330 MW机组一次风机RB动作后运行操作策略分析

高勇

（华能嘉祥发电有限公司，山东嘉祥272400）

330 MW机组一次风机RB动作后运行操作策略分析

高勇

（华能嘉祥发电有限公司，山东嘉祥272400）

针对330 MW机组一次风机RB动作后汽包水位快速升高触发MFT引起机组跳闸的问题，通过案例详细地分析汽包水位变化过程影响因素，并结合现场实际运行经验，提出了运行操作策略，总结了RB动作后汽包水位调节方法，制定预防和改进措施，有效解决了RB动作后导致机组跳闸问题。

一次风机RB；汽包水位；机组跳闸；预防措施

0 引言

某电厂2台330 MW机组，锅炉为上海锅炉厂制造的SG-1036/17.5-M882型亚临界压力一次中间再热强制循环汽包炉。锅炉采用摆动式燃烧器、四角布置、切圆燃烧，单炉膛、Π型露天布置，全钢架悬吊结构、平衡通风、固态排渣。锅炉制粉系统为双进双出钢球磨正压一次风直吹式，切圆燃烧的摆动式煤粉燃烧器，每台磨的一端带四角1层一次风喷嘴，1台磨煤机带2层一次风喷嘴，2台磨煤机共带4层一次风喷嘴，自下向上分别对应A1、A2、B1、B2层喷嘴。煤粉燃烧器采用水平浓淡型。该锅炉配置一次风机、引风机、送风机各2台，其中2012年对一次风机进行了变频改造，但改造后变频器故障频繁，机组RB动作频繁。单台一次风机跳闸后，对锅炉汽包水位影响较大，若调整不及时，往往会因汽包水位高导致MFT动作，机组跳闸。据统计，6次单台一次风机跳闸事故，由于负荷不同、制粉系统运行方式不同、运行人员操作水平不同，造成机组跳闸的有3次，都是水位高引起的，因此在一次风机RB后，运行人员如何安全、规范操作成为避免机组跳闸的关键。

1 一次风机RB动作案例

两台一次风机运行，其中一台跳闸且机组负荷大于200 MW时，RB动作执行以下措施。1）切除B磨煤机，投入A1层等离子和A层油枪稳燃；2）一次风机变频器投自动时，超驰全开另一台一次风机的入口挡板，增加风机变频转速；3）RB动作后，发10 s脉冲到DEH，DEH切除遥控改为操作员自动，如果10 s后机前压力设定值与测量值偏差大于0.1 MPa，则继续给DEH发10 s脉冲降负荷，自动降负荷至165 MW，期间不能中止降负荷［1］。在负荷基本一致的情况下，1台一次风机跳闸，机组RB动作，但由于操作策略不同，运行人员在处理过程中出现了给水自动切除和给水自动未切除的情况，导致最后结果不同。

1.1 给水自动切除工况

2013-09-21T00：44事故前机组运行情况。机组负荷278 MW，机组投入CCS-BF方式运行，A、B引风机运行，A、B送风机运行，A、B磨煤机运行，A、B一次风机变频运行，A、B汽泵运行，汽包水位维持零位运行，汽包压力17.55 MPa，主蒸汽温度541℃，再热蒸汽温度541℃，炉膛负压正常，各自动投入，机组运行正常，一次风母管压力8.89 kPa，A、B小机转速为4 857 r／min、4 873 r／min，A磨8个火嘴，B磨6个火嘴，事故前给水流量大于蒸汽流量约70 t／h。

00∶44∶10，锅炉A一次风机变频器跳闸，RB保护动作，B一次风机变频器超驰开至最大，一次风压快速降低至7.59 kPa，切除B磨，主汽压力下降。立即稳定锅炉燃烧，汽包水位快速下降，加强调整汽包水位，负荷快速下降，汽机主控TF自动切除为操作员自动方式。

00∶45∶02，锅炉汽包水位低于－180 mm，给水“自动”切除，运行人员发现水位继续下降，最低至－220 mm，立即增加了A、B汽泵出力，给水流量由918 t／h增加至1 071 t／h。

