300MW级火电机组脱硫增压风机跳闸RB设计与应用

2014-12-17胡建华

仪器仪表用户 2014年5期

胡建华

（江苏淮阴发电有限责任公司，江苏淮安 223002）

0 引言

300MW级火电燃煤机组运行过程中脱硫增压风机都会面临保护跳闸，从而导致大量烟气不能被迅速排出烟道，使得炉膛压力迅速升高，直接触发MFT停炉的结果。为避免脱硫增压风机保护跳闸而直接导致停炉，脱硫增压风机保护跳闸的RB控制逻辑设计成为必然[1,2]。2011年底，某公司300MW级火电机组脱硫旁路挡板的拆除改造，同时增加了脱硫增压风机保护跳闸RB控制逻辑设计，并在新建的300MW火电机组上增加了脱硫增压风机保护跳闸RB控制逻辑，对机组运行增压风机保护跳闸RB设计逻辑和脱硫增压风机实际跳闸RB联锁保护动作逻辑进行试验，脱硫增压风机跳闸RB控制逻辑方案均取得成功，有效地减少了机组的非停。

1 脱硫增压风机跳闸RB

1.1 脱硫增压风机RB原理

RB即Run Back的缩写，是指机组主要辅机故障跳闸造成机组实发功率受到限制时，为适应设备出力，控制系统强制将机组负荷快速减到在运辅机所能承受的负荷目标值，此功能称为辅机故障减负荷。完善的RB控制策略是建立在协调控制系统稳定投入的基础上，应做到对内（即协调控制系统）协调各子系统，以确保运行工况的平衡过渡；对外协调FSSS、DEH、SCS控制系统，做到快速、平稳地把负荷降低到机组出力允许范围内。脱硫增压风机跳闸RB也就是当脱硫增压风机保护跳闸时，通过迅速减少负荷、顺序跳磨煤机、投油枪等联锁保护动作，使机组出力降到在运辅机所能承受的目标负荷。

1.2 增加RB逻辑的必要性

根据国家环保部对已经建成火电机组脱硫旁路挡板拆除和新建机组无脱硫旁路挡板建设的要求[3]，火电机组设计有脱硫增压风机的，运行中存在保护跳闸的风险，如果机组没有设计增压风机跳闸RB逻辑，将会直接触发机组MFT停机。根据脱硫增压风机设计的保护一般都有：脱硫系统的浆液循环泵全停延时300s保护停增压风机，GGH主辅电机全停延时1800s联停增压风机，两台冷却风机全停延时30min保护停增压风机，以及脱硫增压风机入口烟气压力大于1800Pa或小于-1800Pa连跳增压风机；增压风机自身保护：轴承温度＞105℃，延时5s，电机轴承温度＞85℃，延时5s，轴承振动＞11mm/s，延时5s，以及增压风机变频器故障跳闸联锁跳增压风机、增压风机事故紧急按钮等电气保护跳闸。增压风机运行中保护误跳可能性最大的是来自于自身保护跳闸、脱硫DCS控制器异常、脱硫增压风机变频器跳闸和电气紧急事故按钮等。无论是哪种保护跳闸后，都会造成大量的烟气不能及时从烟道排出，锅炉炉膛压力会迅速升高。这时如果因为设备误动联锁脱硫增压风机跳闸，如果想不触发锅炉MFT停炉，减少锅炉燃料量和烟气量，靠手动快速降负荷而不停运机组几乎不可能[4]，只有依靠RB顺控自动联锁相关设备，使机组负荷平稳地降到在运辅机出力允许的范围，从而可以避免触发停炉事故的发生。因此，增加脱硫增压风机RB控制逻辑设计是必要的。

2 RB逻辑设计方案

根据300MW级火电机组脱硫增压风机跳闸冷态模拟试验得出的数据，脱硫增压风机跳闸后，静叶全开，炉膛压力以及烟道压力升高等，经过对数据的反复论证，最后设计了脱硫增压风机保护跳闸RB控制逻辑方案。

主机系统DCS跳闸相应磨煤机,最后跳剩2台磨煤机，即当磨煤机运行台数3台以上，先跳E磨煤机，如果E磨煤机停止，跳D磨煤机，D磨煤机停止延时5秒跳A磨煤机；在跳2台磨煤机同时，如果C磨煤机没有停止投BC层油枪，如果C磨煤机停止投AB层油枪。

1）主汽压自动降到13Mpa，按照0.5%RB速率下降。

2）总煤量自动设定为66t/h。

3）A、B送风机动叶超驰关到40%并将自动切为手动。

4）A、B引风机静叶超驰开到85%并将自动切为手动。

5）关闭所有减温水门，再释放自动调节。

3 RB实现分析与试验

在脱硫增压风机保护跳闸后，如不触发锅炉MFT停机，则要保证烟道烟气压力上升在其压力允许的范围内，故需对烟道压力的安全性进行检查分析。因此，通过对某电厂300MW级机组在一定的负荷下试验获得了相关数据，如表1所示。

表1 300MW机组定负荷下工况参数Table 1 300 mw Unit under constant load operating conditions

通过对表中的数据分析可以看出：当脱硫增压风机跳闸后，由于引风机运行正常，引风机进口压力将会上升，但是没有超出烟道运行的安全压力，压力上升最大烟道部位在引风机出口到增压风机进口烟道上。按照实际数据分析，当烟气流量不变，则增压风机进口压力将达到735Pa（额定压力不超过±2000Pa，最大不得超过3000Pa），此时才能保证烟气系统流量。当增压风机跳闸后烟气流量将下降，导致增压风机进口压力短时上升达最高达到1920Pa后，开始下降。因此，烟道的安全不会造成威胁。

