鄧素娟 孔祥山 時(shí)海剛

摘要：為了進(jìn)一步拓展電力培訓(xùn)市場(chǎng)，優(yōu)化培訓(xùn)項(xiàng)目和培訓(xùn)資源，更好地適應(yīng)火力發(fā)電機(jī)組集控化發(fā)展的需要；也為了進(jìn)一步提升為電力企業(yè)服務(wù)的能力，根據(jù)目前火力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r和機(jī)組配置情況，擬研究開發(fā)600MW超臨界機(jī)組仿真培訓(xùn)系統(tǒng)并考慮安裝600MW超臨界機(jī)組仿真培訓(xùn)軟件。

關(guān)鍵詞：研究開發(fā)；600MW超臨界；仿真機(jī)組

一、研發(fā)設(shè)計(jì)目標(biāo)

第一，為600MW超臨界機(jī)組一線運(yùn)行人員實(shí)際操作能力和分析判斷能力提供客觀反映。

第二，能實(shí)現(xiàn)600MW超臨界機(jī)組多種工況下機(jī)組啟動(dòng)、正常運(yùn)行調(diào)整、機(jī)組停運(yùn)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控等操作。

第三，為機(jī)組運(yùn)行人員正確判斷、處理各種故障的應(yīng)急能力提供驗(yàn)證環(huán)境，并為正確處理故障和事故現(xiàn)象運(yùn)行操作方式提供并制訂反事故對(duì)策。

第四，為機(jī)組提供性能計(jì)算及實(shí)時(shí)顯示功能。

第五，可對(duì)機(jī)組運(yùn)行方式進(jìn)行分析，以改進(jìn)操作方式，提供熱控和保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試、修改、試驗(yàn)研究等功能。

第六，為600MW超臨界機(jī)組仿真培訓(xùn)人員提供考核功能。

二、研發(fā)設(shè)計(jì)功能

第一，600MW超臨界機(jī)組仿真能提供與真實(shí)機(jī)組完全相同的連續(xù)、實(shí)時(shí)仿真。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行不同階段的運(yùn)行工況，仿真軟件自動(dòng)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，這些參數(shù)既相互聯(lián)系又互相影響，并滿足能量和質(zhì)量平衡等定律。同時(shí)，把計(jì)算后的參數(shù)實(shí)時(shí)輸出到硬件接口單元，使其在對(duì)應(yīng)的控制盤臺(tái)、儀表和CRT上顯示出來(lái)。如果出現(xiàn)參數(shù)越限的情況，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)處理，以發(fā)揮報(bào)警或保護(hù)動(dòng)作。

第二，仿真機(jī)可實(shí)現(xiàn)機(jī)、爐、電全系統(tǒng)的冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)的啟動(dòng)功能。特別是在實(shí)現(xiàn)由初負(fù)荷到滿負(fù)荷的操作過(guò)程中，把主控室與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際設(shè)備緊密地聯(lián)系起來(lái)，并使手動(dòng)和自動(dòng)裝置結(jié)合成有機(jī)整體，達(dá)到仿真的“真實(shí)性”。在從額定負(fù)荷轉(zhuǎn)到熱態(tài)、溫態(tài)等的停機(jī)過(guò)程，對(duì)金屬溫度與應(yīng)力的計(jì)算更是貼近真實(shí)結(jié)果，提高仿真的“針對(duì)性”。對(duì)鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)的各種不同組合工況，也能真實(shí)再現(xiàn)由于運(yùn)行人員操作不當(dāng)或設(shè)備故障引起的各種異常現(xiàn)象，體現(xiàn)仿真的“客觀性”。此外，在控制盤臺(tái)，DCS-CRT、就地操作站上的顯示與操作，其正確與否，均和實(shí)際機(jī)組的反映一致，實(shí)現(xiàn)仿真的“全面性”。

第三，仿真機(jī)能實(shí)時(shí)地仿真發(fā)電廠中主、輔設(shè)備及系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種異常和故障。故障時(shí)，能真實(shí)反映所有設(shè)備特性，輸入輸出響應(yīng)和實(shí)際情況一致，自動(dòng)控制系統(tǒng)的故障處理與實(shí)際功能也相一致，按照規(guī)定的因果、前后關(guān)系進(jìn)行。故障模型應(yīng)包含在整個(gè)機(jī)組的全物理過(guò)程的仿真模型中，以便實(shí)現(xiàn)教練員的故障插入。當(dāng)學(xué)員因操作錯(cuò)誤引起故障時(shí)，其錯(cuò)誤現(xiàn)象和錯(cuò)誤關(guān)系與真實(shí)機(jī)組故障實(shí)時(shí)狀況一致。

三、研發(fā)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)學(xué)校發(fā)展實(shí)際和當(dāng)前工作需要，在對(duì)國(guó)內(nèi)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)市場(chǎng)進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，筆者主要采用的技術(shù)是模塊化建模技術(shù)為技術(shù)核心，以過(guò)程式計(jì)算機(jī)編程技術(shù)為輔的設(shè)計(jì)方案；運(yùn)用圖形建模工具，非全范圍全過(guò)程圖形化建模為手段，具備全范圍、全過(guò)程圖形化建模工具平臺(tái)，具備完全在線技術(shù)進(jìn)行研制開發(fā)，力爭(zhēng)做到使仿真運(yùn)行環(huán)境與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境一一對(duì)應(yīng)。確保600MW超臨界機(jī)組仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)效性、先進(jìn)性和適用性。

四、研發(fā)仿真對(duì)象

1.鍋爐部分。鍋爐系統(tǒng)有風(fēng)煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)和灰渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)造。采用再循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)，固態(tài)排渣、單爐膛平衡通風(fēng)、Π型布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置結(jié)構(gòu)。每臺(tái)鍋爐配有30支油槍用于啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)各兩臺(tái)。鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置六臺(tái)HP碗式中速磨煤機(jī)，30個(gè)雙旋風(fēng)煤粉燃燒器。燃燒器錯(cuò)列布置在爐膛的前后墻上，采用對(duì)沖燃燒方式。

2.汽輪機(jī)部分。汽機(jī)采用哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CLN60024.2/566/566型600MW單軸、三缸四排汽、高中壓合缸、雙低壓缸四流程、超臨界中間再熱凝汽式汽輪機(jī)?；?zé)嵯到y(tǒng)采用一次再熱與三級(jí)高壓加熱器，一級(jí)除氧器和四級(jí)低壓加熱器組成八級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)。各級(jí)加熱器疏水逐級(jí)自流。給水系統(tǒng)采用2×50%汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)30%容量的電動(dòng)給水泵。

3.電氣部分。電氣部分設(shè)置了600MW汽輪發(fā)電機(jī)的主要部件及參數(shù)；汽輪發(fā)電機(jī)的氫氣置換系統(tǒng)及設(shè)備；汽輪發(fā)電機(jī)的定子冷卻水系統(tǒng)及設(shè)備。該機(jī)組發(fā)電機(jī)采用整體全封閉、定子繞組水內(nèi)冷、內(nèi)部氫氣循環(huán)、定子鐵心及端部結(jié)構(gòu)件氫氣表面冷卻、轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氣徑向斜流的冷卻方式并設(shè)有定子繞組及轉(zhuǎn)子繞組故障。發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組均采用F級(jí)絕緣。發(fā)電機(jī)出口電壓20KV。發(fā)電機(jī)電氣主接線采用單元接線方式。發(fā)電機(jī)出口設(shè)有開關(guān)，發(fā)電機(jī)解、并列操作通過(guò)出口開關(guān)的操作來(lái)進(jìn)行的操作方式。