二次再热超超临界机组RB控制策略分析

张 薇

(华东电力设计院有限公司，上海 200063)

二次再热超超临界机组RB控制策略分析

张 薇

(华东电力设计院有限公司，上海 200063)

对于分散控制系统(Distributal Control System, DCS)控制的大型机组来说，控制系统要完成机组的稳定负荷控制、变负荷控制以及主要辅机故障工况下的快速减负荷控制。因此，机组指令控制系统必须适时监视风、水、煤系统的运行状况，一旦检测到机组主要辅机出现跳闸，控制系统必须要以特定的控制方式、特定的机组负荷变化率、特定的机组目标负荷发出快速减负荷指令，适时地控制机组的负荷、压力、温度，完成辅机故障减负荷(RUNBACK, RB)功能。本文介绍机组辅机故障甩负荷RB功能。对泰州电厂二期辅机故障减负荷(RB)控制策略及逻辑进行分析。

RB；控制策略；二次再热；超超临界。

机组主要辅机在运行中跳闸是突发事件，此时若仅靠运行人员操作，由于操作量大、人为因素多，不能确保机组安全运行。因此RUNBACK功能是否完善是衡量协调控制系统(Coordination Contral System, CCS)设计重要指标。RUNBACK(快速减负荷)功能是指机组的重要辅机出现异常和故障情况下负荷指令和燃料量快速反应，以保证机组继续安全运行。一旦发生RUNBACK系统包含的某一辅机故障，机组主要热工自动控制系统相互配合，将机组负荷快速安全降低到机组实际所能达到的最大数值上稳定运行。机组RB功能正常投入对于提高机组可利用率、机组效率、可靠性以及寿命管理都有着非常重要的意义。

1　辅机故障甩负荷RB功能

RB是指机组正常运行时，如果出现锅炉或汽轮机的重要辅机事故跳闸或辅机的出力不足以支持现有的机组负荷时，机组将自动减负荷。锅炉输入指令将会按照预先设定的速率快速下降，下降速率根据跳闸辅机的种类不同而有所不同。锅炉输入指令将一直下降到剩余运行辅机所能允许的负荷水平为止。如果不进行上述处理，机组将不能继续稳定运行。

发生RB时，为了使锅炉输入指令快速下降，锅炉侧的相应子控制回路(如给水、燃料量、风量和炉膛压力等)均应在自动控制方式，给煤机出力为RB状态下目标负荷对应的燃料量。此外，为了防止由于锅炉输入指令变化造成主蒸汽压力波动太大，还需要将汽轮机主控投入自动方式，汽轮机侧通过汽轮机主控维持RB目标负荷对应的滑压曲线蒸汽压力，以达到快速稳定主蒸汽压力的目的。如果控制系统具有汽轮机数字电液控制系统(Digital Electric Hydraulic Control, DEH)RB接口逻辑，则根据主蒸汽压力设定值与其压力偏差调节汽轮机调节阀开度。

RB发生后，锅炉输入指令BID将在锅炉输入方式下，以预先设定的目标值和变化率来减少，这时机炉协调控制方式将退出。

所有机组RB的控制功能基本上都由模拟量控制系统(MCS)和燃烧器管理系统(BMS)共同实现。BMS根据RB控制要求调节燃料量。通常，在MCS中包括RB信号生成、状态结束逻辑、机组最大出力计算、目标负荷对应燃料量计算、协调控制方式切换、主蒸汽压力控制方式切换、负荷/压力关系曲线设置、主(再)蒸汽温度下降速率计算(用于闭锁主蒸汽压力设定值的变化)、送/引风机挡板前馈量计算、防止送/引风机电机过电流闭锁开逻辑、RB发生后屏蔽各子系统(送风、引风、一次风、给水)控制信号偏差大切换至手动控制方式逻辑、机炉负荷闭锁减指令屏蔽逻辑、过(再)热器减温调节阀及关断阀控制回路的强制关闭逻辑等RB控制回路。

