火電機(jī)組非常規(guī)RB及核心控制策略研究與應(yīng)用

邢智煒，劉磊，尤默，秦天牧

(華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，北京 100045)

隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，電網(wǎng)接入新能源的比例逐步提高，但是新能源的隨機(jī)波動(dòng)性會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，火電機(jī)組逐步向調(diào)峰調(diào)頻功能轉(zhuǎn)變，機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)對(duì)電網(wǎng)的影響更加突出。為保障機(jī)組的安全運(yùn)行，對(duì)火電機(jī)組輔機(jī)故障的快速減負(fù)荷(runback，RB)功能提出了更高的要求。隨著機(jī)組設(shè)備的迭代更新以及技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)組RB功能不應(yīng)局限于傳統(tǒng)RB類型，而應(yīng)該更多考慮機(jī)組運(yùn)行的事故工況，通過(guò)自動(dòng)化邏輯設(shè)置，保障事故工況下機(jī)組的運(yùn)行安全。

機(jī)組的常規(guī)RB功能(例如送/引風(fēng)機(jī)RB、一次風(fēng)機(jī)RB、給水泵RB、磨煤機(jī)RB等)已有較多的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和邏輯積累[1-6]。相關(guān)研究對(duì)RB過(guò)程中容易造成非計(jì)劃停運(yùn)的主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)重要運(yùn)行參數(shù)的控制策略提出了優(yōu)化方案[7-10]。此外，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同的設(shè)備配置情況，如循環(huán)流化床鍋爐、汽動(dòng)給水泵與電動(dòng)給水泵并列運(yùn)行等，部分電廠及科研院所等也進(jìn)行了差異化控制策略設(shè)計(jì)[11-13]。

對(duì)于配置空冷島采用直接空氣冷卻(以下簡(jiǎn)稱“空冷”)方式的火電機(jī)組，在夏季工況下經(jīng)常由于背壓升高出現(xiàn)機(jī)組帶負(fù)荷困難的情況，進(jìn)而造成鍋爐持續(xù)增加煤量、汽機(jī)高調(diào)閥全部開(kāi)展，不僅對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)有影響，同時(shí)也影響機(jī)組高負(fù)荷下對(duì)故障的調(diào)整能力。另外，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，高壓給水系統(tǒng)若出現(xiàn)故障導(dǎo)致高壓加熱器(以下簡(jiǎn)稱“高加”)解列，將對(duì)主蒸汽(以下簡(jiǎn)稱“主汽”)溫度產(chǎn)生較大擾動(dòng)，甚至超出允許的工作溫度。機(jī)組高加解列事故工況難以通過(guò)運(yùn)行人員的手動(dòng)干預(yù)和調(diào)整使機(jī)組恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。此外，機(jī)組空氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱“空預(yù)器”)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)由于膨脹不均造成轉(zhuǎn)子卡澀電流增大、空預(yù)器堵灰造成差壓升高甚至停運(yùn)等事故工況，極易造成機(jī)組跳閘。針對(duì)這些非常規(guī)RB類型，目前很少有機(jī)組進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)并開(kāi)展試驗(yàn)，有必要根據(jù)RB功能需求進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，減少運(yùn)行人員的手動(dòng)操作，通過(guò)RB功能實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)降負(fù)荷，保障機(jī)組事故工況下主要運(yùn)行參數(shù)平穩(wěn)過(guò)渡。DL/T 1213—2013《火力發(fā)電機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷技術(shù)規(guī)程》中針對(duì)空預(yù)器RB定義了基本功能，即1臺(tái)空預(yù)器主電動(dòng)機(jī)跳閘后輔電動(dòng)機(jī)未聯(lián)啟成功，聯(lián)跳相應(yīng)數(shù)量的磨煤機(jī)，機(jī)組切至汽機(jī)跟隨方式，負(fù)荷自動(dòng)減至剩余空預(yù)器帶負(fù)荷能力對(duì)應(yīng)的負(fù)荷目標(biāo)值[14]。

