330MW機(jī)組RB控制邏輯分析及優(yōu)化

楊作棟

【摘要】 結(jié)合大唐寶雞熱電廠機(jī)組運(yùn)行情況，對RB邏輯進(jìn)行分析、試驗(yàn)和優(yōu)化提高了機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性，為同類型電廠的設(shè)計(jì)調(diào)試提供參考。

【關(guān)鍵詞】 RB 邏輯 試驗(yàn) 優(yōu)化

一、引言

機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷RB（RUN BACK）的基本功能是當(dāng)機(jī)組在較高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)由于某種原因造成部分重要輔機(jī)跳閘，導(dǎo)致鍋爐及相關(guān)設(shè)備不能維持高負(fù)荷運(yùn)行時，根據(jù)跳閘輔機(jī)的類型和鍋爐的運(yùn)行狀況，自動計(jì)算出當(dāng)前機(jī)組所能保證安全穩(wěn)定運(yùn)行的最大負(fù)荷，將此作為目標(biāo)負(fù)荷協(xié)調(diào)各控制系統(tǒng)快速降低機(jī)組負(fù)荷，并保證機(jī)組運(yùn)行參數(shù)在安全范圍內(nèi)變化，避免造成設(shè)備損壞或不必要的停機(jī)、停爐，保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，減少對電網(wǎng)的負(fù)荷沖擊。RB 功能是一種機(jī)組工況劇烈變化的控制功能，其是否投運(yùn)、或投運(yùn)好壞直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，對其邏輯確定、參數(shù)設(shè)置以及MCS 各控制系統(tǒng)的要求都很高 。

二、主輔設(shè)備及系統(tǒng)簡介

大唐寶雞熱電廠2×330MW燃煤機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠制造的壓臨界、四角切圓燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛、全燃煤或煤油混燒、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)汽包鍋爐。汽機(jī)主機(jī)設(shè)備由北重汽輪機(jī)廠提供，單軸、三缸、兩排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。

機(jī)組主要輔機(jī)配置：兩臺一次風(fēng)機(jī)、兩臺空預(yù)器、兩臺引風(fēng)機(jī)、兩臺送風(fēng)機(jī)、五臺中速輥式磨煤機(jī)、兩臺55%容量的汽動給水泵和一臺30%的電動給水泵。

三、控制系統(tǒng)及RB控制邏輯

3.1 分散控制系統(tǒng)

大唐寶雞熱電廠用北京和利時公司生產(chǎn)的 MACSV 分散控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)基本控制功能，包括有：DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、MCS（模擬量控制系統(tǒng)）、FSSS（爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)）、SCS（順序控制系統(tǒng)），DEH（汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)）采用由上海新華控制工程有限公司生產(chǎn)的XDPS-400。

3.2 RB控制系統(tǒng)的組成

RB控制方式實(shí)際是機(jī)組CCS（協(xié)調(diào)控制方式）的一部分，CCS是RB控制的管理層，實(shí)現(xiàn)機(jī)組RB的動作判定、機(jī)組的減負(fù)荷速率計(jì)算、機(jī)組的目標(biāo)負(fù)荷計(jì)算、機(jī)組運(yùn)行方式切換等功能；MCS、BMS（燃燒管理系統(tǒng)）、DEH（數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)）是RB控制的執(zhí)行層，實(shí)現(xiàn)快減負(fù)荷、切燃燒器、投油助燃等功能。

四、RB控制邏輯試驗(yàn)

4.1磨煤機(jī)RB試驗(yàn)

1、五臺磨煤機(jī)運(yùn)行，任意跳一臺磨煤機(jī)機(jī)組不會觸發(fā)RUNBACK。四臺磨煤機(jī)運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在200～330MW之間。2、機(jī)、爐主控、燃燒、給水、汽溫和其它輔助控制系統(tǒng)自動全部投入。3、任意一臺磨煤機(jī)跳閘。機(jī)組從協(xié)調(diào)方式變?yōu)槠麢C(jī)跟隨，在機(jī)跟隨方式下機(jī)組處于定壓運(yùn)行，汽機(jī)主控維持當(dāng)前壓力，鍋爐主控目標(biāo)負(fù)荷指令自動下降到250MW可以帶的負(fù)荷對應(yīng)的燃料量（根據(jù)3臺磨煤機(jī)最大允許出力估算），鍋爐降負(fù)荷速率為50%/min。

4.2 送風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)

1、機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在200～330MW之間。2、機(jī)、爐主控、燃燒、給水、汽溫和其它輔助控制系統(tǒng)自動全部投入。3、任意一臺送風(fēng)機(jī)跳閘。機(jī)組從協(xié)調(diào)方式變?yōu)槠麢C(jī)跟隨，在機(jī)跟隨方式下機(jī)組處于定壓運(yùn)行，汽機(jī)主控維持當(dāng)前壓力，鍋爐主控目標(biāo)負(fù)荷指令自動下降到170MW可以帶的負(fù)荷對應(yīng)的燃料量（根據(jù)單臺送風(fēng)機(jī)最大允許出力估算），鍋爐主控降負(fù)荷速率為75%/min。

