660 MW燃煤机组一次风机跳闸的工况分析

缪水宝

(芜湖发电有限责任公司，安徽 芜湖 241009)

0　概　述

芜湖发电有限责任公司2号机组锅炉为超超临界、螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的螺旋炉膛的SWUP型锅炉。锅炉采用一次风机正压直吹式制粉系统，每台锅炉配置6台中速磨煤机。燃烧设计煤种时，5台磨煤机运行、1台备用。燃烧校核煤种时，运行6台磨煤机。锅炉配备2台动叶可调轴流式一次风机，额定功率为 2 500 kW。系统设计时，2台一次风机出力为700 MW，6台磨煤机的出力为810 MW(每台磨煤机的出力为135 MW)。汽轮机为超超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，最大出力为 709.872 MW，额定出力 为660 MW。锅炉的主要设计参数，如见表1所示。

表1锅炉主要设计参数

名称BMCRBRL过热蒸汽流量/(t·h-1)20911985过热蒸汽温度/℃585585过热蒸汽压力/MPa26.1526.03再热蒸汽流量/(t·h-1)16861596再热蒸汽进口压力/MPa5.345.05再热蒸汽出口压力/MPa5.134.85再热蒸汽进口温度/℃346340再热蒸汽出口温度/℃603603

2号机组采用单元制机、炉、电网络集中控制方式，控制系统为DCS。DCS采用I/A’S 系 统，实现机组数据采集(DAS)、模拟量调节(MCS)、顺序控制(SCS)、炉膛安全监控(FSSS)等功能。同时，还配置了小汽轮机电液控制系统(MEH)、汽轮机数字电液控制(DEH)、汽轮机危急跳闸(ETS)、汽轮机安全监控(TSI)、汽轮机旁路控制(BPS)、吹灰程控等系统，构架了完整的自动化控制系统。在机组协调控制系统中，设计有RB功能(减负荷功能)。

1　RB功能

当机组高负荷运行时，若由于某种原因造成部分重要辅机跳闸，导致机组不能维持高负荷运行时，RB控制功能将根据跳闸的辅机类型、故障程度及机组运行现状，自动计算当前机组保持安全运行的最大负荷，并依据最大负荷值，协调机组的各个控制系统，快速地降低机组负荷。而且，在快速减负荷过程中，将维持机组主要参数仍运行在安全范围内，不会引发机组保护动作，确保机组的稳定运行。RB控制功能的投运及控制方式，将直接影响机组的稳定运行。因此，RB控制的投用效果，也是考核机组控制性能的重要指标[1]。

2　RB控制的基本思路

2.1　控制特点

从控制过程分析，RB 控制属于机组联锁保护控制范畴。当机组辅机发生故障时，为防止故障扩大而联锁相关设备动作，是机组在异常工况下的负荷控制。因此，RB 控制既有负荷模拟量的控制性质，又具有联锁保护控制的开关量控制性质的复合控制系统[2]。

2.2　控制系统的组成

RB控制的系统的架构，如图 1 所示。 RB控制系统的逻辑、RB 控制方式、汽机主控以及锅炉主控，实际上是 MCS 的机组负荷协调控制系统中的一部分，可实现 RB 动作的判定、机组的减负荷速率计算、机组的目标负荷计算等功能。MCS、FSSS、DEH 是 RB 控制系统中的执行层，可实现快减负荷、切换燃烧器、投等离子等功能[3]。与MCS相关的子系统，是锅炉燃料量控制、给水流量控制、总风量控制等系统。

图1RB控制系统的架构

3　一次风机的RB逻辑回路

3.1　触发条件

若机组处于协调控制方式，且RB功能已投入。此时，若机组负荷指令大于350 MW、或有任1台一次风机跳闸，均形成一次风机RB的触发条件。

3.2　控制方法

当一次风机跳闸报警或一次风机RB报警，机组负荷目标值将降至350 MW，主汽压力按一定速率，下滑至压力目标值17 MPa。此时，将锅炉主控切为手动，按照250 t/min速率下滑，至RB动作后锅炉主控输出目标值。燃料主控将每台给煤机的给煤量，按输出量的上限值，闭锁22 s。给水主控及水燃比控制保持自动，并根据实际燃料量，计算给水流量。汽机主控保持自动运行方式。此时，机组的运行方式，由协调方式切换为汽机跟随方式(TF方式)。汽机主控由调节负荷，改为调节主汽压力。主汽压力的设定值自动切为实际压力与RB压力目标值的较大值，即当主汽压力实际值>RB动作时对应的压力目标值，主汽压力设定值跟踪主汽压力的实际值。当RB发生时，且磨煤机出力限制>辅机最大出力，RB跳磨煤机的顺序，为A、B、E磨煤机跳闸，最后仍保持3台磨煤机运行。跳闸磨煤机的间隔时间为10s(燃烧器的顺序，为前墙 A、F、D，后墙 B、E、C)。当RB被触发，且D磨煤机运行时，等离子电弧启动顺序为1→3→5→2→4→6。每隔2s，启动1台等离子电弧。在 RB过程中，汽机主控闭锁增加。 RB结束后，自动切换汽机主控至手动方式，机组进入基本方式运行。

