330MW机组RB控制逻辑分析及优化

杨作栋

【摘要】 结合大唐宝鸡热电厂机组运行情况，对RB逻辑进行分析、试验和优化提高了机组运行安全性和经济性，为同类型电厂的设计调试提供参考。

【关键词】 RB 逻辑 试验 优化

一、引言

机组辅机故障减负荷RB（RUN BACK）的基本功能是当机组在较高负荷运行状态由于某种原因造成部分重要辅机跳闸，导致锅炉及相关设备不能维持高负荷运行时，根据跳闸辅机的类型和锅炉的运行状况，自动计算出当前机组所能保证安全稳定运行的最大负荷，将此作为目标负荷协调各控制系统快速降低机组负荷，并保证机组运行参数在安全范围内变化，避免造成设备损坏或不必要的停机、停炉，保证机组的安全经济稳定运行，减少对电网的负荷冲击。RB 功能是一种机组工况剧烈变化的控制功能，其是否投运、或投运好坏直接影响机组的安全经济运行。因此，对其逻辑确定、参数设置以及MCS 各控制系统的要求都很高 。

二、主辅设备及系统简介

大唐宝鸡热电厂2×330MW燃煤机组，锅炉为上海锅炉厂制造的压临界、四角切圆燃烧方式、一次中间再热、单炉膛、全燃煤或煤油混烧、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢悬吊结构汽包锅炉。汽机主机设备由北重汽轮机厂提供，单轴、三缸、两排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机。

机组主要辅机配置：两台一次风机、两台空预器、两台引风机、两台送风机、五台中速辊式磨煤机、两台55%容量的汽动给水泵和一台30%的电动给水泵。

三、控制系统及RB控制逻辑

3.1 分散控制系统

大唐宝鸡热电厂用北京和利时公司生产的 MACSV 分散控制系统。实现基本控制功能，包括有：DAS（数据采集系统）、MCS（模拟量控制系统）、FSSS（炉膛安全监控系统）、SCS（顺序控制系统），DEH（汽轮机数字电液控制系统）采用由上海新华控制工程有限公司生产的XDPS-400。

3.2 RB控制系统的组成

RB控制方式实际是机组CCS（协调控制方式）的一部分，CCS是RB控制的管理层，实现机组RB的动作判定、机组的减负荷速率计算、机组的目标负荷计算、机组运行方式切换等功能；MCS、BMS（燃烧管理系统）、DEH（数字电液调节系统）是RB控制的执行层，实现快减负荷、切燃烧器、投油助燃等功能。

四、RB控制逻辑试验

4.1磨煤机RB试验

1、五台磨煤机运行，任意跳一台磨煤机机组不会触发RUNBACK。四台磨煤机运行，机组负荷稳定在200～330MW之间。2、机、炉主控、燃烧、给水、汽温和其它辅助控制系统自动全部投入。3、任意一臺磨煤机跳闸。机组从协调方式变为汽机跟随，在机跟随方式下机组处于定压运行，汽机主控维持当前压力，锅炉主控目标负荷指令自动下降到250MW可以带的负荷对应的燃料量（根据3台磨煤机最大允许出力估算），锅炉降负荷速率为50%/min。

4.2 送风机RB试验

1、机组负荷稳定在200～330MW之间。2、机、炉主控、燃烧、给水、汽温和其它辅助控制系统自动全部投入。3、任意一台送风机跳闸。机组从协调方式变为汽机跟随，在机跟随方式下机组处于定压运行，汽机主控维持当前压力，锅炉主控目标负荷指令自动下降到170MW可以带的负荷对应的燃料量（根据单台送风机最大允许出力估算），锅炉主控降负荷速率为75%/min。

4.3 引风机RB试验

1、机组负荷稳定在200～330MW之间。2、机、炉主控、燃烧、给水、汽温和其它辅助控制系统自动全部投入。3、任意一台引风机跳闸。机组从协调方式变为汽机跟随，在机跟随方式下机组处于定压运行，汽机主控维持当前压力，锅炉主控目标负荷指令自动下降到170MW可以带的负荷对应的燃料量（根据单台送风机最大允许出力估算），锅炉主控降负荷速率为75%/min。

4.4 一次风机RB试验

1、机组负荷稳定在200～330MW之间。2、机、炉主控、燃烧、给水、汽温和其它辅助控制系统自动全部投入。3、任意一台一次风机跳闸。机组从协调方式变为汽机跟随，在机跟随方式下机组处于定压运行，汽机主控维持当前压力，锅炉主控目标负荷指令自动下降到180MW可以带的负荷对应的燃料量（根据单台一次风机最大允许出力估算），锅炉主控降负荷速率为150%/min。

4.5 给水泵RB试验

1、机组负荷稳定在200～330MW之间。2、机、炉主控、燃烧、给水、汽温和其它辅助控制系统自动全部投入。3、 任意一台汽泵跳闸时，8秒内电泵未启，即触发汽动给水泵RUNBACK， 机组从协调方式变为汽机跟随，在机跟随方式下机组处于定压运行，汽机主控维持当前压力，锅炉主控目标负荷指令自动下降到180MW可以带的负荷对应的燃料量（根据单台汽泵最大允许出力估算），锅炉主控降负荷速率为150%/min。 4、任意一台汽泵跳闸时，8秒内电泵联启，即触发汽动给水泵RUNBACK（电泵勺管开到跳闸汽泵指令的1.05倍，最大到90%）， 机组从协调方式变为汽机跟随，在机跟随方式下机组处于定压运行，汽机主控维持当前压力，锅炉主控目标负荷指令自动下降到280MW可以带的负荷对应的燃料量（根据单台汽泵加电泵的最大允许出力估算），锅炉主控降负荷速率为50%/min。