4.3 引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)

1、機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在200～330MW之間。2、機(jī)、爐主控、燃燒、給水、汽溫和其它輔助控制系統(tǒng)自動全部投入。3、任意一臺引風(fēng)機(jī)跳閘。機(jī)組從協(xié)調(diào)方式變?yōu)槠麢C(jī)跟隨，在機(jī)跟隨方式下機(jī)組處于定壓運(yùn)行，汽機(jī)主控維持當(dāng)前壓力，鍋爐主控目標(biāo)負(fù)荷指令自動下降到170MW可以帶的負(fù)荷對應(yīng)的燃料量（根據(jù)單臺送風(fēng)機(jī)最大允許出力估算），鍋爐主控降負(fù)荷速率為75%/min。

4.4 一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)

1、機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在200～330MW之間。2、機(jī)、爐主控、燃燒、給水、汽溫和其它輔助控制系統(tǒng)自動全部投入。3、任意一臺一次風(fēng)機(jī)跳閘。機(jī)組從協(xié)調(diào)方式變?yōu)槠麢C(jī)跟隨，在機(jī)跟隨方式下機(jī)組處于定壓運(yùn)行，汽機(jī)主控維持當(dāng)前壓力，鍋爐主控目標(biāo)負(fù)荷指令自動下降到180MW可以帶的負(fù)荷對應(yīng)的燃料量（根據(jù)單臺一次風(fēng)機(jī)最大允許出力估算），鍋爐主控降負(fù)荷速率為150%/min。

4.5 給水泵RB試驗(yàn)

1、機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在200～330MW之間。2、機(jī)、爐主控、燃燒、給水、汽溫和其它輔助控制系統(tǒng)自動全部投入。3、 任意一臺汽泵跳閘時，8秒內(nèi)電泵未啟，即觸發(fā)汽動給水泵RUNBACK， 機(jī)組從協(xié)調(diào)方式變?yōu)槠麢C(jī)跟隨，在機(jī)跟隨方式下機(jī)組處于定壓運(yùn)行，汽機(jī)主控維持當(dāng)前壓力，鍋爐主控目標(biāo)負(fù)荷指令自動下降到180MW可以帶的負(fù)荷對應(yīng)的燃料量（根據(jù)單臺汽泵最大允許出力估算），鍋爐主控降負(fù)荷速率為150%/min。 4、任意一臺汽泵跳閘時，8秒內(nèi)電泵聯(lián)啟，即觸發(fā)汽動給水泵RUNBACK（電泵勺管開到跳閘汽泵指令的1.05倍，最大到90%）， 機(jī)組從協(xié)調(diào)方式變?yōu)槠麢C(jī)跟隨，在機(jī)跟隨方式下機(jī)組處于定壓運(yùn)行，汽機(jī)主控維持當(dāng)前壓力，鍋爐主控目標(biāo)負(fù)荷指令自動下降到280MW可以帶的負(fù)荷對應(yīng)的燃料量（根據(jù)單臺汽泵加電泵的最大允許出力估算），鍋爐主控降負(fù)荷速率為50%/min。

五、RB工況特性分析及優(yōu)化

當(dāng)機(jī)組的 RB 動作時，運(yùn)行工況惡化，重要參數(shù)波動較大，如爐膛壓力、蒸汽溫度、主汽壓力、汽包水位等的變化幅度比較大。如果這些參數(shù)大幅度超限，有可能引起機(jī)組保護(hù)動作使機(jī)組停運(yùn)，嚴(yán)重時有可能影響機(jī)組的壽命。因此，在機(jī)組RB 動作過程中保證機(jī)組的主要參數(shù)不越限，是設(shè)計(jì)RB 控制策略的首要考慮因素。

5.1 爐膛壓力

磨煤機(jī)RB和給水泵RB， 由于磨的切除，鍋爐燃燒大大減弱，爐膛煙氣體積縮小，使?fàn)t膛產(chǎn)生較大的負(fù)壓；一次風(fēng)機(jī)RB ，由于一次風(fēng)機(jī)跳閘，使一次風(fēng)母管壓力和運(yùn)行磨的一次風(fēng)量在一段時間內(nèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常運(yùn)行值，鍋爐燃燒大大減弱，爐膛負(fù)壓的負(fù)向變化較明顯。送風(fēng)機(jī)RB后由于不聯(lián)動引風(fēng)機(jī)，爐膛負(fù)壓負(fù)向變化較其他RB更為明顯。

5.2 主汽壓力

在 RB 動作過程中，主汽壓力同時受到兩方面的作用影響。一是鍋爐燃料量在RB 控制下迅速減少，從而使主汽壓力顯著下降。二是汽輪機(jī)調(diào)門在RB 控制下快速關(guān)小，從而減少汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使主汽壓上升。關(guān)小汽輪機(jī)調(diào)門和減少鍋爐燃料量對主汽壓力的影響正好相反，如果控制好兩者的關(guān)系就可以使主汽壓力在RB 動作過程中平穩(wěn)變化。由于在RB 的情況下，投切燃燒器的邏輯是固定的，因此主要應(yīng)控制好降負(fù)荷速率。如果降負(fù)荷速率選擇合適，主汽壓力是不會越限的。