在SCS执行程序中，也需按相关顺序进行。

(1)关闭已跳闸一次风机出口处的风门挡板。

(2)联动关闭空预器进、出口处的一次风门挡板。

(3)在风烟MCS的执行程序中，将跳闸一次风机的电动调阀超驰指令，设为零。

3.3　动作结束的条件

当RB发生40 s后，且负荷指令小于磨煤机的出力限制(3×135=405 MW)，可手动切除RB功能，此时，机组的运行方式切为基本方式。

4　一次风机RB的动作过程

4.1　跳闸过程

(1)在2017-06-27的11:26:45之前，2号机组的2A一次风机润滑油站内，1号油泵工作，2号油泵停运。2A一次风机润滑油站的压力，为0.7 MPa。

(2)即日的11:26:45，启动了2号机组2A一次风机润滑油站的2号油泵，此时1号油泵继续运行，2A一次风机润滑油站的压力，为0.7 MPa。

(3)时间到了11:26:49， 2号机组2A一次风机润滑油站的1号油泵停运(根据DCS组态逻辑，同侧一次风机的第2台润滑油泵运行,延时4 s后，停运第1台油泵)，由2号油泵接替运行。2A一次风机润滑油站的压力，为0.7 MPa。

(4)在11:26:53， 2号油泵运行，2A一次风机润滑油站压力，由0.7 MPa降至0.08 MPa，延时5 s后，2A一次风机跳闸。因2号油泵出力不够，油站压力低于0.1 MPa，从而触发2A一次风机跳闸。

(5)在11:26:59，一次风机RB。

4.2　RB动作前的机组工况

2017-06-27的11:26:57，机组的实际负荷为500.86 MW，主汽压力为20.31 MPa，燃料量为204.20 t/h，总风量1 925.25 t/h，炉膛负压为-186.37 Pa，给水流量为1381.49 t/h。锅炉的主控指令为198.25 t/h，汽机的主控指令为97.12%。机组为协调方式运行。控制系统的RB功能、AGC为投入状态，C、D、E、F磨煤机运行。

4.3　动作时参数的变化趋势

在11:27:00，将AGC切除，锅炉主控切为手动，汽机主控为自动，协调控制切除，机组运行方式为TF方式。实际负荷为500.38 MW，实际主汽压力为20.31 MPa，燃料量为204 t/h，总风量为1921.01 t/h，炉膛负压为-189.38 Pa，给水流量为1379.67 t/h，汽机主控指令为97%，锅炉主控指令为198.25 t/h。

在一次风机RB的动作过程中，机组主要参数的变化趋势，如图2所示。

1.锅炉主控2.燃料量3.实际负荷4.炉膛负压5.给水流量6.水燃比7. 一次风机RB8.一次风压

图2 机组RB时的参数变化

4.4　动作后主控输出及速率限制

(1)RB动作后，锅炉主控目标值= 辅机出力限制值/RB动作前机组实际负荷×RB动作前锅炉主控输出。RB动作前，锅炉主控输出值为198.25 t/h，辅机出力限制值为350 MW，机组实际负荷为500.86 MW。由此得出，在11:27:16时，锅炉主控输出值目标值为350/500.86×198.25=138.54 t/h，与锅炉主控实际输出值140.12 t/h基本吻合。由此说明，在RB动作过程中，系统的逻辑运算正常。

(2)一次风机RB的速率为250 t/min。一次风机RB动作后，锅炉主控输出值由198.25 t/h降至140.12 t/h，降值为58.13 t/h。粗略计算为58.13/250=13.95 s。从图2可知，从RB发生到锅炉主控输出值为140.12 t/h，所需时间约为15 s。下降速率与正常值较为吻合，说明逻辑动作正确。

4.5　动作后等离子电弧的启动

一次风机RB发生时，运行的磨煤机为2C、2D、2E、2F，2A、2B磨煤机为停运备用。磨煤机的出力限制为540 MW，大于辅机最大出力限制(350 MW)。在11:27:00，磨煤机2E跳闸。2E磨煤机冷风及热风隔绝门、热风调整门、2E磨煤机出口煤粉排出阀的关闭动作正常。此时，运行的磨煤机为2C、2D、2F，停运的磨煤机为2A、2B、2E。因磨煤机停运数量≥3台，RB动作。当RB发生时，2D磨煤机正在运行。从11:27:06开始，按等离子序号1→3→5→2→4→6，每隔2s，启动1台等离子电弧。

4.6　RB动作结束

在11:29:33，启动了2A一次风机，实际负荷为465.48 MW，主汽压力为18.43 MPa，燃料量为143.2 t/h，总风量为1 498.54 t/h，炉膛负压为-220.31 Pa，给水流量为1 052.08 t/h，锅炉主控指令为140.12 t/h，汽机主控指令为96.59%。在11:29:36， 汽机主控切除自动，机组进入基本方式运行，一次风机RB结束。RB的动作过程，历时155 s。

