300MW級(jí)火電機(jī)組 脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB設(shè)計(jì)與應(yīng)用

胡建華

（江蘇淮陰發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 淮安 223002）

0 引言

300MW級(jí)火電燃煤機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中脫硫增壓風(fēng)機(jī)都會(huì)面臨保護(hù)跳閘，從而導(dǎo)致大量煙氣不能被迅速排出煙道，使得爐膛壓力迅速升高，直接觸發(fā)MFT停爐的結(jié)果。為避免脫硫增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘而直接導(dǎo)致停爐，脫硫增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘的RB控制邏輯設(shè)計(jì)成為必然[1,2]。2011年底，某公司300MW級(jí)火電機(jī)組脫硫旁路擋板的拆除改造，同時(shí)增加了脫硫增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘RB控制邏輯設(shè)計(jì)，并在新建的300MW火電機(jī)組上增加了脫硫增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘RB控制邏輯，對(duì)機(jī)組運(yùn)行增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘RB設(shè)計(jì)邏輯和脫硫增壓風(fēng)機(jī)實(shí)際跳閘RB聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作邏輯進(jìn)行試驗(yàn)，脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB控制邏輯方案均取得成功，有效地減少了機(jī)組的非停。

1 脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB

1.1 脫硫增壓風(fēng)機(jī)RB原理

RB即Run Back的縮寫(xiě)，是指機(jī)組主要輔機(jī)故障跳閘造成機(jī)組實(shí)發(fā)功率受到限制時(shí)，為適應(yīng)設(shè)備出力，控制系統(tǒng)強(qiáng)制將機(jī)組負(fù)荷快速減到在運(yùn)輔機(jī)所能承受的負(fù)荷目標(biāo)值，此功能稱為輔機(jī)故障減負(fù)荷。完善的RB控制策略是建立在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)穩(wěn)定投入的基礎(chǔ)上，應(yīng)做到對(duì)內(nèi)（即協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)，以確保運(yùn)行工況的平衡過(guò)渡；對(duì)外協(xié)調(diào)FSSS、DEH、SCS控制系統(tǒng)，做到快速、平穩(wěn)地把負(fù)荷降低到機(jī)組出力允許范圍內(nèi)。脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB也就是當(dāng)脫硫增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘時(shí)，通過(guò)迅速減少負(fù)荷、順序跳磨煤機(jī)、投油槍等聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作，使機(jī)組出力降到在運(yùn)輔機(jī)所能承受的目標(biāo)負(fù)荷。

1.2 增加RB邏輯的必要性

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部對(duì)已經(jīng)建成火電機(jī)組脫硫旁路擋板拆除和新建機(jī)組無(wú)脫硫旁路擋板建設(shè)的要求[3]，火電機(jī)組設(shè)計(jì)有脫硫增壓風(fēng)機(jī)的，運(yùn)行中存在保護(hù)跳閘的風(fēng)險(xiǎn)，如果機(jī)組沒(méi)有設(shè)計(jì)增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB邏輯，將會(huì)直接觸發(fā)機(jī)組MFT停機(jī)。根據(jù)脫硫增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的保護(hù)一般都有：脫硫系統(tǒng)的漿液循環(huán)泵全停延時(shí)300s保護(hù)停增壓風(fēng)機(jī)，GGH主輔電機(jī)全停延時(shí)1800s聯(lián)停增壓風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)全停延時(shí)30min保護(hù)停增壓風(fēng)機(jī)，以及脫硫增壓風(fēng)機(jī)入口煙氣壓力大于1800Pa或小于-1800Pa連跳增壓風(fēng)機(jī)；增壓風(fēng)機(jī)自身保護(hù)：軸承溫度＞105℃，延時(shí)5s，電機(jī)軸承溫度＞85℃，延時(shí)5s，軸承振動(dòng)＞11mm/s，延時(shí)5s，以及增壓風(fēng)機(jī)變頻器故障跳閘聯(lián)鎖跳增壓風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)事故緊急按鈕等電氣保護(hù)跳閘。增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行中保護(hù)誤跳可能性最大的是來(lái)自于自身保護(hù)跳閘、脫硫DCS控制器異常、脫硫增壓風(fēng)機(jī)變頻器跳閘和電氣緊急事故按鈕等。無(wú)論是哪種保護(hù)跳閘后，都會(huì)造成大量的煙氣不能及時(shí)從煙道排出，鍋爐爐膛壓力會(huì)迅速升高。這時(shí)如果因?yàn)樵O(shè)備誤動(dòng)聯(lián)鎖脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘，如果想不觸發(fā)鍋爐MFT停爐，減少鍋爐燃料量和煙氣量，靠手動(dòng)快速降負(fù)荷而不停運(yùn)機(jī)組幾乎不可能[4]，只有依靠RB順控自動(dòng)聯(lián)鎖相關(guān)設(shè)備，使機(jī)組負(fù)荷平穩(wěn)地降到在運(yùn)輔機(jī)出力允許的范圍，從而可以避免觸發(fā)停爐事故的發(fā)生。因此，增加脫硫增壓風(fēng)機(jī)RB控制邏輯設(shè)計(jì)是必要的。

