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1000MW超超临界二次再热火电机组控制系统的应用与优化摘要：我国是以煤炭为主要一次能源的国家，火力发电在我国电力生产中占有主导地位。
随着化石燃料的枯竭以及国际社会对环保排放限制的日益提高，在现有的材料技术和热工控制水平的基础上发展超超临界二次再热机组将是我国今后火电机组的发展趋势。
关键词：超超临界；二次再热；汽温控制一、DCS（EDPF-NT PLUS）系统理论介绍DCS全称为分散控制系统（Distributed Control System），是一种以计算机技术、控制技术、网络技术和CRT显示技术为基础，根据风险分散的理念设计出来的高新集成控制系统。
DCS系统的控制功能的相对分散和操作管理的相对集中，实现复杂生产工程的整体协调和局部自治，在电力、化工等领域应用十分广泛。
国电泰州1000MW机组工程依据全厂控制系统的“主辅一体化”的控制理念，机组DCS控制系统采用国电智深EDPF-NT PLUS分散控制系统。
EDPF-NTPLUS系统构架由上至下分别是操作层、运算层和基础层。
操作层的主要作用是用户通过操作站对系统进行监控；运算层主要包括交换机与分散处理单元DPU，这些数据经过处理并在操作层中显示给用户，分散处理单元DPU的功能是实现相应数据计算和控制逻辑；基础层主要包括各种I/O卡件和通讯卡件，用于接收与发送信号至就地控制设备。
1.1EDPF-NT PLUS系统的硬件EDPF-NT PLUS系统强大的功能是基于其系统成熟可靠的硬件产品，其系统配置了种类齐全的硬件，完全满足现场不同控制功能和要求的需要。
1）功能站EDPF-NT PLUS系统的功能站（如历史站、操作员站、工程师站）是一个逻辑概念，同一物理计算机上可以同时具有多个功能站的功能。
每类功能都分配给某些用户（如操作员站、工程师站、历史站），只需修改相应权限即可使用相应功能。
功能站通过冗余并行，出现故障时，一台站故障不影响冗余站的正常运行，同时冗余站可以无扰接管故障站的工作。
关于沙洲二期超超临界机组参数选型的报告一、百万超超临界机组材料选型范围1、锅炉方面目前百万超超临界机组锅炉受热面管材选型主要考虑奥氏体钢TP347HFG、Super304、HR3C、NF709，材料方面国内外均没有新的突破。
表1-1奥氏体钢Super304、HR3C主要规格及使用条件＊数据来源于北京科技大学《新型奥氏体耐热钢HR3C的研究进展》2010.10 再热器出口管道目前百万超超临界机组全部采用P92，P92的温度使用上限为650℃。
2、汽机方面汽轮机叶片、转子、汽缸、阀体选用材料为铁素体9-12%Cr耐热钢，目前主要形成两个等级，600℃/625℃。
上表数据来源：上海发电设备成套设计研究院《超超临界机组材料》我公司二期工程主机参数选型目前涉及到两大方案，即600℃/600℃型和600℃/620℃型。
1）600℃的9-10%Cr耐热钢汽轮机至今已运行10年以上，无论含W或不含W都能在600℃下安全运行，属于有成熟运行业绩产品。
2）625℃的9%Cr钢已完成用于产品前的全部试验，试验数据表明“625℃的超超临界参数”汽轮机已不存在材料技术问题。
但目前此参数机组国内仅有产品订单但无投运业绩（安徽田集660MW机组）。
国外德国达特尔恩有产品业绩，无投运业绩。
仅日本有投运业绩，时间不长。
二、再热器出口603℃提升到623℃技术1、技术上的实现手段主要是增加低温再热器和高温再热器的受热面面积2、材料使用情况：从选材上可以看出，为了确保再热蒸汽温度提高至623℃后锅炉再热器的安全性，将高温再热器的出口散管由T92材料提升至SA-213 S 304H，高温段的材料仍然采用Super304、HR3C。
