輔機故障減負荷局部控制邏輯設計與仿真

康立杰，陳偉，梁偉平，馬平

（1.華北電力大學自動化系，河北保定 071003；2.北京電研華源電力技術有限公司，北京 102200）

輔機故障減負荷局部控制邏輯設計與仿真

康立杰1，陳偉2，梁偉平1，馬平1

（1.華北電力大學自動化系，河北保定 071003；2.北京電研華源電力技術有限公司，北京 102200）

秦皇島熱電廠320MW燃煤機組一次風機輔機故障減負荷設計中，出現(xiàn)了輔機故障減負荷信號動作后不能順序停運磨煤機的問題，針對這一問題進行了改進設計。在磨煤機運行的各種情況下，用MATLAB仿真軟件對所設計的改進方案進行仿真試驗，試驗結果表明，改進后的設計方案能夠滿足機組在輔機故障減負荷時的要求，可以保證機組安全、穩(wěn)定運行。

輔機故障減負荷；磨煤機；仿真試驗；設計；MATLAB仿真軟件

1 問題的提出

輔機故障減負荷（RB）功能為：當機組帶80%以上負荷運行時，在重要輔機（如送風機、引風機、一次風機和給水泵）有1臺事故跳閘（或汽動給水泵跳閘，備用電動給水泵未能聯(lián)鎖自投）的情況下，控制機組快速將負荷減少到單側輔機運行所能承受的目標值（約50%負荷）［1-2］；同時對給水、燃燒、減溫等自動調節(jié)系統(tǒng)進行相應的快速調整，使水位、汽壓、汽溫等重要參數(shù)維持在允許的變化范圍內。機組在該輔機跳閘后，在允許負荷范圍內繼續(xù)穩(wěn)定運行。RB功能是機組實現(xiàn)單元機組集中控制，提高自動化水平的標志，是減少人為操作錯誤造成機組停運的技術保障，對保證機組安全、穩(wěn)定運行具有重要意義［3-5］。

秦皇島熱電廠＃3機組為320MW抽汽供熱機組，其鍋爐為亞臨界、采用強制循環(huán)、一次再熱、平衡通風、正壓直吹制粉、四角切圓、同心反切燃燒類型。汽輪機為中間再熱、單軸、雙缸雙排汽凝汽式，其額定進汽參數(shù)為16.7MPa／538℃／538℃。在設計該廠＃3機組的協(xié)調控制系統(tǒng)（CCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）以及數(shù)字式電液調節(jié)系統(tǒng)（DEH）時均考慮了RB功能。當機組負荷大于80%且協(xié)調控制系統(tǒng)投入時，運行人員可選擇將RB功能投入［5］。

在一次風機跳閘的RB邏輯設計中，順序切除磨煤機投運油槍控制尤為重要，因為它不僅影響鍋爐的安全燃燒，同時也影響磨煤機的安全運行。跳閘磨煤機投運油槍的控制邏輯具有2種結構：（1）自上而下（或相反）依次切除相應的磨煤機，需要時判斷底層（或頂層）磨煤機是否運行后投運相關油槍；（2）根據運行磨煤機組合關系保留相鄰磨煤機運行，需要時投運相關油槍。跳閘磨煤機的間隔時間比一次風機及給水泵RB的切磨煤機間隔時間短。該廠＃3機組配備6臺磨煤機（5臺運行，1臺備用），在RB發(fā)生后保留底層3臺磨煤機（即A磨煤機、B磨煤機、C磨煤機）運行，同時按照磨煤機的運行狀況快速投運相關油槍［6-7］，該系統(tǒng)屬于自上而下依次切除相應的磨煤機，跳閘磨煤機回路的目的是為了快速減負荷。為防止磨煤機堵塞而危及設備安全，當輔機跳閘信號動作后，必須保證有1臺磨煤機立即停運，然后再按規(guī)定順序跳閘磨煤機（以下簡稱跳磨），才能保證負荷能夠快速降至機組RB目標負荷，以保證機組安全、穩(wěn)定運行［8］。

2 RB設計存在的問題與改進方案

2.1 原RB跳磨設計存在的問題

在原系統(tǒng)中，當RB信號動作時，若F，E，D，C，B，A磨煤機均為運行狀態(tài)，則可以及時地跳第1臺磨煤機即F磨煤機，若F磨煤機未運行，則第1臺磨煤機為E磨煤機，E磨煤機將會延時10 s后才能停止運行，而不能立即停運，這樣很有可能會出現(xiàn)磨煤機堵塞現(xiàn)象，給生產帶來危險，這是不允許的。原控制系統(tǒng)設計邏輯圖如圖1所示。

圖1 原跳磨邏輯

2.2 改進方案

為了避免堵塞磨煤機，當輔機跳閘信號動作后，可立即停運最上層磨煤機，快速降負荷至機組RB目標負荷，保證機組安全穩(wěn)定運行，重新設計了RB跳磨的控制邏輯，如圖2所示。