2　辅机故障甩负荷RB控制策略

泰州电厂二期工艺系统配置为：该机组锅炉制粉系统采用中速磨煤机正压直吹式制粉系统，每炉配6台磨煤机，其中5用1备。锅炉送风机、一次风机、引风机各按2×50%配置。主给水泵采用2台50%容量同轴汽动给水泵。当机组运行中，主要辅机发生跳闸并且机组的实际负荷大于机组最大负荷限制时，主控系统将产生RUNBACK信号，使机组负荷快速减到还在运行的辅机所能承担的负荷即机组的最大负荷限制下。本系统考虑了锅炉给水泵、送风机、引风机、一次风机、空预器、燃料、快速减负荷(Fast Cut Back, FCB)引起的RUNBACK。

2.1RUNBACK投入允许条件

机组负荷大于50%；燃料主控自动；给水主控自动。

2.2RUNBACK复位条件

RB有手动和自动两种复归方式。RB复归后，机组恢复至正常TF方式，锅炉主控恢复手动控制。一般而言，负荷和压力的双重稳定才算RB结束。RB触发逻辑见图1。

(1) 手动复位条件：RB动作3 min后(主汽压力稳定)；无RB条件存在后才允许复归。

(2)自动复位条件：RB动作3 min后且实际功率与目标值偏差小于30MW；主燃料跳闸(Main Fuel Trip, MFT)动作；RB动作10 min后；燃料主控手动状态。

2.3RB工况

机组快速减负荷共设以下6路RB工况。

(1)一次风机RB：当一台一次风机跳闸时，若机组负荷设定值大于单台一次风机所能带的最高负荷限值时，则引发RB工况。

(2) 送风机RB：当一台送风机跳闸时，若机组负荷设定值大于单台送风机所能带的最高负荷限值时，则引发RB工况。

(3) 引风机RB：当一台引风机跳闸时，若机组负荷设定值大于单台引风机所能带的最高负荷限值时，则引发RB工况。

(4) 汽动给水泵RB：当一台汽动给水泵跳闸时，若机组负荷设定值大于单台汽动给水泵所能带的最高负荷限值时，则引发RB工况。

(5)磨煤机RB：当机组负荷设定值大于所有在运行的磨煤机所能带的最高负荷时，引发RB工况。

图1　RB触发逻辑

(6)空预器RB：当一台空预器跳闸时，若机组负荷设定值大于单台空预器所能带的最高负荷限值时，则引发RB工况。

2.4RB目标值

各辅机最大可能出力经小值选择器得到RB目标值，即RB后机组所能承担的负荷。该值是所有辅机最大可能出力中最小的一个，它是影响机组出力的“瓶颈”。当RB触发之后，当时机负荷指令大于该指令时，必须将负荷指令下降到该值或以下，才能保证机组的稳定运行。RB目标负荷逻辑见图2，参数设定见表1。

表1　RB工况下主要辅机最大出力及RB速率

2.5RB甩负荷速率

不同辅机跳闸要求不同的甩负荷速率，若同时有几种辅机故障跳闸，则RB速率是各辅机RB速率中最大的一个，RB甩负荷速率逻辑见图3，参数设定见表1。

2.6RB动作回路

(1)机组由CCSMODE切为TFMODE，负荷指令(LDCOUT)跟踪实际功率(SELMW)。

(2)锅炉指令(BMOUT)跟踪机组最大允许出力(即RB目标负荷LDCOUT3)，快速减燃料。

(3) DCS发送主汽压力控制方式请求至DEH，DEH切为初压方式，主汽压力设定值为LDCOUT3经速率限制后的滑压曲线。

(4) RB动作发一个脉冲，迫使主汽压力设定跟踪主汽压力；(RB发生瞬间，主汽压力大于主汽压力设定值，TF模式下主汽门会开大，负荷瞬间不降反增)。

(5)停止热值校正回路(BTU)。

(6)停止氧量控制回路。

(7) RB后降负荷：燃料指令中风量修正系数放大至1.2(正常为1.1)，保证燃料指令是锅炉降负荷后的指令马上减燃料；风量指令中风量修正系数缩小至0.8(正常为0.9)，保证风量指令是由锅炉降负荷后的指令；确保降负荷时先减燃料再减风。