三、选用623℃参数后，管壁温度的运行情况分析：1、根据AMSE的标准一般炉内管壁温度取蒸汽温度+（25 ~ 39）℃，国内计算取50℃，选用623℃参数后，高温再热器出口段平均壁温在（648 ~ 662）℃，HR3C的允许管壁温度672℃，上限壁温还有10℃的安全余量，但是由于并列管排的热偏差的存在，炉内可能有局部管壁超过672℃。
1000MW火电机组热工控制系统2015年10月目录第一部分 DCS总体情况介绍 2—7 第二部分超超临界锅炉启动系统说明 8—14第三部分机、炉、电主保护梳理 15—17 第四部分协调及启动系统控制说明 18—25 第五部分汽轮机调节器DTC 26—62 第六部分 DEH自启动逻辑 63—84第一部分 DCS总体情况介绍本工程锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的超超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、双切圆燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。
锅炉出口蒸汽参数为27.56 MPa(a)/605/603℃。
汽轮机采用上海汽轮机厂生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。
最大连续功率（TMCR）下参数：额定功率1060.157 MW；额定主汽门前压力 26.25MPa（a）；额定主汽门前温度 600℃；额定再热汽阀前温度600℃。
发电机采用上海电机厂生产的THDF125/67发电机组，额定功率1000MW，最大连续输出功率1100MW，额定电压27kV，额定功率因数0.9（滞后），额定转速3000r/min，冷却方式为水氢氢DCS系统采用爱默生公司OVATION400控制系统，工作站操作系统采用win3.2.x，组态工具为DELELOPER STUDIO。
两台机组共设置三个网络，分别为#7机组、#8机组、公用网络，网络之间信号交互采用硬接线。
单元机组共配置32对控制器（含2对MEH控制器），公用系统配备3对控制器。
控制器布置如下（每一系统项为一对控制器）DCS网络结构框架图如下：DCS系统总貌图如下：DCS电源原理示意图如下：MFT硬回路采用单回路设计，由DCS侧送三个常闭触点至跳闸表决回路和操作台硬按钮（双按钮串并联）并联后触发扩展继电器组动作。
MFT硬回路原理图如下：第二部分超超临界锅炉启动系统说明1．概述对于采用直流运行方式的超临界超超临界锅炉而言，水冷壁内的工质流量与锅炉负荷成正比变化，当锅炉负荷升高时、质量流速升高，当锅炉负荷降低时、质量流速也随之降低。
1000MW超超临界某火电机组高压加热器选型及配置研究摘要：高压加热器是火电机组回热系统的关键设备之一，对提高机组热效率发挥着重要作用，其设计选型及配置不仅影响到机组的经济性，还影响到机组的安全运行。
本文从理论上分析了某项目1000MW超超临界火电机组高压加热器选型和配置情况，对同型号机组设计高压加热器选型及配置具有参考作用。
关键词：1000MW；超超临界；U形管；蛇形管；单列；双列；立式；卧式引言随着1000MW超超临界火电机组主机参数和容量的提高，机组配套高压加热器的参数和容量也随之提升。
相对于1000MW一次再热机组，1000MW二次再热机组初参数进一步提高，高压给水的设计压力也随之提高，因此高压加热器的设计和制造难度也越来越大。
由于技术传承关系，国内以往一次再热超超临界机组均采用U型管高压加热器，而蛇形管高压加热器在欧洲国家应用比较广泛，近几年在国内受到一定的关注，国内现已有蛇形管高压加热器火电机组使用业绩。
一、高压加热器的结构型式根据传热管形状不同，现代大型火力发电机组回热系统中的高压加热器通常有两种结构型式，即U形管式和蛇形管式。
目前，国内1000MW超超临界机组常采用传统的U 形管式高压加热器，而在国外，尤其是欧洲的一些超临界及超超临界火电机组，蛇形管式高压加热器应用比较广泛。
