淺議1000MW機組送風機RB邏輯優(yōu)化

黃聲銘

(廣東國華臺山電廠，廣東臺山529228)

0 引言

廣東臺山電廠1000MW級機組鍋爐為上海鍋爐廠有限責任公司生產(chǎn)的3091t/h超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛塔式布置、四角切向燃燒、擺動噴嘴調(diào)溫、平衡通風、全鋼架懸吊結構、露天布置、采用機械刮板撈渣機固態(tài)排渣的鍋爐。爐后尾部上部有單臺SCR脫硝反應裝置，下部布置兩臺轉(zhuǎn)子直徑為φ16370mm的三分倉容克式空氣預熱器。

風煙系統(tǒng)為平衡通風燃燒系統(tǒng)，配有二臺動葉可調(diào)軸流式送風機、二臺靜葉可調(diào)軸流式引風機、二臺動葉可調(diào)軸流式一次風機及二臺離心密封風機，運行期間，空氣正壓送入爐膛，煙氣負壓排出爐膛。在送風機后、空預器前冷風管上沒有安裝聯(lián)絡風道，空預器出口設有平衡入爐二次風壓的聯(lián)絡風道;在引風機入口、電除塵出口煙氣管道沒有安裝聯(lián)絡風道，尾部煙氣經(jīng)空預器、除塵器后送至引風機煙道。

機組快速切負荷RUNBACK(簡稱RB)功能，是指在汽機及鍋爐側重要輔機發(fā)生故障而跳閘的情況下機組快速降低負荷以適應機組出力的需要、確保安全穩(wěn)定運行的一種手段。

機組共設有磨煤機RB、送風機RB、引風機RB、一次風機RB、空預器RB、給水泵RB和停機不停爐RB共7種RB功能。

1 送風機概況

1.1 送風機RB邏輯設計

RB邏輯主要包括RB信號產(chǎn)生回路、負荷變化回路、RB速率回路、RB動作回路和RB復位等。

1.1.1 RB觸發(fā)條件

負荷大于500MW時，給水控制投自動，RB功能才有效。

1.1.2 負荷變化

兩臺送風機運行時，一臺送風機跳閘，RB動作，鍋爐主控輸出降至50%左右，RB目標負荷降至500MW，負荷變化率1000MW/min。

1.1.3 聯(lián)鎖及超馳動作過程

鍋爐主控切換至手動跟蹤狀態(tài)，跟蹤RB指令;停止熱值校正;RB后，關減溫水調(diào)節(jié)門;引風機靜葉超馳開到75%再自動參與調(diào)節(jié)，其靜葉上限為85%;送風機動葉超馳開到85%再自動參與調(diào)節(jié)，其動葉上限為90%。

1.1.4 FSSS跳磨順序

送風機跳閘RB工況發(fā)生后，B磨煤機運行時，磨煤機跳閘順序為:A-F-E，最終保留三臺磨煤機運行;B磨煤機不運行時，磨煤機跳閘順序為:AC，最終保留三臺磨煤機運行。跳閘磨煤機間隔時間為10s。

1.1.5 主汽壓控制

RB動作時，鍋爐主控切手動，汽機切換到壓力調(diào)節(jié)方式，RB動作4秒內(nèi)壓力設定值跟蹤實際壓力，4秒后按滑壓曲線滑壓運行，壓力下降的速率為1MPa/min。

1.1.6 RB復位方式

當實際功率與RB目標負荷差值小于2%時，RB自動復位;鍋爐滅火復位RB;RB發(fā)生7分鐘后，限速后主蒸汽壓力設定值和滑壓曲線壓力設定值偏差小于0.2MPa。

1.2 送風機RB試驗前準備工作

為了提高RB試驗的成功率，在RB試驗前需要對相關系統(tǒng)/設備的軟、硬件方面的條件進行逐一確認，制定一旦試驗失敗所應該采取的應對策略。

(1)對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和RB邏輯進行最終確認，包括對控制系統(tǒng)邏輯進行檢查及修改，對相關信號定值進行核實及設置。

(2)對現(xiàn)場的變送器信號、位置反饋信號、設備狀態(tài)信號進行檢查確認，試驗前確認對現(xiàn)場進行模擬的信號已全部恢復。

(3)確認輔機的性能及出力，送風機、引風機、一次風機出力與電流的對應關系，正確設置送風機、引風機、一次風機的最大出力限制，防止RB過程中因風機的電機過電流跳閘而觸發(fā)MFT。

