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[摘 要]国内首家采用辅机单列布置方案的大机组，控制方式更加简化可靠
[关键词]辅机单列、控制方案设计、安全性可靠性探讨
中图分类号：TP273；TK32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0143-01
1 引言
为了创建国内领先、国际一流超超临界火力发电厂，做到精细化管理，降低火电机组的煤耗、水耗、电耗等问题，考虑机组的运行参数（压力、温度等）、给水泵及其汽轮机组的效率、送风机、一次风机、引风机、增压风机、空气预热器的效率等问题，在设计中首次使用100%容量单列风机、100%容量单列空气预热器、100%容量给水泵等高效率设备。
2 2×660MW超超临界燃煤空冷机组辅机单列设计
国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂2X660MW超超临界燃煤空冷机组，全厂控制系统采用北京国电智深公司生产的EDPF-NT PLUS分散控制系统，实现对辅机单列进行控制、保护，其中给水泵汽轮机控制及保护系统采用德国西门子T3000控制系统。DCS控制器均采用互为冗余方式，单列设备均纳入不同的控制器中进行控制，提高设备的安全性及可靠性。
1.风机单列控制
送风机、引风机、一次风机、增压风机按照100%容量设计，实现风机单列布置，达到提高风机效率的目的。风机采用豪顿华生产的轴流式风机，风机转子选用进口产品，风机油站采用进口PARK产品，动叶调节执行机构采用英国ROTORK IQ系列产品，风机电机采用上海电机厂电机。
风机油站采用进口PARK产品，以提高风机油站安全性、可靠性，风机油站油压测点采用三重化设计方案，送往DCS进行三选二逻辑判断后进行油压的控制与保护。风机油站的压力、温度原件及其他控制附属件全部采用随油站配套的进口产品。
风机轴承温度按照每个点设置三个独立的温度元件，三个温度点送往DCS进行逻辑判断后作为保护信号，保护温度点对应的DCS卡件按照三冗余卡件进行配置，提高通道的安全、可靠性。
风机动叶执行机构接受DCS送来的4-20mA信号，在DCS侧AO卡件为冗余设计，两个卡件一个故障的情况下，另一个输出卡件可以正常维持工作。
风机喘振信号按照每个点设置三个喘振逻辑开关，然后送往冗余卡件经过DCS判断后作为保护信号。
风机振动监测系统采用奥大利亚美尔托产品，风机前后轴承都设置振动测点，分别设置三个振动测点，三个测点送往三冗余卡件，经过DCS逻辑判断后作为保护信号。同时风机振动信号送往机组TDM，通过TDM系统来时时分析判断风机的振动情况，从而早期预防风机问题的出现。
在DCS上设置风机流量压力趋势图，以便及时监视风机的工作情况，避免进入失速喘振区，运行人员根据风机运行参数及喘振报警示意图来判断降低风机的负荷或者是增加风机的负荷，达到维持风机稳定、安全运行的目的。
辅机单列后，送风机、一次风机出口可以不设计挡板，同时考虑空气预热器入口设置挡板门，以便出现故障时，防止空预器变形。
2.100%容量给水泵及其汽轮机组
1）汽动给水泵采用英国SULZER公司产品，该泵泵组效率大于84%，泵轴承温度原件采用英国ABB公司A级双支Pt100三线制热电阻，用于汽动给水泵跳闸的流量测量装置采用三重冗余设置，汽动给水泵的每个径向轴承和推力轴承分别设置两个双支热电阻，所有接线连接到就地接线盒，然后将这三个流量测点信号送往控制系统，经过三取二逻辑判断后用作汽动给水泵跳闸信号。所有仪表应采用国际法定计量单位，汽动给水泵组轴承温度测量热电阻应采用弹簧压紧，弹簧一定要支撑在轴承壳上，并要求弹簧有足够的强度，至少应能克服两倍于轴承最大振动的推力，轴承测温元件应采用Pt100防震阻漏轴承专用型。