00∶45∶20，发现汽包水位快速上升至＋175 mm，立即开启A、B汽泵再循环，同时降低A、B汽泵出力。

00∶46∶03，汽包水位降至＋136 mm，当时给水流量和蒸汽流量偏差大，减缓降低给水流量，但给水流量大于蒸汽流量近200 t／h，给水流量与蒸汽流量的平衡破坏，水位变化趋势必然要升高；再加上一次风压由7.76 kPa升至8.58 kPa，燃料量的增加导致燃烧突然加强，引起水位升高，两个因素叠加在一起，汽包水位快速上升至＋300 mm。

00∶46∶42，机组跳闸，MFT首出原因为锅炉汽包水位高高。

整个处理过程中各参数变化趋势见图1。

图1 给水自动切除工况变化趋势

1.2 给水自动投入工况

2013－09－21T09∶35事故前机组运行情况。机组负荷282 MW，机组投入CCS－BF方式运行，A、B引风机运行，A、B送风机运行，B一次风机变频、A一次风机工频运行，A、B磨煤机运行，A、B汽泵运行，汽包水位维持零位运行，汽包压力17.27 MPa，主蒸汽温度541℃，再热蒸汽温度541℃，炉膛负压正常，各自动投入，机组运行正常。一次风母管压力8.57 kPa，A、B小机转速分别为4 820 r／min、4 814r／min，A、B磨均全磨运行，事故前给水流量大于蒸汽流量约60 t／h。

09∶35∶22，A一次风机工频方式跳闸，RB保护动作，B磨煤机跳闸，DEH遥控自动切为手动，立即增加B一次风机出力，稳定锅炉燃烧，控制汽包水位，负荷快速降至180 MW，汽包水位最低降至－149 mm，最高升至＋92 mm，给水自动全程投入。整个处理过程中各参数变化趋势见图2。

图2 给水自动未切除工况变化趋势

两次一次风机跳闸RB动作处理的历史趋势图对比可以看出，给水自动切除工况，给水流量曲线如图1所示，降低给水流量不果断。降低给水流量的原则是尽快达到给水流量与蒸汽流量的相对平衡，甚至可以略低于蒸汽流量。给水自动未切除工况，给水流量经过自动调节最终与蒸汽流量一致。事故处理的薄弱点还是在对汽包水位变化的趋势分析和在给水流量的控制上。

2 一次风机RB动作后运行策略分析

2.1 该锅炉的汽包水位保护设定值

汽包正常水位在汽包中心线以下220 mm，其高低报警及高低跳闸水位限定值如表1所示。

2.2 锅炉汽包水位变化分析

单台一次风机跳闸，机组RB动作，直接跳闸B磨煤机切除燃料，由于燃料量快速减小约50%，炉内热负荷快速下降，水冷壁吸热量减少，炉水体积缩小，蒸发量减少，使水位暂时快速下降，此为虚假水位，给水流量并未减少［2］。RB动作初期，负荷快速下降，由于燃烧调节滞后，导致主汽压力快速大幅升高，炉水中的汽泡数量有所减少，汽包水位暂时降低。

表1 汽包水位定值

机组RB动作的过程就是快速减负荷的过程，蒸汽流量的快速变化打破了RB动作前给水流量和蒸汽流量的平衡关系，汽泵固有的调速特性决定了给水流量的降低必将延迟于蒸汽流量的降低，给水流量远高于蒸汽流量，导致汽包水位必将快速升高；机组RB功能通过DEH快速减负荷，跟踪的是机组RB动作前的机前压力，无法真正实现机前压力的相对稳定，经过燃烧调节后，机前压力通常伴随负荷下降，汽包内的水饱和温度降低，炉水汽泡量又将增加，水位同样存在上升的可能；RB动作后，运行人员为稳燃，手动加强燃烧过多，炉水体积膨胀，水位暂时升高［3］。

