一次風(fēng)機(jī)RUNBACK功能試驗及結(jié)果

康立杰，梁偉平

(華北電力大學(xué) 自動化系，河北 保定 071003)

某電廠3號320 MW抽汽供熱機(jī)組的汽輪機(jī)為亞臨界、中間再熱、單軸、雙缸雙排汽凝汽式汽輪機(jī)。鍋爐為亞臨界壓力一次再熱控制循環(huán)鍋爐，配用帶中速磨的直吹式制粉系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)為日立公司 HIACS－5000M型分散控制系統(tǒng)(DCS)。RUNBACK(快速減負(fù)荷，以下簡稱RB)試驗的目的是保證重要輔機(jī)(包括磨煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵)故障后，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能自動快速降負(fù)荷至機(jī)組RB目標(biāo)負(fù)荷，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行［1－2］。在所有的RB功能試驗中，一次風(fēng)機(jī)RB試驗最難以實現(xiàn)，本文以某320 MW機(jī)組為例，詳細(xì)介紹了一次風(fēng)機(jī)RB試驗，主要檢驗一次風(fēng)機(jī)RB目標(biāo)負(fù)荷(150 MW)、RB動作速率(60 MW/min)、機(jī)前壓力調(diào)節(jié)參數(shù)是否合適、能否穩(wěn)定降至目標(biāo)負(fù)荷，并且以各子系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)不出現(xiàn)較大的偏差為主要目標(biāo)，對試驗結(jié)果進(jìn)行了分析，以及對試驗中發(fā)現(xiàn)的問題提出了整改建議。

1 一次風(fēng)機(jī)RB實驗準(zhǔn)備及過程

1.1 一次風(fēng)機(jī)RB概述

一次風(fēng)機(jī)RB動作后，切除AGC，機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式切至機(jī)跟隨方式(鍋爐調(diào)負(fù)荷，汽機(jī)調(diào)機(jī)前壓力);鍋爐目標(biāo)指令切至RB目標(biāo)指令150 MW，鍋爐目標(biāo)指令變化率(升降負(fù)荷速率)切為RB速率60 MW/min［3］;禁止一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)總操作因控制參數(shù)偏差大(±1.5 kPa)跳自動;禁止?fàn)t膛壓力調(diào)節(jié)總操作因控制參數(shù)偏差大(±400 Pa)跳自動;禁止一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板、送風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行器、引風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行器調(diào)節(jié)因指令反饋偏差大(±15)跳自動［3］。其目的是保證在發(fā)生RB時，出現(xiàn)控制參數(shù)偏差大情況下仍保持主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠自動調(diào)節(jié)，避免由于切手動增加運(yùn)行人員操作，延誤調(diào)節(jié)時間［4－5］。

1.2 試驗條件

RB功能靜態(tài)傳動試驗條件:邏輯切換、磨煤機(jī)聯(lián)動等動作為正常;機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷下，相關(guān)系統(tǒng)投入使用，機(jī)組正常運(yùn)行，各主要輔機(jī)運(yùn)行正常;檢查主要參數(shù)(汽壓、汽溫、功率、給水流量、總風(fēng)量、煙氣含氧量、爐膛壓力)指示正常，無設(shè)備異常及缺陷;模擬量控制系統(tǒng)(協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、給水控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和其他輔助控制系統(tǒng))均已正常投運(yùn);協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)的運(yùn)行方式:協(xié)調(diào)方式、鍋爐跟隨(BF)、汽機(jī)跟隨(TF)、手動方式(MAN)已投，并能滿足穩(wěn)定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)［6］;運(yùn)行方式的切換已經(jīng)過試驗，切換過程無擾;滑壓方式運(yùn)行正常，定、滑壓方式切換正常;爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)已正式投入運(yùn)行，邏輯關(guān)系正確［7－8］;機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)正常投入，機(jī)組負(fù)荷在90%額定負(fù)荷以上時能進(jìn)行一次風(fēng)機(jī)RB試驗。