1．U形管与蛇形管高压加热器的结构特点U 形管式高压加热器管侧为高压部分，由半球形水室、管束（管板、U 形管、导流板和支撑板等）、壳体、固定支座和滑动支座等组成。
U形管式加热器由于管板、水室、筒体一般较厚，水室分隔板在与管板、水室焊接和在高加快速切除时热应力较高。
制造厂通常的解决方法是将水室分隔板组件制成半圆锥形或半球形，其底面与管板密封焊接，在水室分隔板组件与给水出口管之间用一个过渡圈连接，具体结构及流程见下图1所示。
图1 U形管式高压加热器结构及流程示意图U 形管式高加换热管材料采用 SA－556C2，为美国 ASME 标准中加热器专用钢管，国内各个加热器厂家普遍选用此材料。
2023《1000mw超超临界二次再热机组热力性能分析与实验研究》•引言•二次再热机组热力性能分析•热力性能实验研究•热力性能优化与改进建议•结论与展望目•参考文献录01引言03超超临界二次再热机组的技术特点超超临界二次再热机组具有更高的蒸汽参数和热效率，能够显著降低煤耗和碳排放，是未来火电技术的发展方向。
研究背景与意义01我国能源结构转型的需求随着经济的发展和环保要求的提高，对于高效、清洁的能源需求逐渐增加。
02火电机组节能减排的潜力火电机组作为我国电力产业的主要组成部分，其能耗和排放量较大，具有较大的节能减排潜力。
研究内容研究1000MW超超临界二次再热机组的热力性能，包括蒸汽参数、热效率、煤耗等。
研究方法采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对超超临界二次再热机组进行热力性能分析和实验研究。
研究内容与方法目的通过对1000MW超超临界二次再热机组热力性能的分析和实验研究，为该类型机组的优化设计、运行和控制提供理论依据和技术支持。
意义提高超超临界二次再热机组的热效率和煤耗，降低碳排放，推动我国电力产业的绿色发展。
研究目的与意义02二次再热机组热力性能分析二次再热机组工作原理及特点工作原理二次再热机组基于传统的火力发电技术，通过两次再热过程，提高蒸汽的热能利用率和发电效率。
首先，高压缸排出的蒸汽经过第一次再热，被加热到更高的温度，然后进入中压缸继续做功，最后再次被加热，进入低压缸做功。
特点二次再热机组具有更高的热能利用率和发电效率，可有效降低煤耗，减少环境污染。
同时，由于增加了再热系统，机组结构更为复杂，制造成本和运行维护难度相对较高。
二次再热机组热力性能影响因素蒸汽参数蒸汽参数如温度、压力、蒸汽流量等对二次再热机组的热力性能有重要影响。
过高或过低的蒸汽参数都会影响机组的热效率。
汽轮机设计汽轮机的设计如叶片高度、流道形状、间隙等都会影响机组的热力性能。
优良的汽轮机设计可以有效提高机组的热效率。
1000MW级超（超）临界机组控制系统及其自主化问题调查报告前言根据国务院《关于加快振兴装备制造业的若干意见》(国发[2006]8号)提出的目标“到2010年，发展一批有较强竞争力的大型装备制造企业集团，增强具有自主知识产权重大技术装备的制造能力。
”其中之一是“发展重大工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，满足重点建设工程及其他重大(成套)技术装备高度自动化和智能化的需要。
”目前我国电力能源结构中，火力发电约占75%，未来较长一段时间内，火力发电仍将占重要地位。
为了降低能耗，减少污染排放，今后新建工程将以600MW、1000MW超 (超)临界机组为主，其中，1000MW超超临界机组建设也正呈现加速态势，订单已达34台。
根据当前形势和国家产业政策，为了及时总结和研究1000MW级超(超)临界机组控制技术和控制系统自主化的问题，过程自动化技术交流中心应有关发电集团公司的建议，于2007年6月组织了一个专家组对邹县发电厂、外高桥第二发电厂、外高桥第三发电厂和玉环电厂，以及北京国电智深控制技术公司进行了一次调研。