汽动给水泵组所有测温元件及控制、联锁、保护一次元件由就地设备引至相应的接线盒，接线盒应防水型，接线盒内的引线要排列整齐，提高水泵的运行可靠性。
汽动给水泵组前、后轴承上设置振动传感器安装支架，且X、Y方向各一只，汽动给水泵组安全监测系统（MTSI）采用德国EPRO 6000系统，并能够提供4～20mA信号给DCS与TDM系统。
2）给水泵汽轮机采用杭州汽轮机股份有限公司WK63/80双分流式汽轮机，给水泵汽轮机MEH采用德国SIEMNES T3000控制系统。
振动保护设置，汽轮机前后轴承各设置一组相对振动测点，每组分为X、Y方向振动测点，互相之间的角度为90度。
轴位移保护设置，在给水泵汽轮机本体上设置三重轴位移保护，三个轴位移信号经过三个不同的卡件处理并经过判断后，以硬接线的形式送往MEH做为跳闸保护信号。
3）电源
（1） MEH系统设计有两路交流200VAC±10%，50Hz±1Hz单相电源（其中一路来自不停电电源（UPS）。两路电源在MEH电源装置内互为备用，自动切换，提高电源使用的可靠性。
4）液压系统
（1）调节系统控制油采用透平油，取自小汽机润滑油站，不采用高压抗燃油。
（2）考虑到油中含有少量水份会对碳钢产生腐蚀作用，管路采用不锈钢材质。
（3）液压伺服系统包括油源及液压执行机构两个部分。其设计有对操作人员可能发生的误操作有防范措施，当系统电源故障或油源失压时，能保证给水泵汽轮机安全地停机。
（4）油源用来向液压执行机构提供连续、压力稳定和温度适中的压力油。
（5）油源系统设有油温控制装置。
（6）液压执行机构由电液转换器，液压油缸位移传感器及定位反馈等部件组成。
5）调节型执行机构
执行机构能将汽阀控制在任意的中间位置上，成比例地调节进汽量以适应负荷需要，MEH按协调控制系统（MCS）的给水控制信号改变驱动汽轮机的蒸汽流量，通过控制给水泵汽轮机的转速，使给水泵汽轮机与被驱动给水泵的输出给水流量和锅炉负荷相匹配。
6）汽机设计有下列保护项目：
·电超速（三选二）
·润滑油压低（三选二）
·液压油压低（三选二）
·轴向位移大（三选二）
·各轴承温度高（三选二）
·汽机排汽压力高（三选二）
转子振动大
·其他条件
3 单列空气预热器
本机组单台锅炉设置一台三分仓容克式空气预热器。空气预热器主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。新投运的空气预热器在锅炉BMCR工况时的漏风率小于5%，运行一年后小于6%。一次风漏风率不大于25%。
设计有轴承金属热电偶，装在空气预热器轴承上，采用φ6（外径）双支型K型热电偶或Pt100三线制热电阻。
辅机单列后，重要部位设备采用进口产品，保护、连锁等信号均采用三选二方式，提高了机组的安全性及可靠性，并且在机组85%负荷时给水泵、风机效率相比传统方式有所提高。
3 结论
从以上设计方案可以看出：
该电厂采用100%容量风机、给水泵，比传统控制技术解决方案更加简单、方便，也更适合运行人员监控。
不足之处：1.目前国内没有已经投运的业绩，还处于摸索研究、实践阶段。
控制措施：1.对于单列辅机（尤其是3选2信号及其他重要保护信号）从图纸设计、设备制造、设备安装、设备调试各个阶段做到精细化管理，控制每个节点的质量关。
2.在机组实验阶段，要对单列辅机做大量的实验（包括性能实验、），投运后，要根据其性能，做出风机流量压力趋势图。
相信经过火电厂技术人员不断探讨、研究，辅机单列控制这一方案将被越来越多的人所接受，同时为机组节能减排做出更大的贡献。
参考文献
[1] 《国电建投内蒙古能源有限公司2×660MW超超临界燃煤空冷机组优化设计专题报告：辅机 “单列”布置对控制系统的影响及优化措施》.
[2] 国电建投内蒙古能源有限公司2×660MW超超临界燃煤空冷机组风机、给水泵、小汽轮机技术协议.