對(duì)于機(jī)組風(fēng)煙系統(tǒng)，空預(yù)器停運(yùn)后，部分電廠的邏輯設(shè)計(jì)會(huì)連鎖停運(yùn)同側(cè)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)擾動(dòng)過(guò)大，容易出現(xiàn)機(jī)組跳閘的情況；另一方面，由于高負(fù)荷下空預(yù)器停運(yùn)，可能由于受熱膨脹不均造成空預(yù)器卡澀甚至損壞，影響RB后系統(tǒng)恢復(fù)甚至設(shè)備安全。因此針對(duì)空預(yù)器RB試驗(yàn)，建議采用強(qiáng)制空預(yù)器停運(yùn)信號(hào)的方式觸發(fā)。大部分電廠在調(diào)試及生產(chǎn)過(guò)程中，很少開(kāi)展空預(yù)器RB試驗(yàn)，電廠的安全運(yùn)行存在隱患。DL/T 5210.6—2019 《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程 第6部分：調(diào)整試驗(yàn)》已于2020年開(kāi)始執(zhí)行，其中針對(duì)機(jī)組整套試運(yùn)期間RB試驗(yàn)的驗(yàn)收，明確規(guī)定了需要開(kāi)展空預(yù)器RB試驗(yàn)[15]。但目前電廠中空預(yù)器RB整個(gè)邏輯方案還需要完善，特別是空預(yù)器停運(yùn)后，如何保障風(fēng)煙系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

對(duì)于空冷機(jī)組排汽裝置壓力(即機(jī)組背壓)高工況及高加解列工況，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都未作出定義和要求。高加解列后可能出現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷突增以及主汽壓力升高的情況，如何對(duì)其進(jìn)行控制，確保負(fù)荷升高不會(huì)觸發(fā)發(fā)電機(jī)過(guò)流保護(hù)，確保壓力平穩(wěn)下降，以及如何對(duì)后期的溫度下降進(jìn)行控制，都需要進(jìn)行自動(dòng)控制邏輯設(shè)計(jì)[16-17]。目前控制策略與常規(guī)輔機(jī)RB在本質(zhì)上并無(wú)太大區(qū)別，未真正解決高加解列過(guò)程中帶來(lái)的機(jī)組負(fù)荷突增，給水、汽溫快速變化的核心問(wèn)題?？绽錂C(jī)組背壓受環(huán)境溫度、風(fēng)速和風(fēng)向、粉塵等外部因素的影響較大，機(jī)組背壓非常不穩(wěn)定。部分電廠針對(duì)背壓過(guò)高進(jìn)行了RB邏輯設(shè)計(jì)，但僅通過(guò)協(xié)調(diào)降負(fù)荷進(jìn)行控制，針對(duì)背壓過(guò)高的惡劣工況控制效果并不理想[18-19]。

鑒于此，本文針對(duì)空預(yù)器停運(yùn)、高加解列、空冷機(jī)組背壓升高等幾種非常規(guī)RB的控制需求，設(shè)計(jì)相應(yīng)控制方案，并對(duì)不同RB過(guò)程中的重點(diǎn)問(wèn)題有針對(duì)性地設(shè)計(jì)控制邏輯，旨在提高RB過(guò)程中機(jī)組動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。將本文方案應(yīng)用在超超臨界百萬(wàn)機(jī)組中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證該方案的可行性和有效性。

1 設(shè)備概況

某電廠新建2臺(tái)1 000 MW超超臨界空冷燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐為上海電氣鍋爐廠超超臨界變壓運(yùn)行直流爐，汽輪機(jī)為上海電氣汽輪機(jī)廠超超臨界直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)額定主汽壓力28 MPa，額定主汽溫度為600 ℃，額定主汽流量為2 984 t/h。

對(duì)于機(jī)組的風(fēng)煙系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組配置2臺(tái)汽電聯(lián)合驅(qū)動(dòng)引風(fēng)機(jī)，2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流送風(fēng)機(jī)，2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)，2臺(tái)容克式四分倉(cāng)空預(yù)器。送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)出口均設(shè)有聯(lián)絡(luò)擋板。機(jī)組冷卻方式為直接空冷，配置8排共64個(gè)冷卻單元。在機(jī)組熱耗率驗(yàn)收(turbine heat acceptance，THA)工況下，汽輪機(jī)設(shè)計(jì)排汽背壓為11 kPa。

