提高2×660MW 火電機組單列輔機安全性可靠性調(diào)試措施的研究

張利杰， 楊偉輝， 繆建均

（1.浙江省電力建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315000；2.杭州意能電力技術(shù)有限公司，浙江 杭州 311200）

火電機組采用單列輔機布置，能降低工程前期投資、簡化風(fēng)煙系統(tǒng)、減少維修保養(yǎng)。而且在雙列布置工作場景時，不會出現(xiàn)兩個排風(fēng)扇同時運行出現(xiàn)的“搶風(fēng)”問題，也可以防止兩個機組同時運行所造成的危險。

在常規(guī)工況下，其操作簡單、靈活、調(diào)節(jié)量少。其不利之處在于，無論哪一種輔助設(shè)備出現(xiàn)了問題，都會引起MFT現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的停機。單列輔助設(shè)備雖然優(yōu)勢眾多，但還是存在一定的弊端，與雙列輔助設(shè)備相比，它的可靠性偏低［1］。一次風(fēng)機、送風(fēng)機、引風(fēng)機和空氣預(yù)熱器失去了RB的迅速減載作用，只保持了磨煤機的斷開RB功能。因此，對儀器的可靠性提出了更高標(biāo)準的要求。

1 660MW機組單列輔機系統(tǒng)簡介

某電廠鍋爐采用DG1994/29.3-Ⅱ13型直流爐，其具備如下特征。制粉系統(tǒng)是一次風(fēng)直吹吹風(fēng)式系統(tǒng)，基本功率為中速磨冷一次風(fēng)，每臺鍋爐都配備相應(yīng)的中速磨煤機，平均每臺裝置都會配備6臺。鍋爐后豎井排煙系統(tǒng)設(shè)置為前后排煙煙道，蒸汽溫度調(diào)節(jié)則由該煙道煙氣擋板進行調(diào)節(jié)。

鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)通過實踐經(jīng)驗選用單列輔機配置，鍋爐配備裝置為：一次風(fēng)機、四分倉空氣預(yù)熱器、送風(fēng)機、引風(fēng)機和煙風(fēng)系統(tǒng)。

2 提高安全性可靠性的具體調(diào)試措施

根據(jù)以往調(diào)試經(jīng)驗，借鑒同類型布置機組，結(jié)合項目實際情況，從機務(wù)、熱控、電氣三方面提高安全性和可靠性的調(diào)試措施具體如下：

2.1 機務(wù)各項措施

單列輔機布置后對機務(wù)調(diào)試工作提出了較高的要求。在調(diào)試中需要結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備安裝情況及時發(fā)現(xiàn)不足和隱患，并梳理現(xiàn)有邏輯后提出以下提高單列輔機可靠性和安全性的調(diào)試措施。

2.1.1 考慮低壓油、水、汽管道和測點布置所引起的沿程阻力和位差損失

如小機潤滑油系統(tǒng)母管壓力低聯(lián)鎖啟備泵的定值可根據(jù)現(xiàn)場情況進行向上微調(diào)，避免因備用泵啟動后供油延時、信號測量、傳送和采樣周期等引起的油壓降低至跳機值的情況發(fā)生，在系統(tǒng)聯(lián)鎖時應(yīng)進行油泵切換，明確切換過程的最低油壓［2］。同時單列輔機相關(guān)所有油、水系統(tǒng)濾網(wǎng)應(yīng)設(shè)置100%備用，并具有在線切換、清洗功能。

2.1.2 評估啟動所需各項蒸汽量，明確沖管方式

鑒于無電泵鍋爐穩(wěn)壓沖管時，蒸汽用量最大的兩個用戶除氧器和汽動給水泵估算蒸汽耗量已超過啟動鍋爐額定蒸發(fā)量，如表1所示。而降壓沖管憋壓時可適當(dāng)降低汽動給水泵轉(zhuǎn)速將蒸汽轉(zhuǎn)移至除氧器加熱，開臨沖門沖管時又可將除氧器蒸汽轉(zhuǎn)移至汽動給水泵提升轉(zhuǎn)速。又因穩(wěn)壓沖管時給水溫度持續(xù)得不到提升，鍋爐產(chǎn)汽量達不到再熱器該熱負荷下的冷卻量［3］。基于以上原因首臺單列輔機加汽動給水泵鍋爐蒸汽沖管宜采用降壓沖管。