(4)確認模擬量調(diào)節(jié)性能，對模擬量調(diào)節(jié)控制回路進行必要的擾動試驗，如為了防止爐膛壓力波動過大，RB試驗前，要進行較大幅值的爐膛壓力擾動試驗，保證爐膛壓力調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)品質(zhì)良好，確認爐膛壓力保護已投入。

(5)制定運行人員手動進行干預的基本原則，防止給水流量低MFT、總風量低MFT、主汽溫度或再熱汽溫大幅度波動引起汽輪機應力大跳閘、爐膛負壓高或低MFT。

1.3 送風機RB成功標準

重要輔機故障跳閘而使機組出力受到限制時，鍋爐主控輸出自動按一定的速率減少，直到鍋爐主控輸出等于相應設備RB目標負荷的對應值。

(1)送風機RB觸發(fā)后根據(jù)相應的RB目標負荷切除燃料。

(2)在沒有人為干預的情況下，機組參數(shù)能夠控制穩(wěn)定，不會出現(xiàn)參數(shù)異?；蛭＜皺C組安全的情況，經(jīng)受住RB對機組自動控制系統(tǒng)性能和功能的強烈考驗。

1.4 送風機RB常見問題及處理措施

送風機的跳閘不僅影響到運行側風組的正常工作，給爐膛負壓的調(diào)節(jié)帶來風險，還會波及制粉系統(tǒng)的燃燒及主蒸汽溫度的變化，因此需要有相應的應對措施來盡最大可能地維持機組的穩(wěn)定運行。

(1)在運行的送、引風機喘振，將喘振風機的控制切至手動，手動降低其出力并使其不再喘振。

(2)磨煤機跳閘后燃燒不穩(wěn)，投入適當油槍助燃，注意中間點溫度的變化及趨勢，防止超溫。

(3)跳磨后一次風機喘振，磨煤機跳閘聯(lián)鎖關閉出口門致使一次風壓大幅升高，及時對一次風壓進行調(diào)整，保證熱一次風壓母管壓力在適當范圍內(nèi)運行。

(4)爐膛壓力波動超過±2000Pa，退出爐膛壓力自動，手動恢復爐膛壓力，注意風機電流不得超限和防止風機喘振。

(5)RB過程中中間點溫度達到報警值，運行人員手動調(diào)整給水流量，如無法維持給水流量在跳閘值以上，可將機組轉(zhuǎn)濕態(tài)運行。

(6)主汽溫超過610℃或低于560℃，運行人員將給水控制切手動，手動恢復汽溫。如主汽溫度高，開啟減溫水調(diào)門時，應加強給水流量的監(jiān)視，防止因減溫水流量增大而造成省煤器前給水流量低。

(7)汽溫10分鐘內(nèi)下降超過50℃，手動打閘汽輪機，防止應力大損壞汽輪機。

2 送風機RB試驗

2.1 送風機RB試驗過程

A送風機跳閘后，RB正常觸發(fā)，引風機B超馳開到85%，造成電流高達1020A過流，運行將引風機切到手動，送風機和燃料主控自動聯(lián)鎖切到手動。燃料主控切手動后造成燃料停留在240t/h位置不再降低，但鍋爐主控仍然繼續(xù)按RB的目標降到50%，造成煤水靜態(tài)失衡。給水系統(tǒng)的焓值控制在RB發(fā)生時是不參與調(diào)節(jié)的，完全依靠煤水的靜態(tài)平衡來維持煤水比。由于煤水靜態(tài)失衡，而焓值又不參與控制，最終造成鍋爐中間點溫度高而觸發(fā)MFT。

圖1 送風機A的RB試驗記錄曲線

2.2 送風機RB過程中暴露出的問題

送風機跳閘后，機組的運行工況發(fā)生劇烈變化，主要的參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)超調(diào)，最終導致機組MFT。

(1)送風機RB跳閘兩臺磨煤機后，發(fā)現(xiàn)一次風壓偏高，一次風機有發(fā)生喘振的風險。

(2)RB過程中二次風箱壓力調(diào)節(jié)手操器切強制手動，二次風箱壓力需要手動進行調(diào)節(jié)。

(3)RB過程中，運行通過改變給水流量設定值偏置的方法干預給水控制，但由于干預的幅度較大、上下行頻繁設置給水偏置，造成給水控制跟蹤不上，產(chǎn)生大幅度的波動。RB時焓值調(diào)節(jié)器沒有作用，調(diào)節(jié)器輸出范圍過窄，無法在異常工況下對給水流量進行有效的調(diào)節(jié)。

