1000MW機(jī)組交叉限制動作原因及處理

吳 飛

(華電國際電力股份有限公司鄒縣發(fā)電廠，山東鄒城,273522)

1000MW機(jī)組交叉限制動作原因及處理

吳 飛

(華電國際電力股份有限公司鄒縣發(fā)電廠，山東鄒城,273522)

直流爐對燃料、給水、風(fēng)量的比例有著嚴(yán)格的要求，所以水—燃料比、風(fēng)—燃料比平衡是鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，一旦失調(diào)將造成主、再熱蒸汽溫度的大幅變化或者燃燒不穩(wěn)定，甚至造成鍋爐嚴(yán)重超溫、水沖擊或爐膛爆炸事故的發(fā)生。為了保證這種平衡，在控制邏輯中增加了交叉限制回路，使鍋爐輸入量的變化不能超出預(yù)定的比率。本文以鄒縣電廠2×1000MW機(jī)組為例，詳細(xì)闡述了5種交叉限制的控制邏輯、作用、原因、對機(jī)組的影響以及動作處理，避免機(jī)組參數(shù)大幅波動等不安全事件的發(fā)生。

燃料;給水;風(fēng)量;邏輯;交叉限制;平衡

0 引言

鄒縣電廠2×1000MW機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中，由于直流爐給水流量和燃料量嚴(yán)格匹配的特性，當(dāng)磨煤機(jī)啟動、煤質(zhì)變差、工況不穩(wěn)、壁溫上升等需要大幅操作時，經(jīng)常出現(xiàn)燃料給水下限動作或風(fēng)量燃料交叉限制動作的發(fā)生，控制系統(tǒng)邏輯中出現(xiàn)水／燃料比、風(fēng)／燃料比失調(diào)，閉鎖相關(guān)的參數(shù)調(diào)整，此時，給水或者燃料無法操作，若不及時正確處理將會造成汽溫低、水沖擊或者超溫爆管等惡性事故的發(fā)生，對機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。本文重點(diǎn)分析交叉限制動作產(chǎn)生的原因和應(yīng)對措施，確保直流爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 鄒縣電廠2×1000MW機(jī)組交叉限制回路構(gòu)成

鍋爐若要保持平衡，增加燃料必須增加給水和風(fēng)，減少風(fēng)就必須減少燃料，控制系統(tǒng)對參數(shù)測量值與實(shí)際值進(jìn)行比較，超過預(yù)定比率時，控制側(cè)測量功能塊產(chǎn)生控制指令，發(fā)出交叉限制閉鎖，以維持鍋爐平衡。鄒縣電廠2×1000MW機(jī)組，在LDC 畫面中閉鎖負(fù)荷增、減都有交叉限制動作報警，視兩類交叉限制動作報警觸發(fā)原因不同、構(gòu)成不同，動作情況也不同。

機(jī)組不在機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤的條件下，達(dá)到交叉限制動作條件，交叉限制動作報警就會發(fā)出，同時會對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；如果在機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤的條件下，達(dá)到交叉限制動作條件，交叉限制動作報警不會發(fā)出，只要風(fēng)機(jī)投入自動、給水投入自動、燃料主控投自動，相關(guān)參數(shù)仍會根據(jù)不同的觸發(fā)原因進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

機(jī)組負(fù)荷跟蹤邏輯為：鍋爐主控在手動或者M(jìn)FT出口信號或者RB動作或者汽機(jī)主控在手動。機(jī)組RB閉鎖發(fā)交叉限制，但是RB復(fù)位后，延時1800s(30分鐘)，交叉限制允許。即在沒有機(jī)組負(fù)荷跟蹤的條件下，燃料和給水或者燃料和風(fēng)量比例失調(diào)的情況下，交叉限制動作，閉鎖負(fù)荷增減。