2 RB邏輯設(shè)計(jì)方案

根據(jù)300MW級(jí)火電機(jī)組脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘冷態(tài)模擬試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘后，靜葉全開(kāi)，爐膛壓力以及煙道壓力升高等，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的反復(fù)論證，最后設(shè)計(jì)了脫硫增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘RB控制邏輯方案。

主機(jī)系統(tǒng)DCS跳閘相應(yīng)磨煤機(jī),最后跳剩2臺(tái)磨煤機(jī)，即當(dāng)磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)3臺(tái)以上，先跳E磨煤機(jī)，如果E磨煤機(jī)停止，跳D磨煤機(jī)，D磨煤機(jī)停止延時(shí)5秒跳A磨煤機(jī)；在跳2臺(tái)磨煤機(jī)同時(shí)，如果C磨煤機(jī)沒(méi)有停止投BC層油槍，如果C磨煤機(jī)停止投AB層油槍。

1）主汽壓自動(dòng)降到13Mpa，按照0.5%RB速率下降。

2）總煤量自動(dòng)設(shè)定為66t/h。

3）A、B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉超馳關(guān)到40%并將自動(dòng)切為手動(dòng)。

4）A、B引風(fēng)機(jī)靜葉超馳開(kāi)到85%并將自動(dòng)切為手動(dòng)。

5）關(guān)閉所有減溫水門(mén)，再釋放自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3 RB實(shí)現(xiàn)分析與試驗(yàn)

在脫硫增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘后，如不觸發(fā)鍋爐MFT停機(jī)，則要保證煙道煙氣壓力上升在其壓力允許的范圍內(nèi)，故需對(duì)煙道壓力的安全性進(jìn)行檢查分析。因此，通過(guò)對(duì)某電廠300MW級(jí)機(jī)組在一定的負(fù)荷下試驗(yàn)獲得了相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 300MW機(jī)組定負(fù)荷下工況參數(shù)Table 1 300 mw Unit under constant load operating conditions

通過(guò)對(duì)表中的數(shù)據(jù)分析可以看出：當(dāng)脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘后，由于引風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，引風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力將會(huì)上升，但是沒(méi)有超出煙道運(yùn)行的安全壓力，壓力上升最大煙道部位在引風(fēng)機(jī)出口到增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)口煙道上。按照實(shí)際數(shù)據(jù)分析，當(dāng)煙氣流量不變，則增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力將達(dá)到735Pa（額定壓力不超過(guò)±2000Pa，最大不得超過(guò)3000Pa），此時(shí)才能保證煙氣系統(tǒng)流量。當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)跳閘后煙氣流量將下降，導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力短時(shí)上升達(dá)最高達(dá)到1920Pa后，開(kāi)始下降。因此，煙道的安全不會(huì)造成威脅。