由于时间仓促，水平有限，调查报告深度不足，错误在所难免，希望起到抛砖引玉作用，今后，中心还将进一步深入开展对1000MW超超临界机组控制技术的研究和交流工作。
一 1000MW级超（超）临界机组控制系统应用1．总的情况目前，外高桥第二发电厂2×900MW超临界机组工程、邹县发电厂2×1000MW超超临界机组工程，以及玉环发电厂4×1000MW超超临界机组工程中已有4台机组投入商业运行，运行情况正常，可以达到满负荷和接受中调AGC指令运行。
机组性能测试表明，已达到和超过合同规定的性能指标。
机组热工控制和保护系统均已投入工作，对机组安全经济运行发挥了重要作用。
从短短的调查中给我们留下的深刻印象是，这几个电厂从事工程建设和运行的广大管理人员和工程技术人员为我国首批1000MW级超（超）临界机组顺利投运付出了巨大的努力，积累了十分宝贵的经验，并且已经初步掌握了1000MW级超（超）临界机组控制系统的安装、调试和运行技术。
• 70•生成科学的模型，通过预测、推理，提出无线网络覆盖的优化建议，如专用建议、功率参数建议等。
最后，利用人工智能技术，能够实现网络的自动化更新和调整。
（二）基于人工智能的5G切片基于人工智能的5G切片技术的应用，在网络智能化中具有重要的作用，其不仅提高了网络系统的灵活性，而且使其功能更加完善，有了更多的保障，但与此同时，在管理和维护上也就愈发复杂。
人工智能技术的作用，便在于使网络的维护更加便捷。
第一，利用切片智能技术，能够有效的部署客户端与客户端之间的服务协议，提高切片管理水平。
通过人工智能的算法，结合相关的配置参数、信息，进行有效的分析，获取测量中有关于户数、速率等数据信息，并针对此数据来创建相对应的模型作分析。
实际应用中，能够快速的匹配用户所需资源，满足客户的要求。
第二，实现智能化的切片保障。
可根据切片技术，来掌握和监测网络传输中的各项信息数据，并通过人工智能技术，来进行分析和推算，若是发现预定义事件，则会及时上报，然后再由策略中心，予以自动化处理和解决，最后给出执行命令。
第三，实现智能化切片运营。
当前所处的4G通信网络时代，以个人用户为主，而5G通信网络时代强调的则是切片运营，旨在为用户提供个性化的服务，能够实现全新的商业模式，即B2B2C模式。
（黄海峰，程琳琳，中国电信杨峰义:网络智能化加速5G发展AI引入还很初级：通信世界，2018）（三）基于人工智能的流量预测随着科学技术的大力发展，尤其是计算机信息技术的不断创新，网络的规模将逐渐扩大，而复杂程度也会随之上升。
在引入物联网技术、切片技术之后，网络在路径规划上，以及流量调度方面，都需要进行相应的升级和改变。
传统的规划方式和流量控制，俨然已经无法满足当前的网络需求，必须根据实际情况，来优化路径，调整流量控制方案。
在人工智能技术的基础上，可以利用智能化的推算，来计算积累的历史信息，再根据网络实际要求，来做出流量调度计划。
如短期流量预测、高峰流量预测等。
另外，还可以利用大数据来进行实时数据分析，综合考虑网络当前的负荷程度，业务需求，并通过人工智能技术，来实现对未来网络流量的预测，充分利用网络资源，以为用户带来更好的体验感。
四、结束语人工智能是计算机学科中的重要组成部分，也是目前最受关注的一项科学技术。
其主要是利用计算机，来模仿人类的思维，以做出相应的智能反应和行为。
这项技术，涉及到的内容十分广泛，包括了计算机学、心理学、逻辑学和语言学等内容。
如今，以人工智能技术为基础的产品，已经融入到人们的生活之中，小到AI智能蓝牙音箱、AI机器人扫地机，大到与专业棋手对决的AI机器人等，都充分展现了人工智能技术的功能。
人工智能技术的发展，对实现网络智能化，有着重要的作用，必须予以高度重视，不可忽视。