2 交叉限制中各項(xiàng)動作發(fā)出的原因及動作過程

2.1 燃料給水交叉上限動作

邏輯:鍋爐主控決定的給水流量大于計算燃料量對應(yīng)的給水流量加上預(yù)定值（ 700 t／h)，交叉限制動作。閉鎖負(fù)荷指令增加；閉鎖給水流量增加，增加鍋爐主控時只會增加風(fēng)量和燃料量，而給水不會增加。

目的：防止燃料量小而給水流量過大，防止水／燃料比失調(diào)，避免汽溫大幅降低和汽溫低主機(jī)跳閘事件。

2.2 燃料給水交叉下限動作

邏輯:鍋爐主控決定的給水流量小于計算燃料量對應(yīng)的給水流量再減去預(yù)定值( 700 t／h)，交叉限制動作。閉鎖負(fù)荷指令下降；機(jī)組閉鎖給水流量下降，減小鍋爐主控時只會降低風(fēng)量和燃料量，而給水不會降低。

目的:防止給水流量過小而燃料量過大，防止水／燃料比失調(diào)，汽溫大幅上升，造成汽溫及受熱面壁溫超限。

2.3 給水燃料交叉限制動作

邏輯：實(shí)際燃料量大于給水流量換算的燃料量再加上預(yù)定值 (#7機(jī)：19．41t／h，#8機(jī)：91.8t／h) ，交叉限制動作。不在機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下， 閉鎖負(fù)荷增加，機(jī)組負(fù)荷指令不再增加；機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，則會降低實(shí)際燃料量。

目的:防止燃料量過大而給水量過小，防止汽溫大幅上漲。

給水燃料交叉限制動作這種情況容易在磨煤機(jī)剛啟動，空風(fēng)加的多的時候發(fā)生，容易在煤質(zhì)變差的時候發(fā)生，容易在一次調(diào)頻動作幅度大的時候發(fā)生。

2.4 風(fēng)量燃料交叉限制動作

邏輯:實(shí)際燃料量大于總風(fēng)量換算的燃料量再加上預(yù)定值(160t／h) ，交叉限制動作。不在機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，閉鎖負(fù)荷增加，機(jī)組負(fù)荷指令不再增加；機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，則會降低實(shí)際燃料量。

目的:防止總風(fēng)量過少而燃料量過大，防止出現(xiàn)風(fēng)／燃料比失調(diào)現(xiàn)象，避免燃料缺氧燃燒，避免燃燒不充分及燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生。

2.5 燃料風(fēng)量交叉限制動作

邏輯:實(shí)際風(fēng)量小于燃料量換算的風(fēng)量再減去預(yù)定值 (3l8t／h) ，交叉限制動作。不在機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，閉鎖負(fù)荷下降，機(jī)組負(fù)荷指令不再降低；機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，則會增加送風(fēng)機(jī)出力。

目的:防止燃料量過大而總風(fēng)量過少，防止出現(xiàn)風(fēng)／燃料比失調(diào)現(xiàn)象，避免燃料 缺氧燃燒，避免燃燒不充分及燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生。

3 交叉限制帶來的問題

交叉限制設(shè)計原理可以有效防止機(jī)組運(yùn)行期間水／燃料比、風(fēng)／燃料比失調(diào)，使機(jī)組運(yùn)行于穩(wěn)定工況。但在實(shí)際運(yùn)行中，燃料給水下限動作和風(fēng)量燃料交叉限制動作在磨煤機(jī)啟動、煤質(zhì)變差、工況不穩(wěn)、壁溫不好需大幅操作等過程中時常出現(xiàn)，水／燃料比、風(fēng)／燃料比失調(diào)現(xiàn)象會出現(xiàn)，閉鎖相關(guān)的參數(shù)調(diào)整，往往會造成汽溫低、水沖擊或者超溫爆管，對機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行存在很大的隱患。