3.1 RB實(shí)現(xiàn)條件

300MW級(jí)火電機(jī)組脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB時(shí)，為能保證相關(guān)設(shè)備正常動(dòng)作，要定期檢查RB控制邏輯和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性，主要是檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備異常不能滿足要求，RB動(dòng)作時(shí)控制不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，如RB動(dòng)作時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作阻力增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)力矩等，將有可能導(dǎo)致達(dá)不到預(yù)想控制狀態(tài)。增壓風(fēng)機(jī)跳閘后引風(fēng)機(jī)靜葉超馳開(kāi)到85%，會(huì)導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)到增壓風(fēng)機(jī)入口煙道壓力劇增，有可能導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)軟連接處撕裂損壞。根據(jù)煙道短時(shí)迅速上升測(cè)得的煙道壓力數(shù)據(jù)為1920Pa增壓風(fēng)機(jī)軟連接處一般設(shè)計(jì)承受壓力為2.0KPa～2.5KPa，最大壓力不得超過(guò)3KPa，否則可能出現(xiàn)損壞設(shè)備，根據(jù)試驗(yàn)和增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘測(cè)得煙道壓力瞬時(shí)已達(dá)到1920Pa左右。因此，控制增壓風(fēng)機(jī)入口煙道壓力顯得非常重要。

3.2 RB邏輯試驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程要求，在進(jìn)行RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)必須具備以下條件：

1）CCS及控制子系統(tǒng)已正常投用，并完成相應(yīng)的定值擾動(dòng)和負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)，調(diào)節(jié)品質(zhì)合格。

2）CCS在TF汽機(jī)跟隨方式下的定值擾動(dòng)試驗(yàn)已完成，調(diào)節(jié)品質(zhì)符合要求。參考指標(biāo)：在0.6MPa~0.8MPa定值擾動(dòng)下，過(guò)渡過(guò)程衰減率ψ=0.7~0.9，穩(wěn)定時(shí)間6min。

3）RB功能模擬試驗(yàn)已完成，其結(jié)果滿足要求。

4）機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)已正常投入。

5）脫硫增壓風(fēng)機(jī)靜葉、送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉和引風(fēng)機(jī)靜葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)全行程開(kāi)關(guān)正常。

6）點(diǎn)火槍、油槍試驗(yàn)正常。

在進(jìn)行正式的RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)之前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)備性試驗(yàn)，以確認(rèn)CCS在RB工況下能正確進(jìn)行控制，并跳閘相應(yīng)RB工況下的目標(biāo)負(fù)荷，降負(fù)荷速率設(shè)置。

RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)應(yīng)在80%Pe以上負(fù)荷工況下進(jìn)行正式試驗(yàn)，以檢查CCS在RB工況下控制功能。

根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程檢查試驗(yàn)品質(zhì)，在進(jìn)行RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)，不需人工干預(yù)，其參數(shù)波動(dòng)范圍不危及機(jī)組安全和不引起機(jī)組保護(hù)動(dòng)作跳閘，方可認(rèn)為RB試驗(yàn)合格[5,6]。

2012年7月，將設(shè)計(jì)好的脫硫增壓風(fēng)機(jī)控制邏輯對(duì)某機(jī)組進(jìn)行了停機(jī)前的試驗(yàn)。為保證安全，制定了增壓風(fēng)機(jī)RB試做的相關(guān)的技術(shù)措施，具體如下。

①試驗(yàn)負(fù)荷和工況要求：機(jī)組負(fù)荷大于200MW，4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，協(xié)調(diào)正常投入，RB投入，OA層油槍試驗(yàn)正常，送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)關(guān)檢查正常，引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)關(guān)檢查正常，減溫水調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)關(guān)檢查正常。

②對(duì)前期已經(jīng)下裝在控制器內(nèi)的脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB邏輯進(jìn)行核對(duì)和保護(hù)開(kāi)關(guān)投入情況核對(duì)。

③在機(jī)組滑停前做增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB試驗(yàn)。

④在做好全部安全技術(shù)措施后，脫硫輔機(jī)手動(dòng)停止增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，監(jiān)測(cè)增壓風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作及系統(tǒng)工況變化。

圖1 脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘后的相關(guān)參數(shù)曲線Fig.1 Desulfurization booster fan trip after the related parameters of the curve

