670 MW超临界机组RB试验分析

2014-02-09成海南陈宝林陈彦桥

电力科技与环保 2014年5期

成海南，陈宝林，陈彦桥，陈勇

(国电科学技术研究院，江苏南京 210031)

福建某电厂3号670MW超临界机组选用哈尔滨锅炉厂制造的超临界燃煤锅炉，机组DCS控制系统采用EDPF－NT+分散控制系统。大型火电机组重要辅机出现异常和故障情况下负荷指令和燃料量应当快速反应，以保证机组继续安全运行。RB试验的目的在于考核机组正常运行时，某一重要大型辅机发生故障，即RUNBACK工况(以下简称RB)，自动控制系统将机组负荷快速降低到实际所能达到的相应出力的能力，是对机组自动控制系统性能和功能的考验。

1 RB功能设计

锅炉前后墙对冲布置轴向旋流燃烧器，共三层30只，配有6台中速磨煤机。前墙由下至上分别为A、D、C，后墙由下至上分别为 F、E、B。辅机 RB 后跳闸磨煤机顺序为C、B、E。A层燃烧器配有等离子点火器，因此RB过程中要保留A磨煤机运行，RB降负荷速率及停运磨煤机间隔时间见表1。

表1 RB降负荷速率及停运磨煤机间隔时间

机组RB后，协调方式切为汽机跟踪控制方式，锅炉主控按设定速率降负荷至目标负荷。RB过程中汽轮机侧接受RB时的压力设定值及滑压下降速率，通过控制调节阀开度控制主蒸汽压力。当机组功率稳定后，RB自动复位。

2 控制策略优化

2.1 燃料控制

(1)考虑到RB动作后，跳闸磨煤机对应的给煤机会联锁跳闸，但是燃料主控在自动方式运行，这样就会造成其他磨煤机的给煤量短时间内迅速增加，造成负荷下降很慢，或者负荷回升过高，所以在燃料主控调节器输出加入闭锁条件。三个RB工况下总煤量变化趋势见图1。

(2)原设计，三个RB工况下负荷指令下降速率基本一致，但从试验的结果来看应该有所区分。负荷指令下降速率会折算为锅炉主控下降速率，给水RB时由于给水流量瞬间下降很多，锅炉主控下降速率太慢会造成煤量下降较慢，严重时将会造成管壁超温现象。因此，将给水RB的负荷指令速率设计为其他RB负荷指令速率的2倍。

(3)给水泵RB切除运行磨煤机的间隔时间较短，主要是为了防止管壁超温，所以在炉膛负压不发生大幅波动的前提下，尽量缩短跳闸磨煤机的间隔时间。

图1 100%MCR送风机、引风机、给水泵RB参数变化

2.2 炉膛压力控制

送风机RB在进行75%MCR预试验时，当跳闸2台磨煤机后，炉膛压力最低至－1800Pa。为了减小炉膛压力调节的负向偏差，优化炉膛压力控制策略:磨煤机在带煤粉情况下跳闸且2台引风机都运行时，对引风机静叶有－3%的前馈作用;在炉膛压力偏差超过设定值200Pa时，PID控制器比例和积分作用在原控制基础上增加10%左右的调节作用;原设计逻辑中，炉膛压力三个测点取中后经过15s的滤波时间进行PID运算。试验证明15s时间对于引风机静叶开度变化参与炉膛负压的调节作用过慢，新逻辑中将滤波时间切换为3s。

三个RB工况下炉膛负压变化趋势见图1。

2.3 燃水比控制、主蒸汽压力设定

为防止汽轮机发生水击事故，电厂规定一旦主蒸汽温度在10min内下降幅度超过50℃，应手动MFT。在RB工况下超临界机组过热蒸汽温度下降幅度很大，如不及时停炉将对受热面损害较大。在RB工况中要提高过热蒸汽温度，应通过燃水比控制和主蒸汽压力设定速率调整来达到锅炉能量输入与汽轮机能量输出的平衡，以及给水与燃料量的平衡。

(1)燃水比控制。采用“水跟煤”的控制策略，稳态工况下给水流量设定值根据锅炉主控指令通过一定的限速作用进行静态分配。给水泵RB时下降速率为1000t/min，其他RB时为500t/min;由于剧烈变化工况下汽水分离器出口过热度波动幅度较大，汽水分离器出口工质不再是干度较高的过热蒸汽，致使过热度控制器输出的给水流量控制指令不能有效的控制燃水比，给水流量、主汽温度波动幅度大。因此，RB工况时闭锁过热度控制器，RB复位后，控制作用以一定速率缓慢释放;RB触发时，给水流量根据锅炉主控指令进行静态分配。

(2)主蒸汽压力设定。为了通过控制汽轮机调节阀开度控制主蒸汽温度以及机、炉之间的能量平衡，需优化主蒸汽压力设定回路的速率。RB工况下，如果主蒸汽压力设定下降速率较快，则调节阀的开度加大，机组会较长时间维持于高负荷状态，这样对抑制出口温度的上升较为有利，但却以透支锅炉蓄热，降低过热器出口蒸汽温度为代价。对此，我们做了如下优化:将原设计中RB动作后固定的机组滑压速率改为根据不同的RB工况选择相应的滑压速率;通过对燃水比、主蒸汽压力设定控制策略的优化，主汽温度在RB工况时始终维持在540℃ ～555℃范围中，取得良好的效果。