2.3 运行操作对机组的影响分析

原设计为一次风机RB动作，B磨煤机跳闸后，由于炉膛丧失了接近50%的燃料量，炉膛燃烧迅速减弱，汽包水位快速降低（此为虚假水位，给水流量并未减少），但为了防止汽包水位低二值导致MFT，运行人员被迫保持给水流量大于蒸汽流量，随后汽包水位大幅反弹，此时控制调节不当即可能造成水位高导致MFT。由于仅设计两台磨煤机带额定负荷，一台磨煤机的出力很大，跳闸一台磨煤机后对炉膛燃烧影响很大。另外，RB动作只设计跳闸B磨煤机也是不合理的，有些情况下，为了保持主汽温和再汽温正常，运行人员将B磨煤机的出力控制得要比A磨煤机大，火嘴投运个数多，这种情况下跳闸B磨对汽包水位造成的影响更大。

机组RB后，负荷快速降低，汽包出现虚假水位，水位下降过快，运行人员担心汽包水位降低过多，在给水自动未切除时，盲目的将给水自动切至手动控制，立即大幅增加两台汽泵出力，使给水流量远远大于蒸汽流量，导致给水流量和蒸汽流量的平衡关系破坏，汽包水位快速升高。

RB动作后负荷快速下降，小机指令快速降低，但因汽泵转速控制延迟特性，造成指令与反馈偏差大，给水自动跳手动，汽泵出力仍在高位，若调节不及时，短时就会水位突升，造成水位高导致MFT［4］。

机组跳闸前，运行人员为节能省电，切除了一次风机变频自动控制，手动调节一次风机风压。RB动作后，本应自动增加未跳闸的一次风机转速没有增加，导致母管一次风压降低过多。炉侧运行人员为了稳定锅炉燃烧，立即手动快速增加未跳闸一次风机出力，导致一次风压快速升高，锅炉燃烧突然加强，引起汽包水位升高。

以上几种因素叠加，促使汽包水位急剧升高。在汽包水位升高的过程中，运行人员没有把握好快速减水时机，采取降低给水流量的措施不够，处理不够果断，最终导致水位升高至+300 mm，锅炉MFT机组跳闸，还有一点是运行人员事故处理配合不够默契，缺乏经验，操作技能水平不高。

3 一次风机RB动作后汽包水位调节方法

一次风机RB动作后，水位处理是非常困难的，时间紧迫，一两分钟时间内，任何一点小的失误都可能导致机组跳闸。

图3是模拟的一次风机跳闸后汽包水位变化趋势图。拐点1为一次风机RB动作，锅炉燃烧率大幅下降，形成的虚假水位。拐点2为负荷快速下降，蒸汽流量大幅降低，给水流量降低延迟于蒸汽流量，致使汽包水位最低并反弹。拐点3为运行人员快速干扰，打开汽泵再循环，降低汽泵转速等手段，使得给水流量降低或给水三冲量自动方式下自动调节的作用，使得给水流量和蒸汽流量维持基本平衡，最终维持汽包水位稳定。当一次风机跳闸RB动作后，汽包水位下降过快，为防止汽包水位过低，应增加给水量，但给水流量绝不能增加过多，在给水自动跳手动前，自动调节已经增加流量了，否则拐点2后很难将给水量减下来。

图3 一次风机RB动作后汽包水位变化趋势模拟

一次风机RB动作后，运行人员的控制策略应该是尽可能保持给水自动，不能盲目解除给水自动控制。如果给水自动解除，因虚假水位过于频繁，要充分考虑给水自动解除前给水流量已经增加的部分，稍微增加一点或不增加，因为此时机组快速降负荷，蒸汽流量正快速降低。一旦拐点2出现，要快减汽泵出力，及时开启一台汽泵再循环，直至给水流量和蒸汽流量基本平衡，必要时可开启两台汽泵再循环。需要特别指出的是，如果给水自动未跳手动，此时不要开启小机再循环，否则可能因给水流量变化导致给水自动解除。若两台汽泵再循环均全开后，水位升高趋势仍较快，必要时可将一台汽泵打闸或停运一台汽前泵降低给水流量，电泵联启后，根据水位变化趋势和给水流量和蒸汽流量的平衡关系调节汽包水位［5］。