⑤試驗(yàn)過(guò)程中輔機(jī)運(yùn)行人員，加強(qiáng)監(jiān)視脫硫增壓風(fēng)機(jī)入口煙壓和煙溫等系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)變化，確保參數(shù)不得超過(guò)規(guī)程規(guī)定。主機(jī)運(yùn)行人員試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度、引風(fēng)機(jī)靜葉開(kāi)度、爐膛負(fù)壓、機(jī)組負(fù)荷、增壓風(fēng)機(jī)RB跳磨煤機(jī)、油槍投運(yùn)以及減溫水調(diào)門(mén)開(kāi)度等參數(shù)變化情況，確保各項(xiàng)參數(shù)變化不得超過(guò)規(guī)程規(guī)定而損壞設(shè)備，否則立即停機(jī)，確保設(shè)備安全，如圖1所示。

通過(guò)對(duì)上述曲線分析，當(dāng)脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘后，RB保護(hù)動(dòng)作，爐膛負(fù)壓迅速上升到最大值288Pa左右，引風(fēng)機(jī)靜葉超馳開(kāi)到90%，送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度超馳關(guān)到41%，減溫水自動(dòng)關(guān)閉并釋放自動(dòng)調(diào)節(jié)，負(fù)荷降到130MW，相應(yīng)磨煤機(jī)跳閘，油槍正常投入，設(shè)備動(dòng)作結(jié)果均按照設(shè)計(jì)的控制邏輯執(zhí)行。脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘后，RB保護(hù)動(dòng)作沒(méi)有觸發(fā)MFT停機(jī)，證明脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB控制邏輯設(shè)計(jì)取得了圓滿成功，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)300MW火電機(jī)組脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB設(shè)計(jì)與應(yīng)用的成功典范。

4 RB邏輯優(yōu)化

通過(guò)對(duì)脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB控制邏輯設(shè)計(jì)和應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB時(shí)，原設(shè)計(jì)是不解除任何主機(jī)保護(hù)項(xiàng)，需進(jìn)行適當(dāng)修改。因?yàn)槊摿蛟鰤猴L(fēng)機(jī)跳閘RB時(shí)，送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉超馳關(guān)到40%，引風(fēng)機(jī)靜葉超馳開(kāi)到85%，會(huì)造成總風(fēng)量大幅波動(dòng)，而風(fēng)量測(cè)量裝置差壓量程很小只有2000Pa，為防止風(fēng)量測(cè)量裝置誤動(dòng)，運(yùn)行人員每次都要聯(lián)系熱控及時(shí)解除風(fēng)量小于30%保護(hù)。為此，將脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB控制邏輯進(jìn)行了修改，即當(dāng)脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB時(shí)，用其跳閘信號(hào)自動(dòng)觸發(fā)解除總風(fēng)量小于30%保護(hù)。待機(jī)組穩(wěn)定恢復(fù)后，再進(jìn)行人工投入。

5 工程應(yīng)用

脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB的控制邏輯設(shè)計(jì)完成后，在某公司的330MW機(jī)組上得到了成功的應(yīng)用，避免了該公司機(jī)組的兩次非停事故的發(fā)生。兩次實(shí)際保護(hù)動(dòng)作的情況，一次是該公司的脫硫DCS控制器出現(xiàn)異常死機(jī)，在復(fù)位重啟控制器的過(guò)程中，脫硫增壓風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行信號(hào)消失，DCS判斷增壓風(fēng)機(jī)變頻器停止，聯(lián)鎖脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘，導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB動(dòng)作，RB動(dòng)作結(jié)果完全按照設(shè)計(jì)的控制邏輯執(zhí)行，避免了機(jī)組MFT停機(jī)事故的發(fā)生。另一次是該公司的330MW機(jī)組的脫硫增壓風(fēng)機(jī)電氣緊急事故按鈕電纜絕緣下降接地，導(dǎo)致脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘，RB按照設(shè)計(jì)好的邏輯正確動(dòng)作，同樣也避免了機(jī)組MFT停機(jī)事故的發(fā)生，有效地減少了機(jī)組的非停。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)300MW級(jí)火電機(jī)組脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB設(shè)計(jì)與成功應(yīng)用，有效地避免了脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘導(dǎo)致機(jī)組非停事故的發(fā)生，為國(guó)內(nèi)同類(lèi)型火電機(jī)組脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了技術(shù)參考，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)同類(lèi)型火電機(jī)組脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB成功應(yīng)用的典范。

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