火電廠RUNBACK過程分析及可靠性建議

李軍亮

[摘 ? ?要]RB試驗(yàn)是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)乃至整個(gè)熱控系統(tǒng)在調(diào)試及投運(yùn)過程中一個(gè)綜合性的重要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。CCS以及熱控裝置、熱控系統(tǒng)的優(yōu)化、調(diào)整是建立在機(jī)組燃燒等運(yùn)行工況通過不斷優(yōu)化、調(diào)整最終穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，而RB試驗(yàn)則是建立在CCS及其他熱控系統(tǒng)所有調(diào)試項(xiàng)目全部完成、投運(yùn)正常的基礎(chǔ)上進(jìn)行。CCS的RB實(shí)驗(yàn)對機(jī)組的整體性能及自動(dòng)化水平的提高有重大的意義。完善及可靠性的RB功能設(shè)計(jì)能夠保證機(jī)組在主要輔機(jī)故障跳閘后安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[關(guān)鍵詞]火電廠RB（RUNBACK）;過程分析可靠性;ccs

[中圖分類號(hào)]TK323 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）05–000–03

Runpack Process Analysis and Reliability Suggestion of Thermal Power Plant

Li Jun-liang

[Abstract]RB test is a comprehensive and important experimental project in the process of debugging and putting into operation of the coordinated control system and even the whole thermal control system.The optimization and adjustment of CCS， thermal control device and thermal control system is based on the continuous optimization and adjustment of unit combustion and other operating conditions， while RB test is based on the completion of all commissioning items of CCS and other thermal control systems and normal operation.RB experiment of CCS is of great significance to improve the overall performance and automation level of the unit.The perfect and reliable RB function design can ensure the safe and stable operation of the unit after the main auxiliary equipment fails to trip.

[Keywords]RB（RUNBACK）; process analysis reliability of thermal power plant

當(dāng)主要輔機(jī)發(fā)生部分故障跳閘，使鍋爐最大出力低于給定功率時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將機(jī)組負(fù)荷快速降低到機(jī)組實(shí)際所能達(dá)到的相應(yīng)出力，并控制機(jī)組在允許參數(shù)范圍內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行的過程稱為RUNBACK（簡稱RB）。RB的目的是檢驗(yàn)機(jī)組和控制系統(tǒng)在故障下的適應(yīng)能力，是對控制系統(tǒng)性能和功能的檢驗(yàn)，RB功能的實(shí)現(xiàn)為機(jī)組在高度自動(dòng)化運(yùn)行方式下提供了安全保障。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB功能設(shè)計(jì)的目的是保證在輔機(jī)故障后，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自動(dòng)迫降至機(jī)組所允許的預(yù)定負(fù)荷，保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。RB試驗(yàn)不僅是檢驗(yàn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其它自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)和性能，以及在輔機(jī)故障跳閘后的抗干擾能力，而且通過RB試驗(yàn)對其控制回路進(jìn)行逐步的調(diào)整和優(yōu)化，使熱控系統(tǒng)在最佳工況下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全程負(fù)荷控制。RB試驗(yàn)的成功關(guān)鍵在于各試驗(yàn)項(xiàng)目負(fù)荷迫降速率的設(shè)定、RB工況機(jī)組運(yùn)行方式的確定及RB發(fā)生后的運(yùn)行操作指導(dǎo)。

1 ?RB過程分析如下

火電廠機(jī)組RB功能包括磨煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵、增壓風(fēng)機(jī)的故障跳閘快速減負(fù)荷。每種輔機(jī)故障對應(yīng)不同的RB速率及負(fù)荷目標(biāo)值，當(dāng)發(fā)生幾種設(shè)備RB時(shí)，所有設(shè)備RB速率比較，取最大者為最終減負(fù)荷速率，同理目標(biāo)負(fù)荷取小，控制機(jī)組減負(fù)荷，直到新的負(fù)荷指令等于或小于單臺(tái)輔機(jī)的最大承受能力。