已经处于4G通信网络时代的今天，即将迎来全新的5G时代，而这也依赖于日益成熟的人工智能技术，将其应用于电信网络中，有利于推动电信网络的智能化发展。
作者简介：李天全（1972—），男，汉族，山东蓬莱人，大学本科，副教授，研究方向：人工智能。
超超临界机组是电力系统的基础组成部分，对于电子系统的运行能力有着直接的影响。
本文从系统控制与保护系统、测点设置及DCS负荷分配以及现场总线技术的综合应用三个方面入手，对1000MW超超临界机组热控系统特征展开分析。
在此基础上，为了保证系统机组运行的高效性与稳定性，针对1000MW超超临界机组热控系统的设备选型作出详细阐述。
前言：社会的发展进步和经济的高速增长，在很大程度上推动了我国电力企业的快速发展，同时也使得电力系统自身的运行能力被提出了更高的要求。
火力发电厂作为我国电力能源主要的生产机构，通常需要使用超超临界机组，借助设备高温高压特征，将液态水转化为液态水，提升整个电力系统的热效率，从而更好地完成发电工作。
这种情况下，针对超超临界机组热控系统展开分析具有重要的现实意义。
一、1000MW超超临界机组热控系统特征分析（一）系统控制与保护系统在社会经济蓬勃发展的背景下，机组热控及其保护系统在保障机组安全稳定运行方面发挥的作用逐渐凸显出来。
结合1000MW 超超临界机组热控系统的应用现状，在分析探讨1000MW 超超临界机组热控系统特征这一问题时，可以从系统控制与保护系统这一角度出发。
笔者对比分析了外高桥电厂、邹县电厂、玉环电厂以及宁海电厂中使用的几种1000MW 超超临界机组热控系统，发现,DCS 、DEH 、ETS 、MEH 设计中一般以不同的软件或者硬件配置方式为主。
由于我国1000MW 超超临界机组热控系统的研究起步相对较晚，从而在很大程度上使得我国的1000MW 超超临界机组热控系统设计中的一体化配置实现难度较大。
此外。
结合1000MW 超超临界机组热控系统应用的实际情况，通过采取区域自治形式促进分散度的提升具有重要的现实意义。
（二）测点设置及DCS负荷分配综合分析来看，1000MW 超超临界机组热控系统设计过程中，对于测点的设置，一般需要将其数量控制在12000～14000点之间，并且这一过程中不含纳入MEH 、DEH 的点数)。
对于控制器的选择与确认，需要将单元+公用对数控制在28～35对之间。
必要时可以初略估计控制器本身每对所产生的平均负荷，将其控制在350～450点之间。
现阶段大部分亚临界或者超临界机组热控系统中，其设计主要采用的是类型相同的DCS 点数，其中包括已经Nauru 的MEH 以及DEH 点数、具体操作策略如下：第一，300MW 机组点数限制在7500～9500点，机组点数以单元+公用形式设计展开。
控制器(单元+公用)对数需要严格控制在12～18对之间。
第二，1000MW超超临界机组热控系统分析及设备选型研究神华福能发电有限责任公司 王天昊• 71•对于600MW机组点数(单元+公用)的设计，需要将其控制在8500～11500点之间；同时保证控制器平均负荷处于500～650点之间。
此外，1000MW超超临界机组热控系统中，随着机组动态控制与静态控制技术的越发成熟，从而使得1000MW 机组测点设置的合理性与科学性随之不断提升。
（三）现场总线技术的综合应用1000MW超超临界机组热控系统中，对于现场总线技术的综合应用，其重点主要在于对传统机组控制系统结构做出的创新与优化。
从某种程度上讲，现场总线技术的综合应用开辟了1000MW超超临界机组热控系统过程控制的全新纪元。
比如：华东电力设计院在完成相关的玉环电厂设计任务时，对于控制系统中锅炉补给水和废水处理控制系统的设计，选用了PROFIBUS这一总线标准。
综合分析来看，现场反映总线技术在1000MW超超临界机组热控系统中灵活应用，不管是在连续量方面还是在离散量方面，均充分发挥出了其他标准不可代替的优势。