對(duì)于機(jī)組高加系統(tǒng)，采用可調(diào)整抽汽的0號(hào)高加和非調(diào)整抽汽的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)高加。其中0號(hào)高加的設(shè)計(jì)可以有效提高機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的給水溫度以及機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。高加給水系統(tǒng)采用大旁路。在3號(hào)高加入口和0號(hào)高加出口設(shè)有進(jìn)、出口液動(dòng)三通閥，在機(jī)組THA工況下，高加系統(tǒng)共可以提高給水溫度114 ℃。

2 空預(yù)器RB

2.1 控制策略設(shè)計(jì)

空預(yù)器RB的控制難點(diǎn)是風(fēng)煙系統(tǒng)控制?？疹A(yù)器停運(yùn)后，部分電廠的邏輯設(shè)計(jì)會(huì)連鎖停運(yùn)同側(cè)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)，同時(shí)停運(yùn)單側(cè)3大風(fēng)機(jī)會(huì)對(duì)風(fēng)煙系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)大擾動(dòng)，引起爐膛負(fù)壓、一次風(fēng)壓等參數(shù)劇烈波動(dòng)，造成機(jī)組跳閘。部分電廠在空預(yù)器跳閘后存在一次風(fēng)壓過(guò)高、短時(shí)過(guò)量煤粉進(jìn)入爐膛引起壁溫超限等情況[20]。

因此，本控制方案采用單側(cè)空預(yù)器停運(yùn)觸發(fā)空預(yù)器RB后只連鎖停運(yùn)本側(cè)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，保留一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，通過(guò)超馳關(guān)閉部分一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度，降低兩側(cè)一次風(fēng)機(jī)出力，同時(shí)開(kāi)啟一次風(fēng)機(jī)聯(lián)絡(luò)門，維持一次風(fēng)壓的穩(wěn)定?？疹A(yù)器RB的觸發(fā)及復(fù)位邏輯如圖1所示。當(dāng)機(jī)組處于機(jī)組協(xié)調(diào)控制(coordinated control system，CCS)方式下，機(jī)組負(fù)荷高于550 MW且任意空預(yù)器停運(yùn)信號(hào)觸發(fā)時(shí)，通過(guò)RS觸發(fā)器觸發(fā)空預(yù)器RB動(dòng)作，通過(guò)“S”端觸發(fā)置位空預(yù)器RB動(dòng)作；負(fù)荷低于520 MW或運(yùn)行人員手動(dòng)復(fù)位時(shí)，通過(guò)“R”端觸發(fā)復(fù)位空預(yù)器RB。

圖1 機(jī)組空預(yù)器RB觸發(fā)及復(fù)位邏輯Fig.1 Trigger and reset logic of air preheater RB

本方案根據(jù)RB目標(biāo)負(fù)荷及降負(fù)荷速率折算生成目標(biāo)煤量和目標(biāo)給水流量，對(duì)煤、水進(jìn)行控制。各類型RB目標(biāo)負(fù)荷及變負(fù)荷速率控制邏輯如圖2所示。RB被觸發(fā)后根據(jù)類型不同，設(shè)置不同的目標(biāo)負(fù)荷和變負(fù)荷速率。通過(guò)切換功能塊“T”實(shí)現(xiàn)不同類型RB控制參數(shù)的切換。而對(duì)于高加解列RB被觸發(fā)后，通過(guò)機(jī)組當(dāng)前負(fù)荷疊加-200 MW偏置給出RB目標(biāo)負(fù)荷。

圖2 機(jī)組RB動(dòng)作過(guò)程中目標(biāo)負(fù)荷、變負(fù)荷速率控制邏輯Fig.2 Control logic of target load and load changing rate during RB action

RB過(guò)程中給煤量、給水流量控制邏輯如圖3所示。RB動(dòng)作后根據(jù)不同的RB類型，設(shè)定不同的目標(biāo)負(fù)荷和變負(fù)荷速率，通過(guò)當(dāng)前煤量折算給出鍋爐主控輸出的目標(biāo)煤量，利用煤水比折算出目標(biāo)給水流量。而對(duì)機(jī)組中間點(diǎn)溫度的調(diào)節(jié)，則通過(guò)給水慣性時(shí)間來(lái)控制。

