670 MW超臨界機(jī)組RB試驗(yàn)分析

成海南，陳寶林，陳彥橋，陳 勇

(國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京 210031)

福建某電廠3號(hào)670MW超臨界機(jī)組選用哈爾濱鍋爐廠制造的超臨界燃煤鍋爐，機(jī)組DCS控制系統(tǒng)采用EDPF－NT+分散控制系統(tǒng)。大型火電機(jī)組重要輔機(jī)出現(xiàn)異常和故障情況下負(fù)荷指令和燃料量應(yīng)當(dāng)快速反應(yīng)，以保證機(jī)組繼續(xù)安全運(yùn)行。RB試驗(yàn)的目的在于考核機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，某一重要大型輔機(jī)發(fā)生故障，即RUNBACK工況(以下簡(jiǎn)稱RB)，自動(dòng)控制系統(tǒng)將機(jī)組負(fù)荷快速降低到實(shí)際所能達(dá)到的相應(yīng)出力的能力，是對(duì)機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)性能和功能的考驗(yàn)。

1 RB功能設(shè)計(jì)

鍋爐前后墻對(duì)沖布置軸向旋流燃燒器，共三層30只，配有6臺(tái)中速磨煤機(jī)。前墻由下至上分別為A、D、C，后墻由下至上分別為 F、E、B。輔機(jī) RB 后跳閘磨煤機(jī)順序?yàn)镃、B、E。A層燃燒器配有等離子點(diǎn)火器，因此RB過(guò)程中要保留A磨煤機(jī)運(yùn)行，RB降負(fù)荷速率及停運(yùn)磨煤機(jī)間隔時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 RB降負(fù)荷速率及停運(yùn)磨煤機(jī)間隔時(shí)間

機(jī)組RB后，協(xié)調(diào)方式切為汽機(jī)跟蹤控制方式，鍋爐主控按設(shè)定速率降負(fù)荷至目標(biāo)負(fù)荷。RB過(guò)程中汽輪機(jī)側(cè)接受RB時(shí)的壓力設(shè)定值及滑壓下降速率，通過(guò)控制調(diào)節(jié)閥開(kāi)度控制主蒸汽壓力。當(dāng)機(jī)組功率穩(wěn)定后，RB自動(dòng)復(fù)位。

2 控制策略優(yōu)化

2.1 燃料控制

(1)考慮到RB動(dòng)作后，跳閘磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的給煤機(jī)會(huì)聯(lián)鎖跳閘，但是燃料主控在自動(dòng)方式運(yùn)行，這樣就會(huì)造成其他磨煤機(jī)的給煤量短時(shí)間內(nèi)迅速增加，造成負(fù)荷下降很慢，或者負(fù)荷回升過(guò)高，所以在燃料主控調(diào)節(jié)器輸出加入閉鎖條件。三個(gè)RB工況下總煤量變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

(2)原設(shè)計(jì)，三個(gè)RB工況下負(fù)荷指令下降速率基本一致，但從試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看應(yīng)該有所區(qū)分。負(fù)荷指令下降速率會(huì)折算為鍋爐主控下降速率，給水RB時(shí)由于給水流量瞬間下降很多，鍋爐主控下降速率太慢會(huì)造成煤量下降較慢，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)造成管壁超溫現(xiàn)象。因此，將給水RB的負(fù)荷指令速率設(shè)計(jì)為其他RB負(fù)荷指令速率的2倍。

(3)給水泵RB切除運(yùn)行磨煤機(jī)的間隔時(shí)間較短，主要是為了防止管壁超溫，所以在爐膛負(fù)壓不發(fā)生大幅波動(dòng)的前提下，盡量縮短跳閘磨煤機(jī)的間隔時(shí)間。