4 一次风机RB动作后防止机组跳闸预案

一次风机RB处理的难点不是炉膛燃烧不稳问题，而是汽包水位先降至某一低值后再反弹，由于汽泵转速延迟性较大，在高水位处引发MFT。如果将切除的燃料进行分批分时间段进行切除，炉膛燃烧不会急剧降低，汽包水位就不会出现大幅度的虚假水位，水位调整相对容易。运行经验表明，单台一次风机的出力较大，即使少切除两个火嘴，也不会影响粉管风速。

4.1 一次风机RB的逻辑优化

原逻辑为一次风机RB跳闸B磨煤机，修改为RB动作后，A1、A2、B1、B2 4层粉投入时，切除B2层4个BSOD（burner shut－off damper），切除B2给煤机，8 s后切除B1层对角2个BSOD（B13、B11）。

A1、A2、B1三层粉运行时，切除B2层BSOD，切除B2给煤机，4 s后切除B1层对角2个BSOD（B13、B11）；A2、B1、B2层运行时切除A1层BSOD，切除A1给煤机，4 s后切除B2层对角2个BSOD（B23、B21）。

B1、A2两层粉运行时，切除B2层BSOD，切除B2给煤机，4 s后切除A1层BSOD，切除A1给煤机。

4.2 一次风机RB动作后防止机组跳闸的操作措施

保持锅炉给水在自动状态，不得切至手动。

汽泵再循环调节门投入自动，防止给水泵轴向推力过大或给水泵汽化。

运行人员应熟悉一台汽泵一台电泵并列运行时给水自动的要求以及小机遥调切除时的处理。

如果给水自动跳手动，要快减汽泵出力，及时开启一台汽泵再循环，直至给水流量基本平衡，必要时再开启两台汽泵再循环。

两台汽泵再循环全开后，汽包水位升高仍较快，可停止一台汽泵降低给水流量，电泵联启后，再根据水位变化趋势、给水流量和蒸汽流量的平衡关系调节汽包水位。

机组负荷接近目标负荷后，投入DEH遥控，投入TF方式运行。

5 结语

通过对一次风机跳闸RB动作后汽包水位变化过程和机组跳闸原因分析，运行人员掌握了整个动作处理的过程和汽包水位调节方法；通过优化RB逻辑，减小燃烧对汽包水位的影响；采取预防措施，做到超前调节，果断处理，实现了机组的安全运行，有效预防了因一次风机跳闸RB动作导致机组跳闸的事故。

［1］杨印廷，张国栋.330 MW机组RB功能分析［J］.电力科学与工程，2008，24（5）：59－63.

［2］王晋一.自然循环锅炉汽包水位的变化及控制［J］.东北电力技术，2003（10）：32－34.

［3］容銮恩.300 MW火力发电机组丛书－燃煤锅炉机组［M］.北京：中国电力出版社，1998.

［4］牟福祥，梁春利，卓响.一起汽包水位异常的事故分析［J］.电力安全技术，2012，14（2）：37－39.

［5］白贤祥.强制循环锅炉的汽包水位调整［J］.华中电力，2003，16（1）：66－68.

Analysis of Operating Strategy to RB Process of Primary Air Fan on the 330 MW Unit

GAO Yong
（Huaneng Jiaxiang Power Generation Co.，Ltd.，Shandong Jiaxiang，272400，China）

We take aim at the problem of unit trip caused by MFT due to sharp increasing of steam-drum water-level after PAF RB.Water-level changing process and relevant factors are analyzed in details and operating strategy and preventive measures are put forward on the basis of practical experiences.

PAF RB；steam drum water-level；unit trip；preventive measures

TM621.2

B

1007－9904（2015）06－0051－04

2015－01－09

高勇（1978），男，工程师，主要从事发电厂集控运行工作。