圖3 機(jī)組RB動(dòng)作過(guò)程中煤量、給水流量控制邏輯Fig.3 Control logic of coal and feed-water during RB action

機(jī)組柔性滑壓控制邏輯如圖4所示。機(jī)組負(fù)荷指令通過(guò)滑壓曲線折算，并疊加運(yùn)行人員設(shè)置偏置后，經(jīng)過(guò)速率限制及三階慣性環(huán)節(jié)，形成機(jī)組主汽壓力設(shè)定值。按照柔性RB的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)考慮滑壓速率對(duì)鍋爐上水阻力及主汽溫度下降的影響，采用先慢后快的滑壓控制策略，前20 s采用0.6 MPa/min控制，之后為2 MPa/min控制[21]?？疹A(yù)器RB被觸發(fā)后，邏輯設(shè)計(jì)按照從上到下順序，間隔跳閘上層3臺(tái)磨煤機(jī)，保留下層3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。

圖4 機(jī)組RB動(dòng)作過(guò)程中柔性滑壓速率控制邏輯Fig.4 Flexible control logic of pressure changing rate during RB action

對(duì)于風(fēng)煙系統(tǒng)的控制策略，當(dāng)空預(yù)器RB動(dòng)作后，跳閘同側(cè)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，連鎖關(guān)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)擋板，連鎖關(guān)本側(cè)空預(yù)器出口二次風(fēng)門，連鎖關(guān)本側(cè)空預(yù)器進(jìn)口煙氣擋板。為減小一次風(fēng)機(jī)的擾動(dòng)，本方案中空預(yù)器RB不停運(yùn)一次風(fēng)機(jī)，關(guān)本側(cè)空預(yù)器出口熱一次風(fēng)門，連鎖開(kāi)一次風(fēng)機(jī)聯(lián)絡(luò)門。超馳關(guān)兩側(cè)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉根據(jù)不同負(fù)荷設(shè)計(jì)不同的超馳關(guān)閉數(shù)值。

2.2 空預(yù)器RB動(dòng)作過(guò)程及趨勢(shì)

空預(yù)器RB過(guò)程趨勢(shì)如圖5所示。

RB被觸發(fā)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷911 MW，主汽壓力26.5 MPa，給水流量2 801 t/h，煤量367 t/h，主汽溫度576 ℃，爐膛負(fù)壓-83 Pa。RB動(dòng)作后快速間隔跳閘上層2臺(tái)磨煤機(jī)，保留3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。爐膛負(fù)壓先升后降，RB動(dòng)作46 s后最高升至1 231 Pa，165 s后最低降至-742 Pa之后恢復(fù)穩(wěn)定。由于爐膛負(fù)壓保護(hù)定值為±2 500 Pa，RB過(guò)程中參數(shù)具有較大的安全裕量。一次風(fēng)壓先降后升，RB動(dòng)作7 s后降至10.54 kPa，22 s最高升至13.24 kPa，之后逐漸穩(wěn)定至9.4 kPa。本方案通過(guò)聯(lián)跳同側(cè)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)使風(fēng)煙系統(tǒng)快速達(dá)到平衡，同時(shí)減少了風(fēng)機(jī)跳閘對(duì)負(fù)壓的擾動(dòng)，避免RB動(dòng)作初期負(fù)壓劇烈波動(dòng)。

RB動(dòng)作過(guò)程中，燃料迅速降至202 t/h 并維持穩(wěn)定；給水流量隨煤量按慣性下降，在RB動(dòng)作120 s后穩(wěn)定至1 500 t/h；機(jī)組負(fù)荷在RB動(dòng)作530 s后最低降至517 MW自動(dòng)復(fù)位RB。汽機(jī)綜合閥位在RB觸發(fā)158 s后最低降至61%，之后開(kāi)始回升；主汽壓力跟隨滑壓曲線平穩(wěn)下降，在RB動(dòng)作354 s后穩(wěn)定至16.4 MPa；主汽溫度在RB動(dòng)作195 s后最低降至552 ℃之后開(kāi)始回升。在空預(yù)器RB動(dòng)作過(guò)程中，機(jī)組主要參數(shù)平穩(wěn)過(guò)渡，未出現(xiàn)影響機(jī)組安全的劇烈波動(dòng)。