表1 不同吹管方式的蒸汽用量

2.1.3 優(yōu)化汽源配置

（1）單臺機組運行期間，對啟動爐運行方式進行優(yōu)化調(diào)整，在處于良好熱備用狀態(tài)的同時又要將燃油耗量降至較低水平。當(dāng)機組跳閘后，啟動爐能立即向輔汽供汽，確保機組軸封供汽的正常；

（2）為提高機組點火初期及低負荷階段MFT后快速啟動的能力，慎重考慮MFT硬接線直接跳汽動給水泵回路的實施，可根據(jù)小機在MFT前所用汽源及鍋爐負荷綜合判斷小機跳閘條件。并摸索MFT后啟動鍋爐供氣未接上期間，利用鍋爐余壓保軸封和沖轉(zhuǎn)汽泵的可行性；

（3）冷再供小機切換閥進行定期活動試驗。在日常的操作中，四抽機為小型汽機供給蒸汽，并確保副汽機管道和冷再供汽機管道的熱后備。為了避免在常規(guī)操作中出現(xiàn)四次抽氣源丟失的狀況，因冷熱再供開關(guān)閥的卡滯而造成的小機切換故障，對其進行了周期性的動態(tài)測試。

2.2 輔機單列配置系統(tǒng)增壓風(fēng)機與引風(fēng)機協(xié)調(diào)控制策略

通常在設(shè)置時將增壓風(fēng)機和引風(fēng)機排成一排進行串聯(lián)，增壓風(fēng)機增加百分之五十左右的側(cè)風(fēng)道。另外，在啟動的過程中，引風(fēng)機和增壓風(fēng)機會對煙氣系統(tǒng)產(chǎn)生一定的干擾，所以引風(fēng)機和增壓風(fēng)機啟動和運行模式的選取將對機組運行的安全性和經(jīng)濟性產(chǎn)生根本影響［4］。

2.2.1 引風(fēng)機與脫硫增壓風(fēng)機啟動/運行控制方案選擇

熱力系統(tǒng)主要設(shè)計特點有：

（1）沒有大旁路煙道；

（2）沒有GGH系統(tǒng)，增加了余熱回收設(shè)備。

2.2.2 增壓風(fēng)機運行選擇與節(jié)能

根據(jù)環(huán)境保護相關(guān)規(guī)定，不能安裝脫硫旁路煙道，考慮到脫硫運行的需要，必須在脫硫系統(tǒng)啟動后方可進行爐膛吹掃和鍋爐的點火操作，通過對增壓風(fēng)機增加50%通流量小旁道的方式，并在此基礎(chǔ)上對其進行相關(guān)改進，進而達到節(jié)約能源的目的，優(yōu)化了系統(tǒng)的控制和運行方式［5］。

2.3 熱控軟硬件及測量措施

在單列輔助設(shè)備配置后，對設(shè)備配置方案、設(shè)備型號的選擇等提出了更高要求，其配置與邏輯控制方案也要滿足單列配置的需要，尤其是對熱控制單元的穩(wěn)定性、可靠性的高標(biāo)準要求，設(shè)計簡單高效的控制邏輯可以提高設(shè)備運行的可靠性并且不低于雙列布置［6］。為了適應(yīng)輔助設(shè)備的單列配置對操作安全運行與控制技術(shù)的高可靠性，本文提出了如下解決方案。

2.3.1 在硬體方面

適當(dāng)擴大儀器控制儀器的進口范疇，提高對國內(nèi)儀器的質(zhì)量要求，重點防護的測點信號要相互獨立進行取源。盡量采用三冗余配置，冗余測點的通道布置不僅要獨立卡件，也要獨立基座，防止基座失電造成全部卡件故障［7］。

冗余測點的安裝位置應(yīng)合理，保證測點之間的測量誤差在允許范圍之內(nèi)。風(fēng)機和小機的振動信號應(yīng)接入TDM系統(tǒng)，以方便監(jiān)控和分析。通常情況下，軸承溫度測點分為兩個熱元件且均接入，即與之對應(yīng)的溫度保護判定可采用（A1或A2）與（B1或B2）。

2.3.2 遵循熱工保護系統(tǒng)“獨立性”原則，做好保護控制設(shè)計

杜絕單點保護現(xiàn)象，風(fēng)機油箱油位、給水泵汽輪機潤滑油/排汽/進汽等壓力開關(guān)量保護信號，然后進行輔助手段的選取，可以設(shè)置其相應(yīng)的模擬量信號起到保護和監(jiān)視的作用，通過增加測點或者組合判斷的方法來提升單列設(shè)備輔助系統(tǒng)的可靠性。風(fēng)機慎重采用振動跳閘保護，特別是風(fēng)機殼體振動探頭易受安裝位置與安裝質(zhì)量的影響，應(yīng)采用“X向振動≥跳機值且Y向振動≥報警值（某一值）”。