1.3 試驗說明

某電廠3號機(jī)組負(fù)荷277.48 MW，5臺給煤機(jī)(A、B、C、D、E)運(yùn)行。一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)均在自動狀態(tài)，且控制狀況良好，A、B一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板位置為21.66%，A、B送風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行器閥位為34.31%，A、B引風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行器閥位為44.07%，六大風(fēng)機(jī)執(zhí)行器在其開關(guān)方向都留有裕量。為了防止RB動作時汽包水位波動大跳給水自動、鍋爐指令與熱量釋放偏差大跳協(xié)調(diào)自動，在該機(jī)組檢修時給出了異動修改邏輯:RB動作后汽包水位偏差大定值由±100 mm自動切至±150 mm，鍋爐指令與熱量釋放偏差大定值由±45自動切至 ±65。該機(jī)組 RB目標(biāo)負(fù)荷設(shè)定為150 MW，目標(biāo)負(fù)荷變化率設(shè)定為60 MW/min。手動停A一次風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)RB動作，立刻聯(lián)跳E磨煤機(jī)，10 s后聯(lián)跳 D磨煤機(jī)，保持3臺磨煤機(jī)運(yùn)行。

1.4 試驗步驟

該機(jī)組負(fù)荷及汽壓穩(wěn)定后，手動停A一次風(fēng)機(jī)。該機(jī)組由協(xié)調(diào)控制(CCS)方式切換到汽機(jī)跟隨方式，定壓運(yùn)行。鍋爐指令按60 MW/min速率切至RB目標(biāo)負(fù)荷150 MW。停一次風(fēng)機(jī)RB動作后緊隨聯(lián)停E磨煤機(jī)，12 s后聯(lián)停D磨煤機(jī)，保持3臺磨運(yùn)行。密切監(jiān)視燃燒系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、汽溫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)情況，若出現(xiàn)參數(shù)越限將自動切至手動，由運(yùn)行人員手動調(diào)整。隨主汽壓下降及調(diào)門關(guān)小，機(jī)組負(fù)荷降至150 MW，RB報警自動復(fù)位。觀察機(jī)組運(yùn)行情況，記錄相應(yīng)系統(tǒng)曲線。

1.5 試驗過程

2013年11月11日9時52分開始進(jìn)行一次風(fēng)機(jī)RB試驗，此時機(jī)組負(fù)荷為277.51 MW，兩臺一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行。9時52分34秒一次風(fēng)機(jī)RB信號正確發(fā)出，RB目標(biāo)負(fù)荷降至150 MW。機(jī)組RB動作發(fā)生后，機(jī)組由協(xié)調(diào)控制CCS方式切換到汽機(jī)跟隨TF方式，定壓運(yùn)行。A一次風(fēng)機(jī)出口擋板聯(lián)鎖關(guān)閉，手動關(guān)閉入口調(diào)節(jié)擋板，B一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板開度由21.6%開至56.61%，一次風(fēng)壓由8.94 kPa降至7.08 kPa，一次風(fēng)壓經(jīng)自動調(diào)節(jié)逐漸恢復(fù)。一次風(fēng)機(jī)RB動作后立即聯(lián)鎖跳E磨煤機(jī)，12 s后聯(lián)跳D磨煤機(jī)，總煤量由134.21 t/h逐漸降為64.01t/h。試驗中機(jī)組負(fù)荷最低降到200.65 MW，最大負(fù)荷降幅77 MW。機(jī)前壓力設(shè)定值應(yīng)保持在15.89 MPa，最低降至14.63 MPa，由于設(shè)定值與測量值偏差大1.5 MPa，機(jī)跟隨方式下機(jī)前壓力調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)作用較弱導(dǎo)致機(jī)前壓力偏差大，使機(jī)跟爐控制方式切至鍋爐基礎(chǔ)方式。爐膛壓力最低負(fù)壓值為－766.42 Pa，最高為－70.2 Pa(爐膛壓力為 ±1020 Pa報警，高于3240 Pa、低于－2490 Pa滅火);汽包水位最低降至－62.01mm(低報警定值為－150 mm，低于－300 mm滅火)，最高水位升至112.68 mm(高報警定值為+100 mm，高于254 mm滅火)。試驗過程中機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行人員沒有進(jìn)行大量手動調(diào)整。由于機(jī)組機(jī)前壓力調(diào)節(jié)較慢出現(xiàn)偏差大現(xiàn)象，使機(jī)跟爐控制方式切除，但機(jī)組運(yùn)行已在運(yùn)行可控范圍內(nèi)，開始恢復(fù)工作，試驗結(jié)束。