機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生RB，協(xié)調(diào)控制切至機(jī)跟隨運(yùn)行。由汽機(jī)控制主汽壓力，鍋爐主控跟蹤最大允許負(fù)荷，最大允許負(fù)荷按一定的速率下降，后作用到風(fēng)煤回路。送風(fēng)調(diào)節(jié)回路和燃料主控根據(jù)鍋爐指令分別調(diào)整送風(fēng)量和燃料量，最終將二次風(fēng)量和燃料量降低到RB回路的最大允許負(fù)荷。RB設(shè)計(jì)項(xiàng)目及單臺(tái)輔機(jī)最大負(fù)荷、負(fù)荷迫降速率如表1所示。

RB控制回路根據(jù)輔機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況實(shí)時(shí)計(jì)算鍋爐最大允許負(fù)荷，當(dāng)發(fā)生輔機(jī)跳閘，鍋爐最大允許負(fù)荷被限制為對應(yīng)的百分?jǐn)?shù)。正常運(yùn)行時(shí)實(shí)際鍋爐指令和鍋爐最大允許負(fù)荷比較，一旦實(shí)際鍋爐指令大于最大允許負(fù)荷將觸發(fā)RB過程。其動(dòng)作過程如圖1所示。

2 ?RB設(shè)計(jì)動(dòng)作過程

RB的過程被分為分為兩個(gè)階段，在第一階段機(jī)組運(yùn)行方式由協(xié)調(diào)切為機(jī)跟隨運(yùn)行，鍋爐按設(shè)定速率降低到最大允許負(fù)荷;汽機(jī)控制壓力，壓力設(shè)定值為RB時(shí)的實(shí)際壓力，一直維持到這一階段結(jié)束。在此期間因鍋爐指令降低燃燒減弱，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽減少，主汽壓力下降，汽輪機(jī)為了維持主汽壓力等于壓力設(shè)定值會(huì)關(guān)小調(diào)門憋壓，維持主汽壓力，隨著汽機(jī)閥門關(guān)小進(jìn)氣量減少汽機(jī)負(fù)荷降低，此時(shí)汽輪機(jī)維持一個(gè)較高的壓力，實(shí)際負(fù)荷和壓力不匹配汽機(jī)節(jié)流較大，負(fù)荷屬于失控狀態(tài)。當(dāng)汽機(jī)電負(fù)荷小于鍋爐最大允許負(fù)荷（要求汽機(jī)與鍋爐的負(fù)荷反饋匹配）或RB已發(fā)出5 min后結(jié)束第一階段。此處設(shè)計(jì)5 min延時(shí)復(fù)位的意義是：當(dāng)因煤質(zhì)變化引起鍋爐指令和汽機(jī)指令不匹配時(shí)，如果煤質(zhì)較好RB迫降鍋爐到50%，50%的燃料量能滿足60%汽機(jī)負(fù)荷所需的能量，根據(jù)能量守恒，汽輪機(jī)負(fù)荷不能降低到50%以下，將導(dǎo)致RB第一階段不能復(fù)位，因此設(shè)計(jì)5 min延時(shí)，判定5 min后鍋爐已處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以結(jié)束第一階段，進(jìn)行下一步功能。

在RB第一階段由汽輪機(jī)維持鍋爐壓力為RB時(shí)刻的實(shí)際壓力值，有助于在鍋爐快降負(fù)荷過程中維持鍋爐側(cè)各參數(shù)穩(wěn)定，有利于汽包水位、汽溫模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。因此RB第一階段目的為：在鍋爐快降負(fù)荷過程中維持爐側(cè)重要參數(shù)穩(wěn)定，在鍋爐負(fù)荷降到后，鍋爐指令，燃料，風(fēng)量不發(fā)生劇烈變化的前提下再進(jìn)行下一步動(dòng)作。RB第一階段結(jié)束后汽機(jī)維持一個(gè)較實(shí)際機(jī)組負(fù)荷對應(yīng)滑壓值偏高的壓力，汽機(jī)節(jié)流較大，機(jī)爐側(cè)能量不平衡。