圖1 100%MCR送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵RB參數(shù)變化

2.2 爐膛壓力控制

送風(fēng)機(jī)RB在進(jìn)行75%MCR預(yù)試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)跳閘2臺(tái)磨煤機(jī)后，爐膛壓力最低至－1800Pa。為了減小爐膛壓力調(diào)節(jié)的負(fù)向偏差，優(yōu)化爐膛壓力控制策略:磨煤機(jī)在帶煤粉情況下跳閘且2臺(tái)引風(fēng)機(jī)都運(yùn)行時(shí)，對(duì)引風(fēng)機(jī)靜葉有－3%的前饋?zhàn)饔?在爐膛壓力偏差超過(guò)設(shè)定值200Pa時(shí)，PID控制器比例和積分作用在原控制基礎(chǔ)上增加10%左右的調(diào)節(jié)作用;原設(shè)計(jì)邏輯中，爐膛壓力三個(gè)測(cè)點(diǎn)取中后經(jīng)過(guò)15s的濾波時(shí)間進(jìn)行PID運(yùn)算。試驗(yàn)證明15s時(shí)間對(duì)于引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度變化參與爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)作用過(guò)慢，新邏輯中將濾波時(shí)間切換為3s。

三個(gè)RB工況下?tīng)t膛負(fù)壓變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

2.3 燃水比控制、主蒸汽壓力設(shè)定

為防止汽輪機(jī)發(fā)生水擊事故，電廠規(guī)定一旦主蒸汽溫度在10min內(nèi)下降幅度超過(guò)50℃，應(yīng)手動(dòng)MFT。在RB工況下超臨界機(jī)組過(guò)熱蒸汽溫度下降幅度很大，如不及時(shí)停爐將對(duì)受熱面損害較大。在RB工況中要提高過(guò)熱蒸汽溫度，應(yīng)通過(guò)燃水比控制和主蒸汽壓力設(shè)定速率調(diào)整來(lái)達(dá)到鍋爐能量輸入與汽輪機(jī)能量輸出的平衡，以及給水與燃料量的平衡。

(1)燃水比控制。采用“水跟煤”的控制策略，穩(wěn)態(tài)工況下給水流量設(shè)定值根據(jù)鍋爐主控指令通過(guò)一定的限速作用進(jìn)行靜態(tài)分配。給水泵RB時(shí)下降速率為1000t/min，其他RB時(shí)為500t/min;由于劇烈變化工況下汽水分離器出口過(guò)熱度波動(dòng)幅度較大，汽水分離器出口工質(zhì)不再是干度較高的過(guò)熱蒸汽，致使過(guò)熱度控制器輸出的給水流量控制指令不能有效的控制燃水比，給水流量、主汽溫度波動(dòng)幅度大。因此，RB工況時(shí)閉鎖過(guò)熱度控制器，RB復(fù)位后，控制作用以一定速率緩慢釋放;RB觸發(fā)時(shí)，給水流量根據(jù)鍋爐主控指令進(jìn)行靜態(tài)分配。

(2)主蒸汽壓力設(shè)定。為了通過(guò)控制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度控制主蒸汽溫度以及機(jī)、爐之間的能量平衡，需優(yōu)化主蒸汽壓力設(shè)定回路的速率。RB工況下，如果主蒸汽壓力設(shè)定下降速率較快，則調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度加大，機(jī)組會(huì)較長(zhǎng)時(shí)間維持于高負(fù)荷狀態(tài)，這樣對(duì)抑制出口溫度的上升較為有利，但卻以透支鍋爐蓄熱，降低過(guò)熱器出口蒸汽溫度為代價(jià)。對(duì)此，我們做了如下優(yōu)化:將原設(shè)計(jì)中RB動(dòng)作后固定的機(jī)組滑壓速率改為根據(jù)不同的RB工況選擇相應(yīng)的滑壓速率;通過(guò)對(duì)燃水比、主蒸汽壓力設(shè)定控制策略的優(yōu)化，主汽溫度在RB工況時(shí)始終維持在540℃ ～555℃范圍中，取得良好的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該廠3號(hào)670MW超臨界機(jī)組的RB試驗(yàn)，完善了機(jī)組的RB功能，提高了RB的控制品質(zhì)。當(dāng)發(fā)生輔機(jī)跳閘時(shí)降低了機(jī)組啟停成本，保證了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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