引风机RUN BACK控制策略优化及分析

2013-09-06蔡国保董光辉沈志强

发电技术 2013年4期

蔡国保，董光辉，梁朝，张霖，沈志强

（1.西安热工研究院有限公司，陕西西安 710032；2.中国能源建设集团新疆电力建设公司调试所，新疆乌鲁木齐 830049）

0 引言

机组的快减负荷（RUN BACK，以下简称RB）的主要功能是当机组主要辅机发生故障时，系统自动将机组的负荷降至与当前运行设备允许出力相对应的目标负荷，同时保证主要调节系统工作正常，维持机组主要参数在允许范围内[1]。RB试验的主要目的是检验和考核协调控制系统和RB控制功能，考核和检查RB工况下各调节子系统的控制性能，检查考核在RB工况下BMS有关逻辑能否使各控制系统及辅机设备协调一致的动作。通过RB试验，可以检验机组主设备、辅机设备、热工控制系统能否为机组的高度自动化运行提供了安全、可靠保障。

本文通过对某330MW机组引风机的RB试验失败过程的分析，指出新建机组在启动调试期间，对RB逻辑检查及RB试验期间需要注意的一些问题的细节处理方法，可供同类型机组RUN BACK试验借鉴。

1 工程概况

某电厂5×330MW亚临界燃煤机组RB的控制功能主要由模拟量控制系统（MCS）和燃烧器管理系统（BMS）共同实现。BMS的任务是根据RB控制的要求控制燃料量的投入和切除，主要是切磨组合逻辑，保证锅炉在低负荷期间的燃烧稳定。在MCS中一般包含几个特有的RB控制回路：RB信号生成逻辑、RB目标负荷计算、RB切磨逻辑、协调控制方式切换、主汽压力控制方式切换、一次风机、给水泵控制、RB后控制子系统入口偏差大切手动信号屏蔽、过热器再热器减温调节阀强关逻辑等。

机组DCS组态软件中设置的RB功能有：

（1）一台送风机跳闸，RB目标BID降至165MW，负荷变化率330MW/min。

（2）一台引风机跳闸，RB目标BID降至165MW，负荷变化率330MW/min。

（3）一台一次风机跳闸，RB目标BID降至150MW，负荷变化率330MW/min。

（4）一台空预器跳闸，RB目标BID降至150MW，负荷变化率330MW/min。

（5）两台电动给水泵运行，一台给水泵跳闸，RB目标BID降至150MW，负荷变化率330MW/min。

（6）磨煤机跳闸，RB目标负荷按照表1由程序计算得出，负荷变化率330MW/min。

磨组对应的机组最大出力见表1。

表1 磨组-负荷对应表

非磨煤机跳闸RB工况发生时，磨煤机跳闸顺序由上到下为：E-D，间隔时间10s（一次风机RB间隔时间5s），最终保留两台磨煤机运行。此项非最终逻辑，需要通过试验确定锅炉特性，再确定最佳跳磨方案[2]。由上到下顺序的优点：燃烧稳定。缺点：蒸汽温度下降幅度大；由下到上顺序的优点：蒸汽温度下降幅度小。缺点：燃烧相对不稳，对汽包水位影响较大[3]。

RB动作时相对应燃料量下的负荷—压力目标值滑压曲线见表2。

表2 机组负荷-压力目标值参数

实际压力设定值由压力目标值经过惯性环节得出，惯性时间90s。

机组设计RB功能投入按钮和RB功能切除按钮，用于RB功能投切。此外还设计两种RB复位方式：当实际电功率与RB目标负荷差值小于10MW时，RB自动复位；当实际电功率与RB目标负荷差值不小于10MW时，使用RB复位按钮复位，同时锅炉主控制器切手动，机组保持汽机跟随（TF）方式不变。RB发生后，燃料主控的PID输出锁定60s不变化；过热、再热减温水调节门在自动状态下强关30s。并且在RB期间为了防止送风机、引风机、一次风机在挡板调节期间，因挡板调节过大出现过电流情况分别对各风机的调节挡板进行了90%的开度限制。

2 试验过程及问题

RB试验是一项牵涉到机组整个热力系统、控制系统的复杂性能试验项目，其建立在机组各自动控制系统投运正常基础之上进行[4]，故只有协调控制系统处于协调方式时，RB才有意义[5]。本机组通过长时间的在协调方式下运行，经过负荷变动试验各个系统都投入良好，于是计划2013年4月8日对机组进行RB试验。RB试验开始前对RB逻辑重新进行了梳理确认，主要确认RB的降负荷速率，降压速率，切磨顺序逻辑，及油枪投入顺序逻辑，并断开了DCS至DEH的RB信号硬接口。通过和网调沟通，机组达到了RB要求负荷条件。RB试验前机组负荷为300MW，主汽压力16.8MPa，过热汽温527再热汽温514，炉膛负压-89Pa，给煤量127t/h，磨煤机机5台运行，机组处于协调控制方式。