RB第一階段結(jié)束后進(jìn)入第二階段：此時(shí)壓力設(shè)定值再次跟蹤實(shí)際壓力，以消除RB第一階段汽機(jī)調(diào)壓產(chǎn)生的偏差。隨后壓力設(shè)定值按1.5%/ min的速率下降，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)主汽壓力等于壓力設(shè)定值。主汽壓力設(shè)定值降低至最小壓力設(shè)定值（本案為10 MPa）和負(fù)荷對應(yīng)的滑壓值取大值。此時(shí)仍為汽機(jī)控壓，隨著壓力設(shè)定值的降低，汽機(jī)調(diào)門開大，機(jī)組負(fù)荷會(huì)有小幅度的上漲。在壓力設(shè)定值降到最小壓力或者壓力設(shè)定值降低到與機(jī)組實(shí)際負(fù)荷對應(yīng)的滑壓值相等時(shí)，RB第二階段被復(fù)位，RB過程結(jié)束?？刂葡到y(tǒng)認(rèn)為此時(shí)鍋爐產(chǎn)生能量和汽輪機(jī)消耗的能量平衡。此時(shí)汽輪機(jī)的負(fù)荷由鍋爐決定，鍋爐燃燒工況好，則汽機(jī)負(fù)荷高，否則負(fù)荷偏低，因此RB第二階段的主要任務(wù)是：消除RB第一階段汽機(jī)多余節(jié)流部分，使壓力和負(fù)荷平衡，機(jī)爐側(cè)能量平衡。此設(shè)計(jì)思想是：實(shí)際壓力和負(fù)荷匹配后認(rèn)為鍋爐產(chǎn)生的蒸汽和實(shí)際負(fù)荷消耗的蒸汽處于平衡狀態(tài)。

RB過程結(jié)束后鍋爐跟蹤指令取消，機(jī)組運(yùn)行方式由機(jī)跟隨切換為爐跟隨，由汽輪機(jī)控制負(fù)荷，負(fù)荷設(shè)定值為RB過程結(jié)束時(shí)的實(shí)際負(fù)荷。鍋爐控制主汽壓力，壓力設(shè)定值為當(dāng)前實(shí)際壓力，控制系統(tǒng)認(rèn)為此時(shí)鍋爐產(chǎn)生能量和汽輪機(jī)消耗的能量平衡。只需運(yùn)行人員檢查實(shí)際工況，并手動(dòng)投入汽機(jī)主控自動(dòng)，機(jī)組再次轉(zhuǎn)為協(xié)調(diào)運(yùn)行，至此全部RB過程結(jié)束。實(shí)際RB動(dòng)作曲線如圖2所示。

3 ?火電廠RB可靠性建議

3.1 ?燃料及送風(fēng)自動(dòng)切手動(dòng)問題

鍋爐主控回路是負(fù)荷指令回路與燃燒控制系統(tǒng)之間的接口，即通過該回路將負(fù)荷指令發(fā)送到二次風(fēng)量控制回路及燃料控制回路。在RB發(fā)生后，鍋爐主控跟蹤最大允許負(fù)荷，鍋爐在磨煤機(jī)跳閘后（分為RB切除A磨煤機(jī)運(yùn)行和磨煤機(jī)本身跳閘），磨煤機(jī)一次風(fēng)關(guān)斷擋板關(guān)閉，一次風(fēng)量迅速降為0 kg/h。在此過程中容易出現(xiàn)磨煤機(jī)一次風(fēng)量偏差大，觸發(fā)該磨煤機(jī)一次風(fēng)量“NOTOK”信號(hào)報(bào)警。該信號(hào)將導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、四臺(tái)磨煤機(jī)外部故障并解為手動(dòng)運(yùn)行，四臺(tái)磨煤機(jī)手動(dòng)又將燃料主控解為手動(dòng)。如果在RB發(fā)生后燃料量尚未降到鍋爐最大允許負(fù)荷前，發(fā)生因“NOTOK”信號(hào)解除送風(fēng)和燃料主控自動(dòng)，雖然鍋爐主控跟蹤最大允許負(fù)荷，會(huì)降至目標(biāo)值，但是燃料和送風(fēng)因切除自動(dòng)維持在“NOTOK”信號(hào)發(fā)出時(shí)刻的負(fù)荷運(yùn)行（較RB回路最大允許負(fù)荷高），不利于機(jī)組的安全運(yùn)行。