[关键词]辅机单列、控制方案设计、安全性可靠性探讨
中图分类号：TP273；TK32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0143-01
1 引言
为了创建国内领先、国际一流超超临界火力发电厂，做到精细化管理，降低火电机组的煤耗、水耗、电耗等问题，考虑机组的运行参数（压力、温度等）、给水泵及其汽轮机组的效率、送风机、一次风机、引风机、增压风机、空气预热器的效率等问题，在设计中首次使用100%容量单列风机、100%容量单列空气预热器、100%容量给水泵等高效率设备。
2 2×660MW超超临界燃煤空冷机组辅机单列设计
国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂2X660MW超超临界燃煤空冷机组，全厂控制系统采用北京国电智深公司生产的EDPF-NT PLUS分散控制系统，实现对辅机单列进行控制、保护，其中给水泵汽轮机控制及保护系统采用德国西门子T3000控制系统。DCS控制器均采用互为冗余方式，单列设备均纳入不同的控制器中进行控制，提高设备的安全性及可靠性。
1.风机单列控制
送风机、引风机、一次风机、增压风机按照100%容量设计，实现风机单列布置，达到提高风机效率的目的。风机采用豪顿华生产的轴流式风机，风机转子选用进口产品，风机油站采用进口PARK产品，动叶调节执行机构采用英国ROTORK IQ系列产品，风机电机采用上海电机厂电机。
风机油站采用进口PARK产品，以提高风机油站安全性、可靠性，风机油站油压测点采用三重化设计方案，送往DCS进行三选二逻辑判断后进行油压的控制与保护。风机油站的压力、温度原件及其他控制附属件全部采用随油站配套的进口产品。
风机轴承温度按照每个点设置三个独立的温度元件，三个温度点送往DCS进行逻辑判断后作为保护信号，保护温度点对应的DCS卡件按照三冗余卡件进行配置，提高通道的安全、可靠性。
风机动叶执行机构接受DCS送来的4-20mA信号，在DCS侧AO卡件为冗余设计，两个卡件一个故障的情况下，另一个输出卡件可以正常维持工作。
风机喘振信号按照每个点设置三个喘振逻辑开关，然后送往冗余卡件经过DCS判断后作为保护信号。
风机振动监测系统采用奥大利亚美尔托产品，风机前后轴承都设置振动测点，分别设置三个振动测点，三个测点送往三冗余卡件，经过DCS逻辑判断后作为保护信号。同时风机振动信号送往机组TDM，通过TDM系统来时时分析判断风机的振动情况，从而早期预防风机问题的出现。
在DCS上设置风机流量压力趋势图，以便及时监视风机的工作情况，避免进入失速喘振区，运行人员根据风机运行参数及喘振报警示意图来判断降低风机的负荷或者是增加风机的负荷，达到维持风机稳定、安全运行的目的。
辅机单列后，送风机、一次风机出口可以不设计挡板，同时考虑空气预热器入口设置挡板门，以便出现故障时，防止空预器变形。
2.100%容量给水泵及其汽轮机组
1）汽动给水泵采用英国SULZER公司产品，该泵泵组效率大于84%，泵轴承温度原件采用英国ABB公司A级双支Pt100三线制热电阻，用于汽动给水泵跳闸的流量测量装置采用三重冗余设置，汽动给水泵的每个径向轴承和推力轴承分别设置两个双支热电阻，所有接线连接到就地接线盒，然后将这三个流量测点信号送往控制系统，经过三取二逻辑判断后用作汽动给水泵跳闸信号。所有仪表应采用国际法定计量单位，汽动给水泵组轴承温度测量热电阻应采用弹簧压紧，弹簧一定要支撑在轴承壳上，并要求弹簧有足够的强度，至少应能克服两倍于轴承最大振动的推力，轴承测温元件应采用Pt100防震阻漏轴承专用型。
汽动给水泵组所有测温元件及控制、联锁、保护一次元件由就地设备引至相应的接线盒，接线盒应防水型，接线盒内的引线要排列整齐，提高水泵的运行可靠性。