同时，现场总线技术一般要求节省硬件数量以及具备高度的系统集成主动权，避免设计不兼容问题的出现。
通过现场总线技术在几个1000MW超超临界机组项目实施运行效果的分析，其应用优势越发突出，并受到高度认可，具体可以总结为以下几点：第一，由于现场总线技术在实际应用过程中，现场总线系统中分散在设备前端的智能设备具有直接执行多种传感、控制、报警和计算的功能，使得变送器的数量随之减少，在不依托单独控制器以及计算单元的情况，完成相关操作系统控制。
所以可以在很大程度上实现了节省硬件数量和成本投入等目的。
第二，现场总线系统的接线具有明显的简单性与便捷性特征，通常一对双绞线或者一条电缆上，可以连接多个设备，所以对于电缆、端子、槽盒以及桥架等的使用量随着减少。
同时，当需要增加现场控制设备时，可以直接在原有的电缆上进行连接，不需要额外增加新的电缆。
相关统计结果显示，灵活应用现场总线系统，可以有效节约近60%以上的设备安装费和材料费用。
第三，现场控制设备本身具有较强的自主诊断和简单的故障处理能力，借助数字通信方式将故障诊断维护信息直接送至控制室，方便管理者或者用户的查询，及时掌握现场控制设备的运行情况，保证设备故障诊断的高效性，大大缩短了维护停止所需时间。
二、1000MW超超临界机组热控系统的设备选型（一）系统测温元件的选择一般情况下，1000MW超超临界机组热控系统的温度会达到566℃以上，同时压力方面也会达到25MPa以上。
这种情况下，直接决定了系统测温元件性能被提出更高的要求。
系统测温元件选择工作中，需要综合考虑高温介质这一因素，而E型热电偶以及K型热电偶是较为常见的两种类型。
对比分析，温度在超过500℃的情况下，由于E型热电偶容易发生氧化反应，所以现阶段已经成熟运行的1000MW超超临界机组热控系统，在测温元件选择方面普遍以K型热电偶作为第一选择。
除此之外，1000MW超超临界机组热控系统中，对于四大管道测温元件套管的选择,需要考虑不同情况。
比如：在常规机组高温以及高压测量这一情况下，通常选择13T型热电偶,但是该测温元件往往只适用参数为565℃/29.4MPa的介质,不能适用于超超临界机组。
（二）系统变送器设备的选择变送器设备是1000MW超超临界机组热控系统的核心设备之一，同时在整个机组热控系统的检测仪表中占比相对较大，在1000MW超超临界机组热控系统中的应用，直接影响着机组过程检测与控制性能密度。
出于对1000MW超超临界机组热控系统本身管道压力参数较高这一特征的考虑，在选择变送器设备时，需要注意以下几点：第一，对于变送器设备的选择，要求变送器设备自身的量程满足管道工要求。
这一过程中，一般需要根据机务专业提供的管道工作参数进行确定。
对比分析，机务专业提供的管道设计参数一般显著大于工作参数,因此需要严格按照设计参数选择量程,否则会对仪表测量结果的精度产生影响。
以玉环电厂设计为例，在系统变送器设备的选择过程中，一般需要综合考虑给水管道压力变送器和主蒸汽等设备的性能要求。
如果采用电容膜盒型产品时，通常不建议选择压阻型系统变送器设备。
由上文分析可知，1000MW超超临界机组热控系统本身管道压力参数比亚临界或者超临界机组要高，其他方面影响不是很大，所以现阶段市场上大部分高参数变送器设备均可以满足使用要求。
但是为了保证系统变送器设备选择的科学性，还需要结合机组实际运行需求做出综合考虑。
在此基础上，积极借鉴其他机组设计的先进经验，从而最大程度上保证机组运行的安全性与经济性。
（三）系统仪表阀门的选择1000MW超超临界机组热控系统的设备选型过程中，对于系统仪表阀门的选择，其工作重点主要在于对不同阀门类型的差异性选择。
比如：对于一次阀门材质的选择，需要综合考虑被测介质可能达到的最高压力数值以及温度参数的确认等基础信息。
同时，要求一次仪表阀门应该充分满足管道水压实验要求，在谨慎思考系统仪表阀门焊接工艺要求的基础上，最大程度上保证系统仪表阀门选择的科学性。
