內擾出現時，比如燃料投入量增加，汽壓功率都會上升，為了保持壓力的穩定，機主控把閥門開度關小，進而功率則會進一步上升，反之則相反。
4、 機爐協調控制方式：
鍋爐跟隨和汽機跟隨這兩種控制方式中，鍋爐跟隨方式（BF）雖然能比較快速地對電網需求變化作出回響，不過當鍋爐蓄熱量動用過大多時，主蒸汽的壓力會出現較大幅度的波動，極易危害機組運行的穩定性；汽機跟隨方式（TF）雖然沒有利用鍋爐的蓄熱量，可以維持汽壓得穩定，但是其對負荷變化的回響過慢，並不能快速滿足現代電網調峰等要求，而且調頻能力差。在如何既能適當地利用鍋爐蓄熱量，保證主蒸汽壓力不產生大幅波動的條件下，能夠最大程度地滿足外界負荷變化的要求這個問題的探討中，衍生出了機爐協調控制這種運行方式。
大容量單元機組集控運行綜述
單元機組集控對象
爐機電集中控制的控制對象一般包括鍋爐及其燃料供應系統、給水除氧系統、汽輪機及其相應的冷卻系統、發電機變壓器組、高低壓廠用電及直流電源系統等。升壓母線及送出線電氣系統視具體情況在集中控制室控 制或另設網控室。
當單元機組的電氣主接線的單元特點不明顯，廠用電之間橫向關係密切時，有時採用爐機集中控制、電氣部 分在主控室控制。機爐集中控制室與電氣之間的聯繫靠聯絡信號和電話進行。這樣，爐機集中控制的對象就變 成了鍋爐及其燃料供應系統、給水及除氧系統、汽輪機及其冷卻系統等。
單元機組集中控制的內容
單元機組集中控制的特點是爐機電統一控制，協調操作。因此，單元機組的集中控制有利於機組的安全和經 濟運行，便於運行管理和統一指揮。單元機組集中控制技術遠比母管制小機組的控制複雜。因此，全面採用自動化技術是集控得以實現的保證。
集中控制能滿足以下要求：在值班員就地配合下，實現機組啟停；在機組正常運行情況下，對機組實行監控與調整；對機組的緊急事故進行處理。
集中控制的內容包括：
1、 自動檢測：機組啟停、正常運行工況下，自動檢測運行工況，進行顯示、記錄、報警、列印制表；
2、程式控制：根據值班員的指令，自動完成整個機組或局部工藝系統的程式啟停；
3、自動保護：在機組啟停和事故狀態下，自動切換設備或系統，使機組保持在有利狀態，保護設備的安全；
4、 自動調節：自動保持最佳運行參數或滿足電力系統對機組的要求。
單元機組系統
熱機專業稱鍋爐直接向所配合的汽輪機供汽的系統稱為單元機組；而電氣專業稱發電機、變壓器直接聯結的 系統為發電機— 變壓器組，也稱單元制接線。單元機組是指爐 — 機 — 電集中控制的大容量機組。單元機組系 統簡單，比起母管制熱力系統和母線制電氣系統，節省了母管分段門，切換閥門以及發電機電壓母線、母線斷路 器等許多元件，因而可靠性提高了。
單元機組集控運行的優缺點
a、節省投資，降低發電廠造價；
b、降低發電廠運行費用，提高經濟效益；
c、加快電力建設速度，適應飛速增長的負荷需求；
d、可減少裝機量，便於管理。
新建機組都是300MW～600MW的大機組。 在單機容量增大的同時，為了提高循環熱效率，大機組均採用高 參數。 因為一台大機組退出運行要影響大量負荷，所以採用大機組對機組運行可靠性提出了更高的要求。於是出現了單元機組。
單元機組採用單元制系統，管道最短，發電機電壓母線最短，管道附屬檔案最少，發電機電壓迴路的開關器也最少，操作方便，適於爐、機、電集中控制。 單元制系統的缺點是其中任一主要設備發生故障時，整個單元都要被 迫停止運行，相鄰機爐之間不能切換運行，所以運行靈活性比起母管制要差。
隨著國民經濟的發展和電力系統的日益擴大，其運行的峰谷差也相應增大。原有的小容量機組已不能滿足調 峰要求，原來承擔基本負荷的大容量單元機組也逐漸承擔調峰的任務。單元機組均具有高度自動化系統，能實現 全程自動調節和計算機監控，提高了機組運行的可靠性和經濟性，提高了機組對電網效率和負荷變化的適應性。