5.3、蒸汽溫度

在 RB 動作過程中，蒸汽溫度同時受到幾個因素的影響。一方面鍋爐燃料量在RB 控制下迅速減少，使蒸汽溫度顯著下降。另一方面鍋爐的上層燃燒器在RB控制下被快速切除，從而引起爐膛火焰中心下移，導(dǎo)致蒸汽溫度下降。再一方面汽輪機(jī)調(diào)門在RB控制下快速關(guān)小，蒸汽流量下降，從而使單位重量蒸汽吸收的熱量增加，導(dǎo)致蒸汽溫度上升。綜合各方面的因素對蒸汽溫度的影響，在 RB 動作過程中使蒸汽溫度下降的因素多于使蒸汽溫度上升的因素。所以，只有控制好機(jī)組負(fù)荷的下降速率，才能將蒸汽溫度控制在安全范圍內(nèi)。

5.4、汽包水位

在 RB 動作過程中，汽包水位要分兩種情況進(jìn)行分析，一種是給水泵跳閘引起的RB，另一種是其它重要輔機(jī)跳閘引起的RB。在給水泵跳閘后的 RB 動作過程中，由于汽包的進(jìn)水量和蒸汽量嚴(yán)重不平衡，汽包水位會快速下降，如果稍微調(diào)整不當(dāng)，就有可能導(dǎo)致汽包水位保護(hù)動作。在這種情況下只有快速地關(guān)小汽輪機(jī)調(diào)門和快速地減少鍋爐的燃料量，才有可能維持汽包水位在安全范圍內(nèi)。在其它重要輔機(jī)跳閘后的 RB 動作過程中，與正常運(yùn)行時一樣，通過汽包控制系統(tǒng)就可以克服這種擾動，維持汽包水位在正常范圍內(nèi)變化。

六、機(jī)組運(yùn)行后RB 控制策略暴露的問題

1、RB動作時，主汽壓力設(shè)定值置為16Mpa。發(fā)生時RB 前主汽壓力低于16Mpa時，為提高主汽壓力調(diào)節(jié)門會不斷關(guān)小甚至?xí)鹫{(diào)門全關(guān)；若在主汽壓力和16Mpa ，調(diào)節(jié)器動作加快，汽壓上升率超過定值時旁路動作，造成主汽壓劇烈波動

2、機(jī)組各輔機(jī)實(shí)際出力與設(shè)計(jì)出力存在偏差，造成機(jī)組在重要輔機(jī)故障情況出力達(dá)不到設(shè)計(jì)值下不能及時調(diào)整運(yùn)行工況，延誤事故處理速度并可能造成MFT，導(dǎo)致惡性事故發(fā)生；

3、一次風(fēng)、送引風(fēng)機(jī)RB后，爐膛負(fù)壓波動大。

4、燃料量RB 發(fā)生后，磨煤機(jī)的出力和給煤機(jī)的出力不匹配。

七、RB 邏輯優(yōu)化控制方案

1、針對RB 發(fā)生前后壓力波動的情況，對原控制方案中主汽壓力設(shè)定值進(jìn)行修改，發(fā)生RB 前若主汽壓力大于16Mpa，則設(shè)定為當(dāng)RB 發(fā)生后主汽壓為16Mpa；若發(fā)生RB 前主汽壓小于16Mpa，則將當(dāng)時工況下主汽壓力值減1 后作為RB 后的主汽壓力設(shè)定值。避免負(fù)荷大幅下降的情況發(fā)生。

2、將重要輔機(jī)發(fā)生RB 的最低負(fù)荷（除給水泵外）根據(jù)實(shí)際輔機(jī)出力適當(dāng)?shù)臏p低了目標(biāo)負(fù)荷，以提高輔機(jī)負(fù)荷適應(yīng)性。

3、一次風(fēng)機(jī)RB后，確認(rèn)一次風(fēng)機(jī)出口門和磨煤機(jī)出口門關(guān)嚴(yán)；減少一次風(fēng)機(jī)跳磨煤機(jī)的時間，延遲發(fā)送一次風(fēng)機(jī)RB時的送風(fēng)量指令，使?fàn)t膛總風(fēng)量下降變慢，保證爐膛負(fù)壓穩(wěn)定控制。

4、 限制給煤機(jī)出力，使磨煤機(jī)和給煤機(jī)出力相匹配。

八、結(jié)論

通過RB邏輯的分析、試驗(yàn)和優(yōu)化，我廠1、2號機(jī)組發(fā)生RB 后機(jī)組負(fù)荷下降幅度明顯降低，主汽壓力、爐膛燃燒穩(wěn)定，我廠機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)性得以提高，也為同類型電廠調(diào)試和技術(shù)改進(jìn)提供了參考經(jīng)驗(yàn)。