1—機(jī)組負(fù)荷；2—主汽壓力設(shè)定；3—機(jī)組主汽壓力；4—給水流量指令；5—機(jī)組主給水流量；6—總?cè)剂狭浚?—汽機(jī)綜合閥位；8—機(jī)組主汽溫度；9—爐膛負(fù)壓；10—空預(yù)器RB動(dòng)作。

3 高背壓RB

3.1 控制策略設(shè)計(jì)

本方案根據(jù)汽輪機(jī)排汽裝置的背壓保護(hù)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，排汽裝置壓力高于65 kPa時(shí)直接觸發(fā)汽機(jī)跳閘，或排汽裝置高于中低壓連通管壓力對(duì)應(yīng)的折線函數(shù)、延時(shí)900 s觸發(fā)汽機(jī)跳閘。本文對(duì)于機(jī)組的高背壓RB設(shè)計(jì)，采用協(xié)調(diào)迫降負(fù)荷和RB快降負(fù)荷結(jié)合的方式進(jìn)行。當(dāng)機(jī)組背壓接近折線函數(shù)對(duì)應(yīng)的保護(hù)定值時(shí)，采用協(xié)調(diào)迫降負(fù)荷方式，降低機(jī)組出力；當(dāng)機(jī)組背壓接近跳機(jī)保護(hù)值(65 kPa)時(shí)，直接觸發(fā)RB快降負(fù)荷。本方案協(xié)調(diào)迫降負(fù)荷及高背壓RB的觸發(fā)邏輯如圖6所示。

圖6 機(jī)組協(xié)調(diào)迫降負(fù)荷及高背壓RB觸發(fā)邏輯Fig.6 Trigger logic of coordinated fast drop load and high back pressure RB

當(dāng)負(fù)荷高于700 MW，機(jī)組背壓“三取二”高于折線保護(hù)定值3 kPa(大機(jī)背壓保護(hù)定值為折線函數(shù)，延時(shí)900 s)時(shí)，觸發(fā)協(xié)調(diào)迫降負(fù)荷邏輯。機(jī)組解除AGC模式，按照目標(biāo)負(fù)荷700 MW、速率3%Pe/min (Pe為額定負(fù)荷)，進(jìn)行快降負(fù)荷。協(xié)調(diào)迫降負(fù)荷復(fù)位后，負(fù)荷指令保持當(dāng)前值。

當(dāng)負(fù)荷高于500 MW、機(jī)組背壓高于60 kPa時(shí)(大機(jī)背壓保護(hù)高于65 kPa，無(wú)延時(shí)直接跳機(jī))，觸發(fā)高背壓RB快降負(fù)荷。高背壓RB的動(dòng)作定值和協(xié)調(diào)迫降負(fù)荷的動(dòng)作定值設(shè)定預(yù)留一定裕度，使機(jī)組優(yōu)先通過(guò)協(xié)調(diào)快降負(fù)荷的方式調(diào)整背壓值，如果實(shí)際背壓升高過(guò)快則需通過(guò)RB動(dòng)作快速降負(fù)荷來(lái)保障機(jī)組安全。高背壓RB動(dòng)作后按照從上到下順序，邏輯設(shè)計(jì)間隔跳閘上層3臺(tái)磨煤機(jī)，保留下層3臺(tái)磨煤機(jī)?；瑝核俾是?0 s為0.6 MPa/min，之后為1.5 MPa/min。

為了保障機(jī)組背壓的控制效果，高背壓RB動(dòng)作后，連鎖啟動(dòng)備用真空泵，同時(shí)增加運(yùn)行空冷風(fēng)機(jī)頻率指令加大風(fēng)機(jī)出力。

3.2 高背壓RB動(dòng)作過(guò)程及趨勢(shì)

