一次风机RUNBACK功能试验及结果

康立杰，梁伟平

(华北电力大学 自动化系，河北 保定 071003)

某电厂3号320 MW抽汽供热机组的汽轮机为亚临界、中间再热、单轴、双缸双排汽凝汽式汽轮机。锅炉为亚临界压力一次再热控制循环锅炉，配用带中速磨的直吹式制粉系统。控制系统为日立公司 HIACS－5000M型分散控制系统(DCS)。RUNBACK(快速减负荷，以下简称RB)试验的目的是保证重要辅机(包括磨煤机、送风机、引风机、一次风机、给水泵)故障后，协调控制系统能自动快速降负荷至机组RB目标负荷，保证机组安全稳定运行［1－2］。在所有的RB功能试验中，一次风机RB试验最难以实现，本文以某320 MW机组为例，详细介绍了一次风机RB试验，主要检验一次风机RB目标负荷(150 MW)、RB动作速率(60 MW/min)、机前压力调节参数是否合适、能否稳定降至目标负荷，并且以各子系统自动调节不出现较大的偏差为主要目标，对试验结果进行了分析，以及对试验中发现的问题提出了整改建议。

1 一次风机RB实验准备及过程

1.1 一次风机RB概述

一次风机RB动作后，切除AGC，机组协调控制方式切至机跟随方式(锅炉调负荷，汽机调机前压力);锅炉目标指令切至RB目标指令150 MW，锅炉目标指令变化率(升降负荷速率)切为RB速率60 MW/min［3］;禁止一次风压调节总操作因控制参数偏差大(±1.5 kPa)跳自动;禁止炉膛压力调节总操作因控制参数偏差大(±400 Pa)跳自动;禁止一次风机入口调节挡板、送风机动叶执行器、引风机动叶执行器调节因指令反馈偏差大(±15)跳自动［3］。其目的是保证在发生RB时，出现控制参数偏差大情况下仍保持主要调节系统能够自动调节，避免由于切手动增加运行人员操作，延误调节时间［4－5］。

1.2 试验条件

RB功能静态传动试验条件:逻辑切换、磨煤机联动等动作为正常;机组在稳定负荷下，相关系统投入使用，机组正常运行，各主要辅机运行正常;检查主要参数(汽压、汽温、功率、给水流量、总风量、烟气含氧量、炉膛压力)指示正常，无设备异常及缺陷;模拟量控制系统(协调控制系统、燃烧控制系统、给水控制系统、温度控制系统和其他辅助控制系统)均已正常投运;协调控制系统(CCS)的运行方式:协调方式、锅炉跟随(BF)、汽机跟随(TF)、手动方式(MAN)已投，并能满足稳定运行标准［6］;运行方式的切换已经过试验，切换过程无扰;滑压方式运行正常，定、滑压方式切换正常;炉膛安全监控系统(FSSS)已正式投入运行，逻辑关系正确［7－8］;机组保护系统正常投入，机组负荷在90%额定负荷以上时能进行一次风机RB试验。

1.3 试验说明

某电厂3号机组负荷277.48 MW，5台给煤机(A、B、C、D、E)运行。一次风机、送风机、引风机自动调节系统均在自动状态，且控制状况良好，A、B一次风机入口调节挡板位置为21.66%，A、B送风机动叶执行器阀位为34.31%，A、B引风机动叶执行器阀位为44.07%，六大风机执行器在其开关方向都留有裕量。为了防止RB动作时汽包水位波动大跳给水自动、锅炉指令与热量释放偏差大跳协调自动，在该机组检修时给出了异动修改逻辑:RB动作后汽包水位偏差大定值由±100 mm自动切至±150 mm，锅炉指令与热量释放偏差大定值由±45自动切至 ±65。该机组 RB目标负荷设定为150 MW，目标负荷变化率设定为60 MW/min。手动停A一次风机，一次风机RB动作，立刻联跳E磨煤机，10 s后联跳 D磨煤机，保持3台磨煤机运行。

