基于强化燃烧的大型循环流化床机组控制系统故障分析及处理方法

2015-04-01曾振任

机电信息 2015年6期

曾振任

（广东粤电云浮发电厂有限公司，广东云浮527328）

0 引言

某电厂2×300 MW机组工程锅炉、汽轮机、汽轮发电机的生产厂商均为上海电气集团股份有限公司。其中，锅炉为亚临界参数自然循环单汽包循环流化床锅炉，单炉膛，绝热式旋风分离器，无外置床。分散控制系统采用北京国电智深控制技术有限公司生产的DEPF-NT分散控制系统。

＃6机组刚刚投产不久由于运行人员经验不足和协调控制逻辑不完善，导致发生了一次非计划停机事故，暴露了控制逻辑不完善问题。

1 事故经过和过程分析

1.1 跳机前，负荷不能降，汽压偏大的过程

（1）基本过程：投高加—干扰主汽压低—负荷偏低—锅炉主控上调—总煤量增加—高加投完—主汽压猛升—负荷偏高—降负荷失败。

（2）详细过程：由历史曲线可知，16：42负荷设定值300.9 MW，目标值301.0 MW，实际值301.2 MW，主汽压力15.53 MPa。开始投入高加运行。投抽汽逆止阀后抽汽电动开始开启，汽压偏差开始增大。由于汽压的影响，实发功率开始波动，并偏低。锅炉主控、汽机主控自动控制开始向上调，煤量增加。至17：05，汽压偏差到1.28 MPa。实发功率289.4 MW，设定值为300.9 MW，两者偏差11.5 MW。由于负荷偏差大，汽压偏差大，锅炉主控、汽机主控继续增加。至17：08，锅炉主控为168.4 t／h（锅炉主控的输出量以煤量为单位）、汽机主控为330.7 MW。总煤量为164 t。17：08，这个时候高加也逐渐投完。汽压也有所回升，实发负荷偏差逐渐减小，锅炉主控开始向下微调，从168 t到163 t。17：14，高加基本投完，汽压向上升，实发负荷开始回升。17：15，高加投完。汽压增加过快，实发负荷开始比负荷设定值高。锅炉主控、汽机主控下调至（160.6 t、317 MW）。17：17，负荷目标值设为290 MW。锅炉主控、汽机主控迅速下调以响应负荷的要求。由于汽机主控下调，关小调门，汽压猛增，开始偏大。实发负荷也由于汽压压力大无法下降。锅炉主控降至144 t／h，开始微调。

1.2 跳机过程

（1）基本过程：负荷不能降—汽机主控下调—汽压猛升—设大负荷目标值300 MW—汽压偏差大—负荷设定值闭锁—切给煤量控制为手动，手动减煤量—锅炉主控切手动—协调退出—负荷设定值闭锁消失—设定值等于目标值300 MW—汽机主控开大—蒸汽流量大—虚假水位—汽包左右侧水位偏差大—汽泵切手动—手动调低汽泵转速—虚假水位消失—水位下降过快—MFT—开大汽泵—水位高—ETS。

（2）详细过程：17：21实发负荷不能降，设定值为290 MW，实发负荷为297 MW，汽机主控继续下调，致使汽压猛升至17.2 MPa。17：22设大负荷目标值300 MW，由于汽压偏差大（－1.2 MPa），负荷设定值闭锁。17：23：07操作员切＃1～＃4给煤机为手动调煤量。23：22左燃料退出自动，减煤量，致使锅炉主控退出自动，锅炉主控切手动，协调退出，负荷设定值闭锁消失，设定值等于目标值300 MW，致使汽机主控开大，这时蒸汽流量由907 t／h开始增大至946 t／h。蒸汽流量增大引起虚假水位严重。由于水位三冲量控制，蒸汽流量为前馈，虽然汽包虚假水位由21 mm变为77 mm，但是汽泵开度基本不变，保持70%，给水流量也由882 t／h升为896 t／h。17：23：35此时由于左右水位偏差大于100 mm，汽泵保护切手动。手动调低汽泵转速至65.8%，主蒸汽流量由940 t／h继续增加。虚假水位逐渐消失，左右偏差小于100 mm。此时平均水位为－36 mm。汽泵开度指令仍然为64.8%，给水流量下降到744 t／h。17：24：44水位急降为－130 mm，手动调大汽泵开度指令为68.8%，水位急降为－256 mm，致 MFT保护动作。手动调大汽泵开度指令为81.1%，水位回升。主蒸汽流量开始下降。给水流量升为1 158 t／h。水位回升趋势快，手动调大汽泵开度为83%。主蒸汽流量开始下降趋势快。水位升为250 mm，致使ETS跳机保护动作。

2 控制策略分析

2.1 我厂五、六号机组协调系统的简化逻辑分析

五、六号循环流化床锅炉机组的汽机主控是以功率偏差PID控制逻辑，而锅炉主控为由DEB（锅炉蓄能）PID输出和负荷指令为前馈叠加的结果，由于负荷前馈作用比较大，可以把其看作粗调，那么可以把这DEB看作细调。图1为协调系统控制原理图。

2.2 控制方式分析

与传统的炉跟机、机跟炉、机炉协调方式不同，这2台循环流化床采用的是汽机跟随、锅炉跟随、协调控制3种控制方法。当锅炉主控切手动、汽机主控自动时，此为汽机跟随，这种控制方式是汽机控制负荷，手动去调节煤量以满足负荷的需求。当锅炉主控自动、汽机主控手动时，为锅炉跟随方式，锅炉主控的输出自动调节煤量以满足功率的需求，而手动控制调门的开度，以调节功率。协调控制方式为最高的控制方式，汽机主控和锅炉主控都投入自动，汽机自动调节功率，而锅炉主控即调节煤量响应负荷的变化，关系如表1所示。

图1 协调系统控制原理图

表1 CFB机组协调系统控制方式

2.3 过程分析

（1）从历史曲线可以看出，由于投高加对主汽压力干扰过大，导致实发功率偏差大，汽压偏差大后锅炉主控闭锁时间长，就会造成投煤时间长。

（2）高加投完、之前系统为了响应负荷和汽压偏差所加的煤量、汽机主控向下调这三者的相互作用下，造成汽压急增。即汽压猛增的主要原因不是当前投的煤量过多，而是汽机主控下调过快和之前投的煤滞后产生的。

（3）虚假水位的产生是因为汽机主控开大，主蒸汽流量大，在给水流量不变的情况下，实际水位是下降的。主蒸汽流量突然变化，往往会造成虚假水位产生。发生虚假水位的时段汽包压力曲线平直，压力没有变化，安全门动作的可能性不大。因为安全门动作，汽包的压力曲线一般会出现毛刺。而且只是一侧水位虚假，那是因为汽包长，锅炉燃烧不平衡所致。