高背壓RB動(dòng)作過(guò)程趨勢(shì)如圖7所示。

RB被觸發(fā)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷908 MW，主汽壓力26.7 MPa，給水流量2 764 t/h，煤量365 t/h，主汽溫度587 ℃，爐膛負(fù)壓-153 Pa。高背壓RB動(dòng)作后連鎖啟動(dòng)真空泵，并增加空冷風(fēng)機(jī)頻率至最大。通過(guò)修改保護(hù)背壓動(dòng)作定值觸發(fā)RB。RB動(dòng)作后快速間隔跳閘2臺(tái)磨煤機(jī)，保留下層3臺(tái)磨煤機(jī)。爐膛負(fù)壓14 s后最低降至-832 Pa之后恢復(fù)穩(wěn)定；煤量迅速降至220 t/h 并維持穩(wěn)定；給水流量隨煤量按慣性下降，在RB動(dòng)作150 s后穩(wěn)定至1 628 t/h；機(jī)組負(fù)荷在RB動(dòng)作406 s后最低降至577 MW；汽機(jī)綜合閥位在RB動(dòng)作182 s后最低降至62%，之后開(kāi)始回升；主汽壓力跟隨滑壓曲線平穩(wěn)下降，RB動(dòng)作后309 s穩(wěn)定至18.6 MPa；主汽溫度RB動(dòng)作205 s后最低降至562 ℃之后開(kāi)始回升；整個(gè)RB動(dòng)作過(guò)程286 s，背壓下降2.5 kPa。

按照本文的邏輯設(shè)置，RB動(dòng)作后，通過(guò)對(duì)機(jī)組主參數(shù)較少的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了快速降低鍋爐熱負(fù)荷并減小機(jī)組出力的目的，從而降低機(jī)組背壓，保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

4 高加解列RB

4.1 控制策略設(shè)計(jì)

對(duì)于機(jī)組觸發(fā)高加解列的工況，汽輪機(jī)抽汽量瞬間的減少造成進(jìn)入汽輪機(jī)做功的蒸汽量增加，導(dǎo)致電功率短時(shí)間突增，此時(shí)需要根據(jù)不同工況核算負(fù)荷的增加情況，避免達(dá)到發(fā)電機(jī)過(guò)流保護(hù)定值。高加解列RB動(dòng)作后，目標(biāo)負(fù)荷為當(dāng)前負(fù)荷減200 MW，通過(guò)減少一定負(fù)荷維持系統(tǒng)穩(wěn)定，控制邏輯如圖8所示，因此在邏輯中設(shè)計(jì)了當(dāng)負(fù)荷高于1 050 MW時(shí)汽機(jī)調(diào)門禁增的邏輯。高加解列后，主汽壓力會(huì)出現(xiàn)短期升高的現(xiàn)象，需要防止壓力過(guò)高造成安全閥動(dòng)作，對(duì)于帶安全門功能的汽輪機(jī)高壓旁路，要避免壓力升高至快開(kāi)動(dòng)作值造成旁路快開(kāi)。根據(jù)以上分析，設(shè)置滑壓速率前20 s內(nèi)為1 MPa/min，之后為0.6 MPa/min。本文控制策略中，高加解列RB邏輯設(shè)計(jì)如圖8所示。

1—機(jī)組負(fù)荷；2—主汽壓力設(shè)定；3—機(jī)組主汽壓力；4—給水流量指令；5—機(jī)組主給水流量；6—總?cè)剂狭浚?—汽機(jī)綜合閥位；8—機(jī)組主汽溫度；9—爐膛負(fù)壓；10—高背壓RB動(dòng)作。

圖8 高加解列RB過(guò)程中鍋爐給水偏置及除氧器上水調(diào)門控制Fig.8 Control of feed water bias and deaerator water valve in the process of high pressure heater quitting RB

當(dāng)機(jī)組處于CCS控制方式且負(fù)荷高于550 MW，高加汽側(cè)解列動(dòng)作被觸發(fā)后，通過(guò)RS觸發(fā)器觸發(fā)高加解列RB動(dòng)作。高加解列動(dòng)作600 s后自動(dòng)復(fù)位，或者運(yùn)行人員可以通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行復(fù)位。高加解列RB動(dòng)作后，直接切除燃料主控，負(fù)荷超過(guò)850 MW時(shí)，邏輯設(shè)計(jì)按照從上到下的順序，跳閘1臺(tái)磨煤機(jī)，其余磨煤機(jī)維持煤量穩(wěn)定；負(fù)荷低于850 MW時(shí)不跳磨煤機(jī)。