(4)引風機出力到達極限，爐膛壓力保持正壓。

(5)汽機跳閘，高旁減壓閥快開后手動關閉，高旁閥后溫度高過設定值，高旁減溫水調(diào)節(jié)閥開大，而高旁減溫水速關閥不開，此時在高旁減溫水管道積有大量冷水，若此時打開高旁減壓閥，因高旁減溫水調(diào)節(jié)閥在較大開度，高旁減溫水速關閥自動聯(lián)開，將可能造成水沖擊。

(6)機組RB期間，減溫水調(diào)門閉鎖開啟，時間過長極容易造成超溫。

(7)爐膛壓力高或低時，送風機閉鎖回路控制效果不明顯。

(8)兩臺送風機自動退出后，燃料主控退自動，燃料量不能跟隨燃料指令繼續(xù)往下減，燃料量指令與燃料量偏差40t/h左右，而給水流量隨鍋爐主控指令繼續(xù)減水，煤水失衡一段時間，中間點溫度超溫，等到發(fā)現(xiàn)時運行手動打掉兩臺磨干預已經(jīng)來不及，MFT發(fā)水冷壁保護首出。

2.3 送風機RB導致機組跳閘過程分析

送風機RB觸發(fā)MFT，從邏輯自動調(diào)節(jié)品質(zhì)，風機最大出力，參數(shù)、定值設置，運行操作等方面進行分析。

(1)邏輯自動調(diào)節(jié):觀察過程曲線，B引風機退出自動聯(lián)鎖，退出B送風機自動，燃料主控聯(lián)鎖退出自動后，燃料量不再按預定燃料量指令減少煤量;RB過程中引風機開度達上限閉鎖負荷增，閉鎖焓值PID上下限輸出，且焓值調(diào)節(jié)響應慢。

(2)超馳回路設計:送、引風機RB時，引風機的超馳回路設計不太合適，將超馳目標自動跟蹤引風機的出力上限，沒有區(qū)分動態(tài)超馳與穩(wěn)態(tài)最大出力的區(qū)別，且超馳速率過快。超馳回路設計的初衷是為了解決被調(diào)量劇烈變化時，為防止PID的調(diào)節(jié)無法穩(wěn)定，提前快速預判性進行部分單向調(diào)節(jié)，減輕隨后PID正常調(diào)節(jié)的困難，達到快速穩(wěn)定被調(diào)量的目的;因為超馳是單向開環(huán)調(diào)節(jié)，因此超馳目標的處理必須合理，超馳調(diào)節(jié)應避免被調(diào)量越限跳閘即可，隨后的調(diào)節(jié)交給PID進行正常的閉環(huán)調(diào)節(jié)，切不可希望通過超馳調(diào)節(jié)使被調(diào)量一次到位。由于超馳目標的處理不合適、超馳速率過大，導致引風機大幅過電流，被迫退出負壓自動及送風自動。

(3)參數(shù)、定值設置:B引風機超弛開度至85%，開速率3%/s，速率太快導致714A電流超限閉鎖開信號沒有起到作用。焓值校正輸出上下限為±300t/h的給水流量，調(diào)節(jié)幅度太小且速率較慢，RB過程中失去調(diào)節(jié)作用。

(4)現(xiàn)場人員沒有注意到煤量未減到預定目標值，而給水流量按照鍋爐主控正常減少。當發(fā)現(xiàn)過熱度迅速上升時進行加水干預，由于兩臺給水泵再循環(huán)閥自動開到50%影響到給水泵加水且焓值PID上下限閉鎖焓值調(diào)節(jié)器輸出，導致給水指令無法有效調(diào)節(jié)，最終導致分配集箱溫度過高觸發(fā) MFT保護。

(5)由于汽機主汽調(diào)門過關，達到16%，影響給水泵加水能力。

3 送風機RB邏輯優(yōu)化

通過送風機A的RB試驗，MFT后對事故原因的分析及系統(tǒng)邏輯的討論，對相關部分RB邏輯進行優(yōu)化。

(1)為了防止一次風機喘振，當磨煤機停運關閉出口擋板時，一次風壓力調(diào)節(jié)PID預關一定值，跳一臺磨時預關一次風機動葉3%，兩臺磨預關6%，防止壓力升高引起喘振。當熱一次風母管壓力大于13.5kPa時，閉鎖一次風機動葉增，防止喘振。

(2)為了更好地控制二次風箱的壓力，有利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒及風量的控制，原邏輯修改為RB條件觸發(fā)時二次風箱壓力調(diào)節(jié)手操器不退自動。