當(dāng)風(fēng)量／燃料交叉限制動作時，不在機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，閉鎖負(fù)荷增，機(jī)組負(fù)荷指令不再增加，鍋爐主控等參數(shù)也不再調(diào)整；機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，則會降低實(shí)際燃料量，使燃料量大幅下降，對機(jī)組擾動大，也會造成汽溫低。

燃料／給水下限動作時，不在機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，閉鎖負(fù)荷下降，機(jī)組負(fù)荷指令不再降低，鍋爐主控等參數(shù)也不再調(diào)整；機(jī)組負(fù)荷指令跟蹤模式下，閉鎖給水流量的下降，減小鍋爐主控時只會降低風(fēng)量和燃料量，而給水量不會降低，只會造成風(fēng)量與燃料量繼續(xù)下降，造成汽溫持續(xù)下降，與設(shè)計的理念相背離。

4 正常運(yùn)行中會發(fā)交叉限制的原因

4.1 燃料量的真實(shí)程度機(jī)組無法進(jìn)行判斷，用于換算的燃料量 (風(fēng)量代表)并不是實(shí)際的燃料量 (燃煤)。

4.2 計算燃料量取自所有運(yùn)行磨煤機(jī)的容量風(fēng)總和，煤質(zhì)變差后，一方面由于實(shí)際煤種低位發(fā)熱量的降低，造成實(shí)際鍋爐燃料消耗量過大；另一方面，由于煤質(zhì)變差，磨煤機(jī)為了保證一定的出力，容量風(fēng)擋板開度勢必會增加，這樣造成機(jī)組實(shí)際容量風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于邏輯回路中設(shè)計的正常容量風(fēng)量即計算燃料量，很容易達(dá)到燃料給水交叉限制下限動作值。

4.3 正壓直吹式鋼球磨煤機(jī)，磨煤機(jī)從啟動到正常出力有一段時間，同時給煤量的變化 (磨煤機(jī)料位的影響)并不能真正反映出磨煤機(jī)實(shí)際出力，燃料邏輯計算中采用的燃料量，不是以實(shí)際給煤量計算，而是用磨煤機(jī)入口的容量風(fēng)風(fēng)量代表燃料量。磨煤機(jī)燃料干預(yù)未增加前，經(jīng)常出現(xiàn)磨煤機(jī)還沒有達(dá)到正常出力，給水量和送風(fēng)量沒有相應(yīng)的增加，而所代表的燃料量已計入邏輯回路，造成交叉限制。

5 交叉限制動作處理

鄒縣電廠2×1000MW #7、8機(jī)組正常運(yùn)行中時常發(fā)生燃料給水交叉限制動作，而且多數(shù)為燃料給水交叉限制下限動作。燃料量過大，給水下限動作，給水在自動，不能下調(diào)，造成主再熱蒸汽溫度急劇下降。 為此，本文提出了幾點(diǎn)處理方法：

5.1 用BTU修正燃料

所謂BTU是指用英制熱量作為單位表示的能量，它是BRITISH THERMAL UNIT的縮寫，BTU校正回路可實(shí)現(xiàn)燃料的動態(tài)補(bǔ)償和熱值修正。 #7、8機(jī)組在控制邏輯中采用BTU回路進(jìn)行總?cè)剂狭康男拚珺TU回路是對實(shí)際燃料量進(jìn)行熱值修正的回路，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化或燃料量偏差過大時對燃料進(jìn)行修正。

BTU修正的調(diào)節(jié)范圍0——100%，當(dāng)輸出為50%時表示沒有進(jìn)行熱量修正。BTU可以根據(jù)水燃比的輸出自動校正實(shí)際燃料量，我們也可以手動根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)從50%向下調(diào)整時，總?cè)剂狭繒驕p小的方向校正，反之增大。

BTU修正回路的具體計算公式:

校正后的總?cè)剂狭?（BTU×0.006+0.7）×（1.6×總煤燃料量）

邏輯計算中的燃料量大時，可以及時減小BTU修正值，降低邏輯計算中的燃料量，使參數(shù)重新匹配

5.2 解除小機(jī)自動，手動降低小機(jī)轉(zhuǎn)速，減少給水流量

燃料給水下限動作，造成汽溫下降過快時，解除給水自動，徹底避開交叉限制的控制，通過手動調(diào)節(jié)小機(jī)轉(zhuǎn)速，直接控制實(shí)際給水量，手動減小機(jī)轉(zhuǎn)速指令。但應(yīng)該注意調(diào)節(jié)指令發(fā)出，小機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，再繼續(xù)進(jìn)行減小操作，防止給水量過調(diào)。

5.3 磨煤機(jī)啟動過程中，手動計入燃料量干預(yù)

磨煤機(jī)啟動前檢查燃料干預(yù)在手動位置，在給煤機(jī)運(yùn)行和磨煤機(jī)出力后，根據(jù)磨煤機(jī)出力情況，手動逐步計入燃料量，使磨煤機(jī)各階段的計算燃料量與實(shí)際出力吻合。

6 結(jié)論

6.1 調(diào)整時注意出現(xiàn)交叉限制動作時，及時調(diào)整BTU：正常情況下，除燃料給水上限動作需加BTU外，其余交叉限制動作均減BTU即可。

6.2 出現(xiàn)交叉限制動作時，不能單純依靠調(diào)整BTU，調(diào)整BTU相對來說比較緩慢，調(diào)整BTU后要觀察給水流量、過熱度等參數(shù)是否發(fā)生變化，若仍不能滿足燃料、給水匹配，應(yīng)及時解除小機(jī)自動，手動調(diào)整給水流量。

6.3 加強(qiáng)自動控制參數(shù)的監(jiān)視，嚴(yán)密監(jiān)視機(jī)組燃料量和給水流量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)燃料給水接近交叉限制時，應(yīng)及時干預(yù)；發(fā)生一次調(diào)頻幅度過大，長時間鍋爐主控過高或過低時，或者燃水失調(diào)時，及時解除機(jī)組協(xié)調(diào)控制，手動調(diào)至正常值，穩(wěn)定后投入?yún)f(xié)調(diào)控制，防止汽溫突降或超溫。

6.4 因給水流量在自動方式無法下調(diào)時，應(yīng)及時解除機(jī)組協(xié)調(diào)控制，解除給水自動，手動調(diào)整給水泵出力，使燃料給水匹配。

[1]華電國際鄒縣發(fā)電廠DG3000/26.15-Ⅲ型超超臨界鍋爐設(shè)計手冊[Z].

[2]華電國際鄒縣發(fā)電廠四期1000MW機(jī)組運(yùn)行規(guī)程[Z].

[3]李全才，商顯新.1000MW超超臨界機(jī)組交叉限制應(yīng)用問題及解決方案[J].電站系統(tǒng)工程，2009（25）61-62.

Research on the Causes and Treatments of the Crossing Restriction in 1000MW Unit

Wu Fei
(Zouxian Power Plant,Jining，273500,China)

Concerning the strict limits on the ratio of fuel,feedwater and air quantity for oncethrough boiler,the stable operation of boiler relies heavily on the balance of water - fuel ratio and air - fuel ratio,the lack of which will result in the sharp changes of main and reheat steam temperature or combustion instability,or even serious overheat of boiler,water shock or furnace explosion accidents. In order to maintain the stable balance mentioned above, a crossing restriction loop is introduced to the control logic to limit the changes of boiler input within the preset ratio.This paper,taking 2×1000MW units in Zouxian Power Plant as an example,expounds the control logic,functions,causes,effects on units and handle actions of 5 crossing restrictions,which will prevent unsafe incidents as sharp variation of parameters from happening.

fuel;feedwater;air quantity;logic;crossing restriction;balance

吳飛(1988—)，男，山東省鄒城市，助理工程師，學(xué)士，從事1000MW機(jī)組集控運(yùn)行工作。