在磨煤機(jī)電機(jī)停運(yùn)時(shí)，切換三個(gè)一次風(fēng)流量測點(diǎn)為“0 kg/h”，同時(shí)閉鎖2V3功能塊“NOTOK”信號(hào)發(fā)出。如果在RB過程中因別的原因造成燃料和送風(fēng)解手動(dòng)情況，需要運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組最大允許負(fù)荷和機(jī)組實(shí)際運(yùn)行工況手動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉和磨煤機(jī)負(fù)荷擋板，以保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 ?RB信號(hào)誤發(fā)

因通訊或信號(hào)故障導(dǎo)致RB信號(hào)誤發(fā)，而此時(shí)所有相關(guān)主輔機(jī)全部運(yùn)行正常。機(jī)組按預(yù)定動(dòng)作執(zhí)行RB，此時(shí)由協(xié)調(diào)切至機(jī)跟隨方式，鍋爐主控跟蹤最大允許負(fù)荷120%（此時(shí)無輔機(jī)跳閘）。最終導(dǎo)致主汽壓力和主氣溫度隨爐指令迅速上升，主汽溫度高保護(hù)動(dòng)作汽機(jī)跳閘，隨后小機(jī)由于給水流量低保護(hù)動(dòng)作跳閘，給水泵全停觸發(fā)MFT動(dòng)作，鍋爐滅火。

措施：針對本次非停采取的措施為：將RB后鍋爐指令跟蹤最大允許負(fù)荷改為跟蹤最大允許負(fù)荷和實(shí)際鍋爐指令的小值。

3.3 ?燃燒惡化導(dǎo)致RB復(fù)位后異常

風(fēng)煙RB過程中，因燃燒惡化鍋爐蒸發(fā)量減少，導(dǎo)致RB第一階段負(fù)荷快速拉低，RB第一階段很快復(fù)位。在第二階段壓力設(shè)定值下降過程中，實(shí)際主汽壓力持續(xù)過快降低，汽機(jī)控制主汽壓力將調(diào)門關(guān)至很低，汽機(jī)負(fù)荷快速下降接近0功率，逆功率。RB過程結(jié)束后汽機(jī)負(fù)荷只有8 MW，機(jī)組切爐跟隨運(yùn)行。在RB過程結(jié)束后汽機(jī)維持當(dāng)前負(fù)荷設(shè)定值8 MW，隨著鍋爐燃燒的恢復(fù)，主汽壓力迅速上升，導(dǎo)致壓力上升過快旁路調(diào)節(jié)開，機(jī)組切基本方式運(yùn)行。

措施：此處在RB結(jié)束時(shí)，不用投入爐跟隨運(yùn)行，仍保持機(jī)跟隨運(yùn)行，隨著鍋爐燃燒恢復(fù)壓力升高，汽機(jī)維持壓力快速打開調(diào)門升高負(fù)荷，由運(yùn)行人員根據(jù)隨后的燃燒狀況適時(shí)投入爐跟隨——協(xié)調(diào)。