此外，由于主汽壓力升高可能造成鍋爐上水困難，可以通過(guò)瞬間增加給水流量來(lái)緩解，但對(duì)于后期汽溫的降低，需要同步緩慢將給水流量降低。本文設(shè)計(jì)了高加解列RB動(dòng)作后，在給水指令上瞬間增加100 t/h的偏置，有利于瞬時(shí)上水，5 s之后按照一定速率降至-100 t/h?？紤]到除氧器液位會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，高加解列RB動(dòng)作后，利用脈沖對(duì)除氧器上水調(diào)門直接增加10個(gè)開(kāi)度前饋，30 s后按照一定速率恢復(fù)。

4.2 高加解列RB動(dòng)作過(guò)程及趨勢(shì)

高加解列RB動(dòng)作過(guò)程趨勢(shì)如圖9所示。

運(yùn)行人員通過(guò)手動(dòng)觸發(fā)高加汽側(cè)解列。RB被觸發(fā)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷901 MW，主汽壓力25.3 MPa，給水流量2 933 t/h，煤量378 t/h，主汽溫度582 ℃，爐膛負(fù)壓-113 Pa。RB動(dòng)作后迅速跳閘1臺(tái)磨煤機(jī)，其余磨煤機(jī)維持當(dāng)前燃料量。爐膛負(fù)壓15 s后最低降至-463 Pa之后恢復(fù)穩(wěn)定；煤量迅速降至303 t/h 并維持穩(wěn)定；給水流量在RB動(dòng)作25 s后先增加60 t/h，后跟隨煤量下降至2 218 t/h附近并保持穩(wěn)定；在RB動(dòng)作89 s后機(jī)組負(fù)荷最高上升至949 MW；主汽壓力隨機(jī)組負(fù)荷出現(xiàn)略微上升之后下降，在RB動(dòng)作120 s后最高升至25.84 MPa；機(jī)組綜合閥位逐漸下降至61%附近并維持穩(wěn)定；磨煤機(jī)跳閘250 s后主汽溫最低降至571 ℃后開(kāi)始回升，給水溫度10 min后最多下降113 ℃后開(kāi)始回升，后期主汽溫度未發(fā)生明顯波動(dòng)。

按照本方案策略進(jìn)行滑壓速率及綜合閥位的控制，RB動(dòng)作后機(jī)組負(fù)荷僅升高50 MW左右，與發(fā)電機(jī)過(guò)流保護(hù)定值有較大裕量。給水系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)保障了鍋爐上水的穩(wěn)定，同時(shí)過(guò)程中主汽溫度僅下降10 ℃左右，控制效果良好。

1—機(jī)組負(fù)荷；2—主汽壓力設(shè)定；3—機(jī)組主汽壓力；4—給水流量指令；5—機(jī)組主給水流量；6—總?cè)剂狭浚?—汽機(jī)綜合閥位；8—機(jī)組主汽溫度；9—爐膛負(fù)壓；10—高加解列RB動(dòng)作。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了空預(yù)器RB、高背壓RB、高加解列RB等幾種非常規(guī)RB功能的控制策略，并在兆瓦級(jí)高背壓機(jī)組中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證?？疹A(yù)器RB控制策略中，對(duì)風(fēng)煙系統(tǒng)的動(dòng)作情況進(jìn)行了有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，減少了風(fēng)煙系統(tǒng)擾動(dòng)；高背壓RB策略中，設(shè)計(jì)了優(yōu)先協(xié)調(diào)快降負(fù)荷，后進(jìn)行RB迫降負(fù)荷的邏輯方案；在高加解列RB中，針對(duì)可能出現(xiàn)的主汽壓力升高影響鍋爐上水的情況，設(shè)計(jì)了給水偏置及除氧器上水調(diào)門“先增后降”的控制邏輯，保障了汽溫控制效果和鍋爐正常上水。RB試驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提控制策略能夠保障各類型RB動(dòng)作后，機(jī)組平穩(wěn)快速降負(fù)荷，主要參數(shù)控制效果良好，可以為同類型火電機(jī)組提供參考。