2.3.3 輔機軸承溫度保護優(yōu)化

發(fā)電廠熱工輔機的保護通常使用軸承和電動機的檢溫度測信號，一旦檢測到的數(shù)據(jù)超出一定范圍就會啟動安全操作；但是，在溫度測量回路中因其熱電阻極易產(chǎn)生接合或短路等問題。圖1是機組輔機軸承溫度保護跳閘的壞信號剔除邏輯回路，如果出現(xiàn)軸承溫度突然升高每秒五度以上時，控制回路觸發(fā)器至1，并且剔除此保護回路，當(dāng)軸承的溫度回到標(biāo)準時，可以人工或自動重置觸發(fā)器。在輔助軸承失效時，由于其溫度會迅速發(fā)生改變，此時的溫度速率限制不能太低，以免護拒動造成裝置的損傷。

圖1 軸承溫度保護跳閘的懷信號剔除邏輯回路

2.3.4 輔機配套設(shè)施保護設(shè)計

原送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機油站電機、空預(yù)器電機均為總線控制，并在設(shè)計時將兩個油泵電機指令反饋設(shè)置在同一個網(wǎng)段內(nèi)?！斗乐闺娏ιa(chǎn)事故的二十五項重點要求》中并沒有明確規(guī)定總線的設(shè)備，但這種設(shè)計方法有很大的危險性，一旦發(fā)生通信中斷或者故障問題，DCS就會出現(xiàn)誤判，導(dǎo)致油泵完全停止，從而發(fā)生輔助機跳閘的危險［8］。在進行故障診斷時，建議將多余的兩個油泵和電機分配到兩個不同的網(wǎng)段，并給出雙冗余的指令保護方案，該方案使用了一個硬接線和一個總線的雙冗余指令，從而避免了聯(lián)啟失敗輔機跳閘問題的產(chǎn)生，其設(shè)備細節(jié)詳見圖2。

圖2 一次風(fēng)機潤滑油泵A手操站配置

2.4 電氣各項措施

在生產(chǎn)過程中，三臺大型的單列風(fēng)機必須同時啟動，這對設(shè)備的結(jié)構(gòu)提出了很大挑戰(zhàn)，并且對于供電的可靠性來說增加了困難。因此，采用何種手段能夠使輔助單列設(shè)備保持原有的平衡狀態(tài)問題對整個用電系統(tǒng)要求更加嚴格，是必須面對的新問題。

2.4.1 輔機單列配置后，單個電機的容量得到有效增強

大概增加一倍左右，在同一個時間段，三大風(fēng)機同時連續(xù)啟動，無疑會對整個中壓廠用電系統(tǒng)造成很大的負擔(dān)，是一個必須要重視的問題。此時需要考慮的是電機在啟動時廠用電母線電壓以及短路電流的極限水平，嚴格監(jiān)視啟動前后母線電壓的變化，注意單個設(shè)備、單一機組和全廠電量平衡的協(xié)調(diào)。

2.4.2 各油站動力電源采用雙電源，電源應(yīng)互為獨立

風(fēng)機油站至少應(yīng)分開接在MCC的A段和B段，有條件的可分別接在鍋爐MCC和保安PC，保證全廠失電時的人員及設(shè)備安全。配備雙電源的系統(tǒng)應(yīng)進行動力電源切換試驗，且試驗在油泵運行狀態(tài)進行。雙電源切換過程中及切換后各油泵應(yīng)始終運行正常且油壓無異常波動。雙電源切換試驗應(yīng)各路電源均切換一次。

3 結(jié)論

目前來看，國內(nèi)全部輔機單列配置特別是鍋爐輔機單列配置工程數(shù)量是非常有限的，其原因是由于輔機單列配置的可靠性問題，再加上其對機組產(chǎn)生的影響缺少運行的經(jīng)驗以及相關(guān)設(shè)計依據(jù)，隨著單列輔機設(shè)備可靠度的提高，相應(yīng)的機組故障損失會比雙列配置的小很多，輔機單列配置機組的發(fā)展速度會極大地提高。本文就2×660MW火電機組單列輔機的安全性以及可靠性提出了相應(yīng)的改進措施，為相關(guān)的研究發(fā)展提供了技術(shù)支撐。