3.1 RB实现条件

300MW级火电机组脱硫增压风机跳闸RB时，为能保证相关设备正常动作，要定期检查RB控制逻辑和现场设备的可靠性，主要是检查现场设备，如果现场设备异常不能满足要求，RB动作时控制不能达到设计的要求，如RB动作时执行机构动作阻力增加，执行机构动作过力矩等，将有可能导致达不到预想控制状态。增压风机跳闸后引风机静叶超驰开到85%，会导致引风机到增压风机入口烟道压力剧增，有可能导致增压风机软连接处撕裂损坏。根据烟道短时迅速上升测得的烟道压力数据为1920Pa增压风机软连接处一般设计承受压力为2.0KPa～2.5KPa，最大压力不得超过3KPa，否则可能出现损坏设备，根据试验和增压风机保护跳闸测得烟道压力瞬时已达到1920Pa左右。因此，控制增压风机入口烟道压力显得非常重要。

3.2 RB逻辑试验

根据试验规程要求，在进行RB动态试验时必须具备以下条件：

1）CCS及控制子系统已正常投用，并完成相应的定值扰动和负荷变动试验，调节品质合格。

2）CCS在TF汽机跟随方式下的定值扰动试验已完成，调节品质符合要求。参考指标：在0.6MPa~0.8MPa定值扰动下，过渡过程衰减率ψ=0.7~0.9，稳定时间6min。

3）RB功能模拟试验已完成，其结果满足要求。

4）机组保护系统已正常投入。

5）脱硫增压风机静叶、送风机动叶和引风机静叶执行机构全行程开关正常。

6）点火枪、油枪试验正常。

在进行正式的RB动态试验之前，应进行预备性试验，以确认CCS在RB工况下能正确进行控制，并跳闸相应RB工况下的目标负荷，降负荷速率设置。

RB动态试验应在80%Pe以上负荷工况下进行正式试验，以检查CCS在RB工况下控制功能。

根据试验规程检查试验品质，在进行RB动态试验时，不需人工干预，其参数波动范围不危及机组安全和不引起机组保护动作跳闸，方可认为RB试验合格[5,6]。

2012年7月，将设计好的脱硫增压风机控制逻辑对某机组进行了停机前的试验。为保证安全，制定了增压风机RB试做的相关的技术措施，具体如下。

①试验负荷和工况要求：机组负荷大于200MW，4台磨煤机运行，协调正常投入，RB投入，OA层油枪试验正常，送风机动叶开关检查正常，引风机静叶开关检查正常，减温水调节门开关检查正常。

②对前期已经下装在控制器内的脱硫增压风机跳闸RB逻辑进行核对和保护开关投入情况核对。

③在机组滑停前做增压风机跳闸RB试验。

④在做好全部安全技术措施后，脱硫辅机手动停止增压风机运行，监测增压风机RB动作及系统工况变化。

图1 脱硫增压风机跳闸后的相关参数曲线Fig.1 Desulfurization booster fan trip after the related parameters of the curve

⑤试验过程中辅机运行人员，加强监视脱硫增压风机入口烟压和烟温等系统相关参数变化，确保参数不得超过规程规定。主机运行人员试验过程中应加强送风机动叶开度、引风机静叶开度、炉膛负压、机组负荷、增压风机RB跳磨煤机、油枪投运以及减温水调门开度等参数变化情况，确保各项参数变化不得超过规程规定而损坏设备，否则立即停机，确保设备安全，如图1所示。

通过对上述曲线分析，当脱硫增压风机跳闸后，RB保护动作，炉膛负压迅速上升到最大值288Pa左右，引风机静叶超驰开到90%，送风机动叶开度超驰关到41%，减温水自动关闭并释放自动调节，负荷降到130MW，相应磨煤机跳闸，油枪正常投入，设备动作结果均按照设计的控制逻辑执行。脱硫增压风机跳闸后，RB保护动作没有触发MFT停机，证明脱硫增压风机跳闸RB控制逻辑设计取得了圆满成功，创造了国内300MW火电机组脱硫增压风机跳闸RB设计与应用的成功典范。

4 RB逻辑优化

通过对脱硫增压风机跳闸RB控制逻辑设计和应用发现，脱硫增压风机跳闸RB时，原设计是不解除任何主机保护项，需进行适当修改。因为脱硫增压风机跳闸RB时，送风机动叶超驰关到40%，引风机静叶超驰开到85%，会造成总风量大幅波动，而风量测量装置差压量程很小只有2000Pa，为防止风量测量装置误动，运行人员每次都要联系热控及时解除风量小于30%保护。为此，将脱硫增压风机跳闸RB控制逻辑进行了修改，即当脱硫增压风机跳闸RB时，用其跳闸信号自动触发解除总风量小于30%保护。待机组稳定恢复后，再进行人工投入。

5 工程应用

脱硫增压风机跳闸RB的控制逻辑设计完成后，在某公司的330MW机组上得到了成功的应用，避免了该公司机组的两次非停事故的发生。两次实际保护动作的情况，一次是该公司的脱硫DCS控制器出现异常死机，在复位重启控制器的过程中，脱硫增压风机变频器运行信号消失，DCS判断增压风机变频器停止，联锁脱硫增压风机跳闸，导致增压风机跳闸RB动作，RB动作结果完全按照设计的控制逻辑执行，避免了机组MFT停机事故的发生。另一次是该公司的330MW机组的脱硫增压风机电气紧急事故按钮电缆绝缘下降接地，导致脱硫增压风机跳闸，RB按照设计好的逻辑正确动作，同样也避免了机组MFT停机事故的发生，有效地减少了机组的非停。