1.4 试验步骤

该机组负荷及汽压稳定后，手动停A一次风机。该机组由协调控制(CCS)方式切换到汽机跟随方式，定压运行。锅炉指令按60 MW/min速率切至RB目标负荷150 MW。停一次风机RB动作后紧随联停E磨煤机，12 s后联停D磨煤机，保持3台磨运行。密切监视燃烧系统、给水系统、风烟系统、汽温系统的调节情况，若出现参数越限将自动切至手动，由运行人员手动调整。随主汽压下降及调门关小，机组负荷降至150 MW，RB报警自动复位。观察机组运行情况，记录相应系统曲线。

1.5 试验过程

2013年11月11日9时52分开始进行一次风机RB试验，此时机组负荷为277.51 MW，两台一次风机运行。9时52分34秒一次风机RB信号正确发出，RB目标负荷降至150 MW。机组RB动作发生后，机组由协调控制CCS方式切换到汽机跟随TF方式，定压运行。A一次风机出口挡板联锁关闭，手动关闭入口调节挡板，B一次风机入口调节挡板开度由21.6%开至56.61%，一次风压由8.94 kPa降至7.08 kPa，一次风压经自动调节逐渐恢复。一次风机RB动作后立即联锁跳E磨煤机，12 s后联跳D磨煤机，总煤量由134.21 t/h逐渐降为64.01t/h。试验中机组负荷最低降到200.65 MW，最大负荷降幅77 MW。机前压力设定值应保持在15.89 MPa，最低降至14.63 MPa，由于设定值与测量值偏差大1.5 MPa，机跟随方式下机前压力调节器PID调节作用较弱导致机前压力偏差大，使机跟炉控制方式切至锅炉基础方式。炉膛压力最低负压值为－766.42 Pa，最高为－70.2 Pa(炉膛压力为 ±1020 Pa报警，高于3240 Pa、低于－2490 Pa灭火);汽包水位最低降至－62.01mm(低报警定值为－150 mm，低于－300 mm灭火)，最高水位升至112.68 mm(高报警定值为+100 mm，高于254 mm灭火)。试验过程中机组运行平稳，运行人员没有进行大量手动调整。由于机组机前压力调节较慢出现偏差大现象，使机跟炉控制方式切除，但机组运行已在运行可控范围内，开始恢复工作，试验结束。

2 一次风机RB试验分析

2.1 一次风压调节分析

一次风机 RB动作前，一次风压设定值8.87 kPa，一次风压测量值8.94 kPa，总一次风量361 km3/h，A、B一次风机入口挡板位置为21.66%。9时52分34秒手动一次风机RB动作，联关A一次风机出口挡板，运行人员手动关闭入口调节挡板，B一次风机入口调节挡板自动调节。一次风机RB动作21 s后(9时52分55秒)，A一次风机出口挡板关闭，25 s后(9时52分59秒)一次风压降至最低7.08 kPa，总一次风量降至211.42 km3/h。由于一次风压自动调节采用总操指令分配方式，A一次风机停运后总操指令直接作用于B一次风机，7s后B一次风机入口调节挡板开至35.29%;由于一次风压偏差变化经PID调节器调整，28 s后(9时53分2秒)B一次风机入口调节挡板开至最大56.61%。随着D、E磨煤机联跳入口风门关闭，一次风压逐渐恢复，一次风机跳闸联跳出口挡板。联跳磨煤机后风压调节效果较好，没有出现堵磨现象，但是一次风压偏差大1.5 kPa，时间仍然较长，所以一次风压调节需进一步优化整定。具体一次风压、风量变化如图1所示，趋势曲线从上至下依次为:一次风压调节测量值、一次风压调节设定值、磨煤机D运行、一次风机入口调节档板指令、一次风机入口调节档板阀位、磨煤机E运行、RB动作。

图1 一次风机RB一次风压、风量变化趋势图Fig.1 Air pressure，air volume trend chart of primary air fan RB