圖2 改進后的跳磨邏輯

該方案的設計是考慮了當有RB信號動作時，可及時地跳第1臺磨煤機（不管第1臺磨煤機是F磨煤機、E磨煤機還是D磨煤機），以免發(fā)生堵塞磨煤機事故。同時也可以保證按F磨煤機→E磨煤機→D磨煤機的順序依次停運。

3 仿真研究

3.1 設計原理

RS觸發(fā)器具有保持功能，當有脈沖信號時，代表相應的磨煤機處于運行狀態(tài)。為保證機組安全穩(wěn)定運行，底層3臺磨煤機不能跳閘，RB動作后只跳閘F磨煤機、E磨煤機和D磨煤機。設計原理如圖3所示。

（1）當脈沖信號1、脈沖信號2、脈沖信號3都作用時，代表F，E，D磨煤機均處于運行狀態(tài)。當RB跳磨指令動作后，F(xiàn)磨煤機立即停運不會延時，然后延時10 s后跳E閘磨煤機，再延時10 s后跳閘D磨煤機，按F磨煤機→E磨煤機→D磨煤機順序依次跳閘。

圖3 設計原理圖

（2）當脈沖信號1沒有作用，只有脈沖信號2和脈沖信號3時，代表F磨煤機處于停運狀態(tài)，只有E煤機磨和D磨煤機運行。當RB跳閘磨煤機指令動作后，E磨煤機會立即停運不會延時，然后延時10 s后跳閘D磨煤機。

（3）當脈沖信號1、脈沖信號2都沒有作用，只有脈沖信號3時，代表F磨煤機、E磨煤機都處于停運狀態(tài)，只有D磨煤機運行。當RB跳閘磨煤機指令動作后，D磨煤機會立即停運不會延時。

3.2 應用MATLAB軟件進行仿真試試驗

應用MATLAB軟件對所做的設計進行仿真試驗，驗證當RB跳閘磨煤機指令動作后，在磨煤機運行的各種情況下，都可以立即跳閘第1臺磨煤機，保證負荷能夠快速降至機組RB目標負荷，確保機組可以安全、穩(wěn)定運行。仿真結構圖如圖4所示。

（1）當脈沖信號1、脈沖信號2和脈沖信號3都作用時仿真結果如圖5所示。

圖4 仿真結構圖

圖5 第1種情況下的仿真結果

從圖5可以看出，RB跳閘指令動作后，F(xiàn)磨煤機立即跳閘，沒有延時，然后延時10 s按F磨煤機、E磨煤機、D磨煤機順序依次跳閘。

（2）當脈沖信號1沒有作用，只有脈沖信號2和脈沖信號3時，仿真結果如圖6所示。

圖6 第2種情況下的仿真結果

從圖6中可以看出，RB跳閘指令動作后，因F磨煤機未啟動，故第1臺為E磨煤機，E磨煤機立即跳閘，沒有延時，然后延時10 s后D磨煤機跳閘。

（3）當脈沖信號1、脈沖信號2都沒有作用，只有脈沖信號3時，仿真結果如圖7所示。

圖7 第3種情況下的仿真結果

從圖7中可以看出，RB跳閘指令動作后，因為F磨煤機、E磨煤機均未啟動，故第1臺為D磨煤機，D磨煤機立即跳閘，沒有延時。

4 結論

通過仿真結果可以看出，改進后的RB跳閘磨煤機邏輯可實現(xiàn)RB信號動作，立即停運最上層磨煤機，然后順序跳閘磨煤機，這樣可以有效防止磨煤機堵塞，使負荷能夠快速降至機組RB目標負荷，以保證機組安全、穩(wěn)定運行。改進后的設計方案已應用在現(xiàn)場實際中，并成功通過了一次風機RB試驗，

且試驗完全滿足DL／T 1213—2013《火力發(fā)電機組輔機故障減負荷技術規(guī)程》中對一次風機RB的試驗要求。

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（本文責編：王書平）

TK 323：TK 223.25

：B

：1674-1951（2015）01-0016-03

康立杰（1989—），女，河北承德人，在讀碩士研究生，從事發(fā)電廠生產過程自動化方面的研究（E-mail：tanhuahenmei＠163.com）。

陳偉（1986—），男，河北承德人，工程師，從事自動化在智能電網與工業(yè)控制中的應用方面的工作。

梁偉平（1963—），男，河北承德人，副教授，碩士研究生導師，從事火力發(fā)電廠電動機調速技術節(jié)能改造、熱工控制系統(tǒng)結構及參數(shù)優(yōu)化、智能控制方面的教學和應用研究工作（E-mail：lwp-123a＠vip.sina.com）。

馬平（1961—），女，湖南長沙人，教授，碩士研究生導師，從事過程控制、火電廠單元機組控制和優(yōu)化、計算機原理及應用等方面的教學和研究工作（E-mail：maping2067＠163. com）。

2014-05-13；

2014-08-29