(3)RB過程中給水控制跟蹤不上運行的干預，造成給水控制的波動，除了干預不是很恰當外，主要原因是給水流量控制的流量信號有16秒的濾波，在RB過程以及大幅度頻繁改變給水流量設定時，控制采用的給水流量信號嚴重滯后于實際的給水流量信號。為此，完善給水控制:RB時，給水流量調(diào)節(jié)用的給水流量信號的濾波時間由16秒自動改為3秒，使控制用的給水流量信號能夠迅速反映實際給水流量的變化，便于給水控制的快速控制。RB結束后，自動恢復為16秒，不影響非RB工況下的給水控制;RB發(fā)生后，增加焓值調(diào)節(jié)前饋輸出量校正回路，使RB過程中焓值控制參與給水的控制，維持煤水的平衡;RB發(fā)生后，自動將給水焓值調(diào)節(jié)器輸出范圍由±300t/h修改為±500t/h，便于焓值參與RB過程的給水控制，待RB結束后無擾切換為±300t/h。

(4)引風機超馳信號越限，指令變化速率過快，與風機的性能及出力不相吻合。引風機邏輯修改為:引風機RB超馳高限由85%改為75%，避免出現(xiàn)引風機過電流;送風機、引風機、空預器RB時，當爐膛壓力高于300Pa，引風機電流小于714A，且相應引風機運行時，超馳指令以1.5%/s速率向目標值75%提升引風機出力，防止出現(xiàn)風機電流過流。

(5)高旁減溫水的邏輯為高旁減溫水速關閥跟蹤高旁減壓閥開度反饋，不與減溫水調(diào)閥跟蹤，當減壓閥與減溫水調(diào)閥不相匹配時容易造成水沖擊。邏輯改為:高旁減溫水速關閥跟蹤高旁減溫水調(diào)節(jié)閥反饋。

(6)RB至減溫水門信號由長指令改為脈沖信號，RB動作后發(fā)30秒脈沖關減溫水門，30秒后由運行人員手動操作。

(7)爐膛壓力超過一定范圍時，閉鎖送風機向有可能進一步擴大超限范圍的方向動作，在保證最低送風量的前提下，提高爐膛的負壓安全系數(shù)，同時也可以降低引風機的出力。邏輯修改為:爐膛壓力高于500Pa時，送風機動葉閉鎖增;爐膛壓力低于-500Pa時，送風機動葉閉鎖減。

(8)為了防止類似的送風機手動后，燃料無法自動減少的情況發(fā)生。邏輯修改為:RB發(fā)生后，屏蔽燃料主控切至手動邏輯，讓燃料量指令跟隨鍋爐主控變化;RB發(fā)生后25秒內(nèi)，閉鎖燃料調(diào)節(jié)器增加功能，防止燃料的反調(diào)作用。

4 送風機RB邏輯修改后的試驗效果

通過對送風機RB試驗失敗的分析、送風機RB邏輯的優(yōu)化，基于送、引風機沒有聯(lián)絡擋板，且送、引風機RB過程及聯(lián)鎖動作結果一致，直接進行B引風機跳閘 RB試驗。RB發(fā)生后，鍋爐指令以1000MW/min的速率下降到500MW，實際給煤量由348t/h迅速下降到209t/h，給水流量由2708t/h迅速下降到1530t/h，A側主汽溫由597.5℃下降到573.7℃，B側主汽溫由597.7℃下降到573.7℃;A側再熱汽溫由596.9℃下降到554.8℃，B側再熱汽溫由 598.2℃下降到 556.3℃;爐膛壓力最低 -271Pa，最高687Pa，引風機RB取得預期效果。

圖2 引風機B的RB試驗記錄曲線

5 結束語

通過送風機RB試驗，對RB控制回路進行優(yōu)化調(diào)整，特別是對燃料及給水控制回路的優(yōu)化，使得后續(xù)的RB試驗得以成功。在RB過程中，各主要參數(shù)能夠控制穩(wěn)定;在沒有人為干預的情況下，沒有出現(xiàn)參數(shù)異?；蛭＜皺C組安全的情況，為機組長周期安全穩(wěn)定運行奠定了堅實基礎。

［1］陳小強，伊峰，羅志浩.1000MW超超臨界機組RUNBACK功能試驗及其分析［J］.浙江電力，2008，(1):23-26.

［2］火力機組啟動驗收性能試驗導則［S］.(1998年版).

［3］火電工程調(diào)整試運質(zhì)量檢驗及評定標準［S］.(1996年版).

［4］何洪流，黃如云.600MW機組變頻調(diào)速風機RB功能應用［J］.貴州電力技術，2012，(1).