23：30 ，引风机RB试验开始。运行人员在画面上手动停止B引风机RB逻辑出发，RB首出画面显示引风机和送风机同时动作，此时燃料主控突然切为手动状态（如图1曲线7所示）；E、D磨煤机依次按顺序跳闸；AB层油枪投入时只三支正常投入；减温水调节门按计划全部关闭；然而此时引风机A调节挡板不开反关，使得引风机A挡板没有及时调节反而在50%保持了1min左右（如图1中曲线6所示），导致炉膛压力正压很大，最高已经达到了1063Pa。虽然整个过程中机组并未跳闸，但对试验质量来说还是失败了。

3 问题分析

导致此次试验失败主要有以下两个原因。

3.1 引风机挡板逻辑不完善

送、引风机RB动作信号同时触发，RB首出判断是两组条件同时显示NO1，然而按设计送风机本应该是被引风机联跳的对象，可是由于逻辑判断组态不合理，在送风机跳闸，闭锁引风机调节挡板逻辑中（如图2所示）未做出合理判断，图2逻辑只是单纯的满足只要送风机RB条件成立，都会对引风机的调节挡板进行闭锁，导致引风机A挡板因为送风机A跳闸而有60s闭锁在50%的位置，不能及时参与调节炉膛负压。使得炉膛负压在RB过程中，出现了很大的正压现象，危及炉膛安全。然而，在引风机跳闸联跳送风机情况下，是不需要对引风机的调节挡板进行限制的。因为，联跳之后送引风机都处于单侧运行，此时炉膛负压波动本身相对较小，通过引风机自动调节能够稳住炉膛负压。而图2的设计初衷是考虑送风机跳闸后不联跳同侧引风机，此时引风机相对送风机出力过大，这时需要快速将2台引风机出力，调节至和1台送风机出力匹配的大小，因此需要对送风机挡板进行闭锁限制。经过仔细考虑，在送风机跳闸闭锁引风机挡板逻辑中增加了引风机的状态判断（如图3所示），以避开因送风机联跳而导致引风机挡板不能及时开启现象，同时又能保证送风机RB时，引风机能够快速动作的需要。通过图3的优化，计算机就能够辨别出只有送风机提前引风机跳闸时，才会闭锁引风机调节挡板，而不会出现图2那样不分先后都闭锁挡板，以致挡板无法参与正常调节，危及炉膛安全的现象。

3.2 燃料主控自动时给煤量瞬间偏差大切手动信号未及时屏蔽

由于没有增加对燃料主控在RB工况切除给煤量偏差大切手动逻辑，导致在RB发生时，燃料主控没有及时根据锅炉主控的要求减少煤量。未跳闸的给煤机在燃料主控手动情况下，一直处在一个较高的给煤量下运行，加之汽包炉的本身蓄热能力就比直流炉大，使得机组负荷在降负荷过程中长时间不能到达RB要求的目标负荷。经过分析，我们在逻辑中增加了RB动作时，屏蔽给煤量偏差大切手动信号，使其在RB过程中全程接受锅炉主控发出的煤量指令。在RB逻辑检查时，由于之前只关注了屏蔽炉膛负压偏差大送、引风机挡板切手动的逻辑，忽视了燃料主控切手动的条件，使得第一次引风机RB试验过程没有顺利完成。

此次RB试验失败的教训是，在以后对RB逻辑检查时一定要做到面面俱到。尤其像RB这种牵扯系统多、设备多的试验，单纯靠反复检查逻辑，还是会有疏忽的地方，最好能在条件允许的情况下，完成一次静态试验，这样不仅能清楚观察各系统设备的动作情况，也更有利于直观的暴露设计缺陷。

在这次一次引风机RB试验中，也发现在燃料主控切手动不能及时减煤的情况下，炉膛的温度下降依然很快，后经过与锅炉专业商讨，将跳磨顺序由上往下改为由下往上跳磨，分别是先跳A磨，10s后跳闸B磨，同时把投入一层油枪改为投入三层油枪稳燃，每层油枪每根油枪间隔10s投入，且对角相投，即AB1、AB3、AB2、AB4，以便稳定主蒸汽温度，不使其下降太快。经过优化后在后续的试验中再未发现炉膛温度快速下降的情况出现。