2.2 机前压力调节分析

一次风机RB动作前，机前压力设定值为15.94 MPa保持恒定，机前压力测量值为15.90 MPa。9时52分34秒一次风机RB动作，协调切至机跟随方式。2分13秒后(9时54分47秒)机前压力偏差较大(1.5 MPa)，机跟随方式切除，切至锅炉基础方式。经分析机前压力偏差大原因有:RB动作后协调切至机跟随方式，一次风机、E磨停运，锅炉燃烧减弱，汽包压力下降较快;由于机前压力调节器PID参数(比例K:6，积分Ti:15)整定较弱，导致了RB试验时机前压力调节较慢;同时运行操作增加了机前压力设定值，出现了设定测量值偏差大的现象，所以使汽机主控调节自动切除。具体机前压力变化趋势如图2所示，从上至下依次为:总风量、机组实发功率自动处理值、锅炉实际指令、机前压力自动处理值、机前压力定压设定值、RB动作。

图2 一次风机RB机前压力变化趋势图Fig.2 Throttle pressure changes trends of primary air fan RB

2.3 汽包水位调节分析

一次风机 RB动作前，汽包水位设定值为－22 mm，测量值为 －23.39 mm，水位偏差为1.39 mm。9时52分34秒一次风机RB动作，34 s后(9时53分8秒)汽包水位设定值保持不变，水位测量值降至最低 －62.01 mm处，水位偏差为40.01 mm，此过程给水流量基本保持不变，但主汽流量逐渐减少，汽包水位先下降后上升。由于RB动作后，停给煤机使燃烧减弱、锅炉释放热量大幅度减少，汽水体积收缩，加快汽包水位下降;2分18秒后(9时54分52秒)汽包水位测量值升至最高112.68 mm处，水位达到最大偏差为124.68 mm，由于水位处于较高位置运行，运行人员解除了水位自动。其原因为汽包水位由0 mm涨至112.68 mm，锅炉主汽流量逐渐下降，给水流量下降较快，水位调节具有一定迟延，同时由于协调调节较慢使机前压力下降较快，汽水体积增大，加快了汽包水位的上升。燃烧稳定后，水位经自动调节后逐渐趋于平稳。可见，一次风机RB动作后水位偏差定值切至±150 mm是有必要的，否则水位调节将更加滞后，会增加运行调整工作量。因此，需进一步优化汽包水位自动，确保在辅机故障时，汽包水位调节不大幅波动，不发生调节器跳自动现象，保障锅炉燃烧稳定。具体汽包水位变化趋势如图3所示，从上至下依次为:汽包蒸汽流量、机组实发功率自动处理值、补偿后给水流量、补偿后汽包水位自动处理值、启动给水调节阀设定值、RB动作。

图3 一次风机RB汽包水位变化趋势图Fig.3 Change trend diagram of drum water level for primary air fan RB

2.4 炉膛压力调节分析

一次风机 RB动作前，炉膛压力设定值为－70 Pa，炉压测量值为 －77.32 Pa，炉压偏差为20.39 Pa。9时52分34秒一次风机RB动作，33 s后(9时53分07秒)炉压最低降至－766.72 Pa，距炉膛压力低报警还有很大裕量，炉膛压力经自动调节后逐渐趋于稳定。经分析造成炉膛压力偏差大原因为，A一次风机跳闸后，B一次风机增大挡板开度需要一定时间，瞬间一次风量降低150 km3/h，使总送风量减小，造成炉膛压力降低。具体炉膛压力变化趋势如图4所示，从上至下依次为:机组实发功率自动处理值、RB目标负荷、炉膛压力调节测量值、炉膛压力调节设定值、B引风机动叶阀位、B引风机动叶指令、一次风机A运行、一次风机RB。

图4 一次风机RB炉膛压力变化趋势图Fig.4 Furnace pressure trend chart of primary air fan RB

3 建议

通过对该机组一次风机RB试验的分析及发现的问题，提出如下整改建议:

1)继续优化汽包水位自动，确保在辅机故障时，汽包水位调节不大幅波动，不发生调节器跳自动现象，减少运行调整工作量，保障锅炉燃烧稳定。

2)继续优化机跟随方式下机前压力调节器参数，提高压力调节品质。

3)本次一次风机RB试验是在277 MW下5台磨运行的情况下进行的，试验数据不能完全代表全部工况，所以应进一步总结经验，以应对辅机故障的各种情况。

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