3.4 ?滑壓曲線改變后導(dǎo)致RB后汽包水位失控

為了響應(yīng)“節(jié)能減排”號(hào)召，減少啟機(jī)油耗，完成了低參數(shù)啟動(dòng)技改，將10 MPa沖轉(zhuǎn)改為7.5 MPa，也就是說將鍋爐最小壓力由10 MPa改為7.5 MPa。低參數(shù)啟動(dòng)改造后修改了機(jī)組滑壓運(yùn)行曲線，增大了滑壓運(yùn)行期間，減少正常運(yùn)行節(jié)流。原設(shè)計(jì)滑壓運(yùn)行范圍為50～90%改為37.5%到92.5%。在RB第二階段壓力設(shè)定值按1.5%/min的速率下降，最終降低至最小壓力設(shè)定值和負(fù)荷對應(yīng)的滑壓值取大值。因最小壓力設(shè)定值及滑壓曲線的改變，導(dǎo)致每次RB主汽壓力設(shè)定值在第二階段降低至8.5 MPa左右而不是被限制在10 MPa，相應(yīng)的汽包壓力也較之前降低。此時(shí)即使汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速降至最低也不能阻止汽包水位的上漲，最終導(dǎo)致汽包水位高滅火。處理措施為：在機(jī)組啟動(dòng)后主汽壓力超10 MPa后，修改鍋爐最小壓力為10 MPa，保證發(fā)生RB后汽包壓力不致于滑至較低值，保證汽包水位控制在正常范圍內(nèi)。

3.5 ?RB后汽溫調(diào)節(jié)

隨著RB后燃燒的減弱，鍋爐主再熱汽溫下降較30 ℃左右，減溫水自動(dòng)調(diào)節(jié)不能滿足汽溫調(diào)節(jié)，增加了RB后超馳關(guān)閉減溫水的邏輯，大大減弱了主再熱汽溫溫降。

4 ?結(jié)語

機(jī)組RB控制是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合性控制過程，牽涉到鍋爐、汽機(jī)多個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動(dòng)作。RB控制功能的投入效果是衡量機(jī)組控制性能的重要指標(biāo)。RB控制功能的投入，反映了機(jī)組具有了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的一種重要設(shè)計(jì)思想控制系統(tǒng)自適應(yīng)能力。機(jī)組主要輔機(jī)在運(yùn)行中突然跳閘是突發(fā)事件。此時(shí)若僅靠運(yùn)行操作，很難保證機(jī)組的安全運(yùn)行。本文通過對RB過程的分析以及火電廠歷年RB問題的統(tǒng)計(jì)及采取的措施，大大的提高了RB工況下機(jī)組的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王斌.大型火電機(jī)組RB功能分析[J].勝利油田職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（6）：50-52.

[2] 朱宏.大型火電機(jī)組RunBack功能的分析與實(shí)現(xiàn)[D].上海：華東理工大學(xué)，2014.

[3] 霍曉強(qiáng).火電廠熱工自動(dòng)化的可靠性分析及提升措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（6）：684.

[4] 吳迪.火電廠熱工自動(dòng)化的可靠性分析及提升措施[J].中國設(shè)備工程，2018（3）：201-202.

[5] 劉一福.分散控制系統(tǒng)安全可靠性分析及建議[J].中國電力，2006，39（5）：75-78.

[6] 賴紹和.韶關(guān)發(fā)電廠10號(hào)機(jī)組"3·19"事故分析處理與建議[J].廣西電力，2005（5）：42-43.

[7] 李鐵柱.給水泵RUNBACK動(dòng)作失敗原因分析及改進(jìn)措施[J].寧夏電力，2006（4）：36-40.

[8] 杜磊磊.火電廠熱工自動(dòng)控制可靠性分析[J].科技促進(jìn)發(fā)展，2011（4）：242.

[9] 陳東雷.關(guān)于火電廠熱工自動(dòng)控制可靠性分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2015（28）：15

[10] 張帥.火電廠熱工自動(dòng)控制可靠性分析[J].科技傳播，2013（4）：55，57.