2 一次風(fēng)機(jī)RB試驗分析

2.1 一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)分析

一次風(fēng)機(jī) RB動作前，一次風(fēng)壓設(shè)定值8.87 kPa，一次風(fēng)壓測量值8.94 kPa，總一次風(fēng)量361 km3/h，A、B一次風(fēng)機(jī)入口擋板位置為21.66%。9時52分34秒手動一次風(fēng)機(jī)RB動作，聯(lián)關(guān)A一次風(fēng)機(jī)出口擋板，運(yùn)行人員手動關(guān)閉入口調(diào)節(jié)擋板，B一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板自動調(diào)節(jié)。一次風(fēng)機(jī)RB動作21 s后(9時52分55秒)，A一次風(fēng)機(jī)出口擋板關(guān)閉，25 s后(9時52分59秒)一次風(fēng)壓降至最低7.08 kPa，總一次風(fēng)量降至211.42 km3/h。由于一次風(fēng)壓自動調(diào)節(jié)采用總操指令分配方式，A一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)后總操指令直接作用于B一次風(fēng)機(jī)，7s后B一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板開至35.29%;由于一次風(fēng)壓偏差變化經(jīng)PID調(diào)節(jié)器調(diào)整，28 s后(9時53分2秒)B一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板開至最大56.61%。隨著D、E磨煤機(jī)聯(lián)跳入口風(fēng)門關(guān)閉，一次風(fēng)壓逐漸恢復(fù)，一次風(fēng)機(jī)跳閘聯(lián)跳出口擋板。聯(lián)跳磨煤機(jī)后風(fēng)壓調(diào)節(jié)效果較好，沒有出現(xiàn)堵磨現(xiàn)象，但是一次風(fēng)壓偏差大1.5 kPa，時間仍然較長，所以一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)需進(jìn)一步優(yōu)化整定。具體一次風(fēng)壓、風(fēng)量變化如圖1所示，趨勢曲線從上至下依次為:一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)測量值、一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)設(shè)定值、磨煤機(jī)D運(yùn)行、一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)檔板指令、一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)檔板閥位、磨煤機(jī)E運(yùn)行、RB動作。

圖1 一次風(fēng)機(jī)RB一次風(fēng)壓、風(fēng)量變化趨勢圖Fig.1 Air pressure，air volume trend chart of primary air fan RB

2.2 機(jī)前壓力調(diào)節(jié)分析

一次風(fēng)機(jī)RB動作前，機(jī)前壓力設(shè)定值為15.94 MPa保持恒定，機(jī)前壓力測量值為15.90 MPa。9時52分34秒一次風(fēng)機(jī)RB動作，協(xié)調(diào)切至機(jī)跟隨方式。2分13秒后(9時54分47秒)機(jī)前壓力偏差較大(1.5 MPa)，機(jī)跟隨方式切除，切至鍋爐基礎(chǔ)方式。經(jīng)分析機(jī)前壓力偏差大原因有:RB動作后協(xié)調(diào)切至機(jī)跟隨方式，一次風(fēng)機(jī)、E磨停運(yùn)，鍋爐燃燒減弱，汽包壓力下降較快;由于機(jī)前壓力調(diào)節(jié)器PID參數(shù)(比例K:6，積分Ti:15)整定較弱，導(dǎo)致了RB試驗時機(jī)前壓力調(diào)節(jié)較慢;同時運(yùn)行操作增加了機(jī)前壓力設(shè)定值，出現(xiàn)了設(shè)定測量值偏差大的現(xiàn)象，所以使汽機(jī)主控調(diào)節(jié)自動切除。具體機(jī)前壓力變化趨勢如圖2所示，從上至下依次為:總風(fēng)量、機(jī)組實發(fā)功率自動處理值、鍋爐實際指令、機(jī)前壓力自動處理值、機(jī)前壓力定壓設(shè)定值、RB動作。

圖2 一次風(fēng)機(jī)RB機(jī)前壓力變化趨勢圖Fig.2 Throttle pressure changes trends of primary air fan RB