汽动给水泵组前、后轴承上设置振动传感器安装支架，且X、Y方向各一只，汽动给水泵组安全监测系统（MTSI）采用德国EPRO 6000系统，并能够提供4～20mA信号给DCS与TDM系统。
2）给水泵汽轮机采用杭州汽轮机股份有限公司WK63/80双分流式汽轮机，给水泵汽轮机MEH采用德国SIEMNES T3000控制系统。
振动保护设置，汽轮机前后轴承各设置一组相对振动测点，每组分为X、Y方向振动测点，互相之间的角度为90度。
轴位移保护设置，在给水泵汽轮机本体上设置三重轴位移保护，三个轴位移信号经过三个不同的卡件处理并经过判断后，以硬接线的形式送往MEH做为跳闸保护信号。
3）电源
（1） MEH系统设计有两路交流200VAC±10%，50Hz±1Hz单相电源（其中一路来自不停电电源（UPS）。两路电源在MEH电源装置内互为备用，自动切换，提高电源使用的可靠性。
4）液压系统
（1）调节系统控制油采用透平油，取自小汽机润滑油站，不采用高压抗燃油。
（2）考虑到油中含有少量水份会对碳钢产生腐蚀作用，管路采用不锈钢材质。
（3）液压伺服系统包括油源及液压执行机构两个部分。其设计有对操作人员可能发生的误操作有防范措施，当系统电源故障或油源失压时，能保证给水泵汽轮机安全地停机。
（4）油源用来向液压执行机构提供连续、压力稳定和温度适中的压力油。
（5）油源系统设有油温控制装置。
（6）液压执行机构由电液转换器，液压油缸位移传感器及定位反馈等部件组成。
5）调节型执行机构
执行机构能将汽阀控制在任意的中间位置上，成比例地调节进汽量以适应负荷需要，MEH按协调控制系统（MCS）的给水控制信号改变驱动汽轮机的蒸汽流量，通过控制给水泵汽轮机的转速，使给水泵汽轮机与被驱动给水泵的输出给水流量和锅炉负荷相匹配。
6）汽机设计有下列保护项目：
·电超速（三选二）
·润滑油压低（三选二）
·液压油压低（三选二）
·轴向位移大（三选二）
·各轴承温度高（三选二）
·汽机排汽压力高（三选二）
转子振动大
·其他条件
3 单列空气预热器
本机组单台锅炉设置一台三分仓容克式空气预热器。空气预热器主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。新投运的空气预热器在锅炉BMCR工况时的漏风率小于5%，运行一年后小于6%。一次风漏风率不大于25%。
设计有轴承金属热电偶，装在空气预热器轴承上，采用φ6（外径）双支型K型热电偶或Pt100三线制热电阻。
辅机单列后，重要部位设备采用进口产品，保护、连锁等信号均采用三选二方式，提高了机组的安全性及可靠性，并且在机组85%负荷时给水泵、风机效率相比传统方式有所提高。
3 结论
从以上设计方案可以看出：
该电厂采用100%容量风机、给水泵，比传统控制技术解决方案更加简单、方便，也更适合运行人员监控。
不足之处：1.目前国内没有已经投运的业绩，还处于摸索研究、实践阶段。
控制措施：1.对于单列辅机（尤其是3选2信号及其他重要保护信号）从图纸设计、设备制造、设备安装、设备调试各个阶段做到精细化管理，控制每个节点的质量关。
2.在机组实验阶段，要对单列辅机做大量的实验（包括性能实验、），投运后，要根据其性能，做出风机流量压力趋势图。
相信经过火电厂技术人员不断探讨、研究，辅机单列控制这一方案将被越来越多的人所接受，同时为机组节能减排做出更大的贡献。
参考文献
[1] 《国电建投内蒙古能源有限公司2×660MW超超临界燃煤空冷机组优化设计专题报告：辅机 “单列”布置对控制系统的影响及优化措施》.
[2] 国电建投内蒙古能源有限公司2×660MW超超临界燃煤空冷机组风机、给水泵、小汽轮机技术协议.