图2　RB目标负荷逻辑

图3　RB甩负荷速率逻辑

(8)按照F，A，E的顺序每隔10 s(给水泵RB每隔8 s跳一台磨，一次风机和FCB产生的RB每隔5 s跳一台磨)停一层煤燃烧器，直到运行的给煤机少于4层。一次风机RB，一次风压变化很大(11.6 kPa降至6.3 kPa)，要求快速跳磨减少燃料。

RB跳磨后延时20 s关对应磨的密封风门；(延时的作用是RB跳磨后管路中仍有煤粉，马上关闭可能出现漏粉)

(9)磨煤机停止且一次风RB关闭对应磨冷风门、混合风门、出口门；(一次风机跳后，对风量和风压影响很大，要求关闭通路)。

2.7抑制积分饱和回路

空预器、送引风、一次风RB发生后，跳闸风机自动回路切手动，调节指令降为0并按一定的速率将指令加至运行风机一侧，直到运行风机指令达到最大出力(一次风和送风为77%，引风为90%)达到积分饱和。当负荷下降，被调量回头能快速消除积分饱和，使PID快速动作，在送风控制、引风控制、一次风控制回路中加入抑制积分饱和回路，当条件满足时发一个脉冲跟踪最大出力的一半。抑制积分饱和条件：

(1)仅一台风机运行。

(2)仅一台风机投入自动。

(3)风机调节指令达到最大出力。

(4)PID输出加前馈达到最大出力的一半。

2.8给水泵、一次风机超驰控制

在给水泵RB及一次风机RB控制中，要求单台运行的给水泵快速增加出力，快速打开单台运行的一次风机调节机构维持一次风母管压力，避免运行磨煤机跳闸。通常，采用调节器输出指令或执行机构开度反馈设计的平衡逻辑对RB发生后单台运行的给水泵、一次风机执行机构进行超驰控制。另外，有些机组采用调节器状态切换控制方式，在RB发生时调节器输出，以固定开度指令快速开启单台运行的给水泵、一次风机执行机构。

3　结语

协调控制系统中RB功能和协调一样，是机组各生产环节的能量及质量的全面控制，主要起到稳定机组运行，部分提升机组经济性和安全性的作用，在实际应用中因为工况的差异，需要采用不同的控制方案和控制参数以满足实际对象的不同特性。泰州电厂二期协调控制系统中RB功能正常投入，可以实现锅炉与汽机的能量平衡，保证机组安全经济稳定运行，对于提高机组可利用率、机组效率、可靠性以及寿命管理都有着非常重要的意义。

[1] 赵志丹，等．火电机组RB控制策略及其试验中应注意的问题[J]．热力发电，2010，39(6)．

[2] 陈小强，罗志浩，尹峰．超超临界1000MW机组RB控制策略分析及优化[J]．热力发电，2010，39(7)．

[3] 白平会，等．CCS/RB逻辑功能在机组控制策略中的优化[C]//2010全国发电厂热工自动化专业会议论文集，2010．

RB Control tactic Analysis of Double Reheat Ultra-supercritical Unit in Power Plant Tai Zhou

ZHANG Wei
(East China Electric Power Design Institute Co., Ltd., Shanghai 200063, China)

For large-scale units, the tasks of DCS control system include load stability control, load change control and RUNBACK function as the main auxiliary equipments runs wrong. Therefore, unit control system must monitor the operation condition of the wind, water, coal system. Once the trip of the main auxiliary equipments detected, the control system must set out RB co mmand to control the unit's load, pressure and temperature with certain control strategy, load rate and target load. This paper introduces the RB function, and analyses the control strategy and logic of RB function.

RB; control strategy; double-reheat; ultra-supercritical.

TM621

A

1671-9913(2016)05-0012-05

2016-02-17

张薇(1988- )，女，内蒙古人，硕士，工程师，从事电厂热工控制设计工作。

国家科技支撑计划2012BAA12B01