2.3 汽包水位調(diào)節(jié)分析

一次風(fēng)機(jī) RB動作前，汽包水位設(shè)定值為－22 mm，測量值為 －23.39 mm，水位偏差為1.39 mm。9時52分34秒一次風(fēng)機(jī)RB動作，34 s后(9時53分8秒)汽包水位設(shè)定值保持不變，水位測量值降至最低 －62.01 mm處，水位偏差為40.01 mm，此過程給水流量基本保持不變，但主汽流量逐漸減少，汽包水位先下降后上升。由于RB動作后，停給煤機(jī)使燃燒減弱、鍋爐釋放熱量大幅度減少，汽水體積收縮，加快汽包水位下降;2分18秒后(9時54分52秒)汽包水位測量值升至最高112.68 mm處，水位達(dá)到最大偏差為124.68 mm，由于水位處于較高位置運(yùn)行，運(yùn)行人員解除了水位自動。其原因為汽包水位由0 mm漲至112.68 mm，鍋爐主汽流量逐漸下降，給水流量下降較快，水位調(diào)節(jié)具有一定遲延，同時由于協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)較慢使機(jī)前壓力下降較快，汽水體積增大，加快了汽包水位的上升。燃燒穩(wěn)定后，水位經(jīng)自動調(diào)節(jié)后逐漸趨于平穩(wěn)?？梢姡淮物L(fēng)機(jī)RB動作后水位偏差定值切至±150 mm是有必要的，否則水位調(diào)節(jié)將更加滯后，會增加運(yùn)行調(diào)整工作量。因此，需進(jìn)一步優(yōu)化汽包水位自動，確保在輔機(jī)故障時，汽包水位調(diào)節(jié)不大幅波動，不發(fā)生調(diào)節(jié)器跳自動現(xiàn)象，保障鍋爐燃燒穩(wěn)定。具體汽包水位變化趨勢如圖3所示，從上至下依次為:汽包蒸汽流量、機(jī)組實發(fā)功率自動處理值、補(bǔ)償后給水流量、補(bǔ)償后汽包水位自動處理值、啟動給水調(diào)節(jié)閥設(shè)定值、RB動作。

圖3 一次風(fēng)機(jī)RB汽包水位變化趨勢圖Fig.3 Change trend diagram of drum water level for primary air fan RB

2.4 爐膛壓力調(diào)節(jié)分析

一次風(fēng)機(jī) RB動作前，爐膛壓力設(shè)定值為－70 Pa，爐壓測量值為 －77.32 Pa，爐壓偏差為20.39 Pa。9時52分34秒一次風(fēng)機(jī)RB動作，33 s后(9時53分07秒)爐壓最低降至－766.72 Pa，距爐膛壓力低報警還有很大裕量，爐膛壓力經(jīng)自動調(diào)節(jié)后逐漸趨于穩(wěn)定。經(jīng)分析造成爐膛壓力偏差大原因為，A一次風(fēng)機(jī)跳閘后，B一次風(fēng)機(jī)增大擋板開度需要一定時間，瞬間一次風(fēng)量降低150 km3/h，使總送風(fēng)量減小，造成爐膛壓力降低。具體爐膛壓力變化趨勢如圖4所示，從上至下依次為:機(jī)組實發(fā)功率自動處理值、RB目標(biāo)負(fù)荷、爐膛壓力調(diào)節(jié)測量值、爐膛壓力調(diào)節(jié)設(shè)定值、B引風(fēng)機(jī)動葉閥位、B引風(fēng)機(jī)動葉指令、一次風(fēng)機(jī)A運(yùn)行、一次風(fēng)機(jī)RB。

圖4 一次風(fēng)機(jī)RB爐膛壓力變化趨勢圖Fig.4 Furnace pressure trend chart of primary air fan RB

3 建議

通過對該機(jī)組一次風(fēng)機(jī)RB試驗的分析及發(fā)現(xiàn)的問題，提出如下整改建議:

1)繼續(xù)優(yōu)化汽包水位自動，確保在輔機(jī)故障時，汽包水位調(diào)節(jié)不大幅波動，不發(fā)生調(diào)節(jié)器跳自動現(xiàn)象，減少運(yùn)行調(diào)整工作量，保障鍋爐燃燒穩(wěn)定。

2)繼續(xù)優(yōu)化機(jī)跟隨方式下機(jī)前壓力調(diào)節(jié)器參數(shù)，提高壓力調(diào)節(jié)品質(zhì)。

3)本次一次風(fēng)機(jī)RB試驗是在277 MW下5臺磨運(yùn)行的情況下進(jìn)行的，試驗數(shù)據(jù)不能完全代表全部工況，所以應(yīng)進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗，以應(yīng)對輔機(jī)故障的各種情況。

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