五、RB工况特性分析及优化

当机组的 RB 动作时，运行工况恶化，重要参数波动较大，如炉膛压力、蒸汽温度、主汽压力、汽包水位等的变化幅度比较大。如果这些参数大幅度超限，有可能引起机组保护动作使机组停运，严重时有可能影响机组的寿命。因此，在机组RB 动作过程中保证机组的主要参数不越限，是设计RB 控制策略的首要考虑因素。

5.1 炉膛压力

磨煤机RB和给水泵RB， 由于磨的切除，锅炉燃烧大大减弱，炉膛烟气体积缩小，使炉膛产生较大的负压；一次风机RB ，由于一次风机跳闸，使一次风母管压力和运行磨的一次风量在一段时间内远远低于正常运行值，锅炉燃烧大大减弱，炉膛负压的负向变化较明显。送风机RB后由于不联动引风机，炉膛负压负向变化较其他RB更为明显。

5.2 主汽压力

在 RB 动作过程中，主汽压力同时受到两方面的作用影响。一是锅炉燃料量在RB 控制下迅速减少，从而使主汽压力显著下降。二是汽轮机调门在RB 控制下快速关小，从而减少汽轮机的进汽量，使主汽压上升。关小汽轮机调门和减少锅炉燃料量对主汽压力的影响正好相反，如果控制好两者的关系就可以使主汽压力在RB 动作过程中平稳变化。由于在RB 的情况下，投切燃烧器的逻辑是固定的，因此主要应控制好降负荷速率。如果降负荷速率选择合适，主汽压力是不会越限的。

5.3、蒸汽温度

在 RB 动作过程中，蒸汽温度同时受到几个因素的影响。一方面锅炉燃料量在RB 控制下迅速减少，使蒸汽温度显著下降。另一方面锅炉的上层燃烧器在RB控制下被快速切除，从而引起炉膛火焰中心下移，导致蒸汽温度下降。再一方面汽轮机调门在RB控制下快速关小，蒸汽流量下降，从而使单位重量蒸汽吸收的热量增加，导致蒸汽温度上升。综合各方面的因素对蒸汽温度的影响，在 RB 动作过程中使蒸汽温度下降的因素多于使蒸汽温度上升的因素。所以，只有控制好机组负荷的下降速率，才能将蒸汽温度控制在安全范围内。

5.4、汽包水位

在 RB 动作过程中，汽包水位要分两种情况进行分析，一种是给水泵跳闸引起的RB，另一种是其它重要辅机跳闸引起的RB。在给水泵跳闸后的 RB 动作过程中，由于汽包的进水量和蒸汽量严重不平衡，汽包水位会快速下降，如果稍微调整不当，就有可能导致汽包水位保护动作。在这种情况下只有快速地关小汽轮机调门和快速地减少锅炉的燃料量，才有可能维持汽包水位在安全范围内。在其它重要辅机跳闸后的 RB 动作过程中，与正常运行时一样，通过汽包控制系统就可以克服这种扰动，维持汽包水位在正常范围内变化。

六、机组运行后RB 控制策略暴露的问题

1、RB动作时，主汽压力设定值置为16Mpa。发生时RB 前主汽压力低于16Mpa时，为提高主汽压力调节门会不断关小甚至会引起调门全关；若在主汽压力和16Mpa ，调节器动作加快，汽压上升率超过定值时旁路动作，造成主汽压剧烈波动

2、机组各辅机实际出力与设计出力存在偏差，造成机组在重要辅机故障情况出力达不到设计值下不能及时调整运行工况，延误事故处理速度并可能造成MFT，导致恶性事故发生；

3、一次风、送引风机RB后，炉膛负压波动大。

4、燃料量RB 发生后，磨煤机的出力和给煤机的出力不匹配。

七、RB 逻辑优化控制方案

1、针对RB 发生前后压力波动的情况，对原控制方案中主汽压力设定值进行修改，发生RB 前若主汽压力大于16Mpa，则设定为当RB 发生后主汽压为16Mpa；若发生RB 前主汽压小于16Mpa，则将当时工况下主汽压力值减1 后作为RB 后的主汽压力设定值。避免負荷大幅下降的情况发生。

2、将重要辅机发生RB 的最低负荷（除给水泵外）根据实际辅机出力适当的减低了目标负荷，以提高辅机负荷适应性。

3、一次风机RB后，确认一次风机出口门和磨煤机出口门关严；减少一次风机跳磨煤机的时间，延迟发送一次风机RB时的送风量指令，使炉膛总风量下降变慢，保证炉膛负压稳定控制。

4、 限制给煤机出力，使磨煤机和给煤机出力相匹配。

八、结论

通过RB逻辑的分析、试验和优化，我厂1、2号机组发生RB 后机组负荷下降幅度明显降低，主汽压力、炉膛燃烧稳定，我厂机组安全性、经济性得以提高，也为同类型电厂调试和技术改进提供了参考经验。