4.7　动作时机组参数的变化

在一次风机RB过程中，机组的主要参数变化，如表 2 所示。

表22A一次风机RB时机组的主参数

控制参数最低最高实际负荷/MW465.48500.23燃料量/(t·h-1)143.2204.1总风量/(t·h-1)1491.92034.9一次风压/kPa5.257.11炉膛负压/Pa-809.3-220.3主汽压力/MPa18.4320.31主汽温/℃565.69575.76再热汽温/℃578.59585.63给水流量/(t·h-1)1052.081416.32过热度/℃5.3511.21水燃比7.36959.5069负荷指令/MW466.1500.6

5　RB动作后系统的相关控制

5.1　炉膛负压的变化

(2)RB动作前，2台引风机电动调阀均处于自动状态，其中2A引风机电动调节阀的开度指令，为44.58%，反馈值为44.91%。2B引风机电动调节阀的开度指令，为48.58%，反馈值为49.10%。炉膛负压为-189.38 Pa，炉膛负压的设定值为-74.98 Pa。2A引风机电流为279.35 A, 2B引风机电流为279.83 A。

(3)在11:26:58，2A一次风机跳闸后，一次风机RB动作，一次风压由8.1 kPa降至5.3 kPa。在11:27:00，一次风机RB跳2E磨煤机。在11:27:05，燃料量从204 t/h降至154.42 t/h，由于一次风压迅速下降，因此，燃料量也迅速减少，使炉膛内燃烧工况劣化，导致负压急剧下降。在11:27:26，炉膛负压最低降至-808.83 Pa，此时，2A引风机电动调节阀的开度指令，为34.11%，反馈值为35.25%。2B引风机电动调节阀的开度指令，为38.11%，反馈值为38.34%。炉膛负压的设定值，为-74.98 Pa。2A引风机电流下降至209.25 A, 2B引风机电流下降至211.65 A,随后，在PID自动调节的作用下，炉膛负压逐渐上升趋于稳定。

5.2　总风量的变化

(1)RB动作前，总风量调节系统处于自动状态，2A送风机电动调节阀的开度指令，为29.96%，反馈值为30.17%。2B送风机电动调节阀的开度指令，为29.96%，反馈值为29.42%。总风量为1 925.25 t/h，总风量的设定值，为1 855.66 t/h。

(2)2A一次风机RB动作后，氧量修正系数始终稳定在1.149 8。总风量的设定值，由1 855.66 t/h降至1 428.14 t/h。2A、2B送风机电动调节阀均处在自动状态。在PID调节作用下，2A送风机电动调节阀的开度指令，由29.96%降至18.03%，反馈值从30.17%降至18.20%。2B送风机电动调节阀的开度指令，由29.96% 降至18.03%，反馈值从29.36%降至17.30%。总风量由1927.11t/h降至1494.39t/h后，才趋于稳定。

5.3　主蒸汽温和再热汽温及给水的变化

(1)主蒸汽温度由576.34℃降至566.68℃、左侧再热汽温由584.80℃降至578.69℃、右侧再热汽温由578.94℃降至566.68℃，主蒸汽温度、再热汽温的变化幅度，均在正常运行范围。

(2)主汽压力由 20.31 MPa 降至18.43 MPa，并逐渐趋于稳定。

(3)RB动作的时间，从11:26:59至11:29:34，在这段时间内，锅炉主控从198.25 t/h降至140.12 t/h。给水控制一直处在自动状态。焓值由2 552.32 kJ/kg升至2 569.18 kJ/kg。一级过热器减温器前的蒸汽温度，由409.44℃降至405.39℃。给水流量的设定值，由1 356.05 t/h降至906.68 t/h，在给水控制PID调节作用下， 2A小机的转速，由4 636.84 r/min降至4 247.60 r/min，2B小机转速由4 633.28 r/min降至4 238.71 r/min，给水流量由1 382 t/h降至1 060 t/h。给水流量下降约320 t/h。随后，在PID调节作用下，给水流量慢慢趋于稳定。

(4)过热度由8.84℃升至11.18℃，然后降至6.08℃。过热度随之上升后又下降，主要是由于炉膛内存在大量蓄热所致，经迅速增加给水量后，温度开始回落。

(5)水燃比由6.808 2升至9.506 9，然后又下降至7.369 5。由于燃料量减得较快，而给水量的下降相对较慢，所以，在RB过程中，水燃比略微有所上升，再慢慢趋于稳定。

5.4　一次风压及磨煤机风量的变化

(1)2A一次风机RB动作后，一次风压的设定值，为8.2 kPa，一次风压的测量值，由8.136 9 kPa降至 5.25 kPa。将2A一次风机电动调节阀的指令超驰，设为关，反馈值迅速降为零。在11:27:01，2A一次风机电流由118.68 A降至零。2B一次风机电流由119.34 A升至184.04 A。2B一次风机电动调节阀一直处在自动状态。根据一次风自动控制逻辑，在11:27:05， 2B一次风机电动调节阀的开度指令，由58.29%上升至80%(开度上限闭锁位)。在11:27:11，反馈值从57.76%升至79.44%。在11:27:28，手动调节2B一次风机电动调节阀，此时，设定一次风的压力跟踪值，为6.78 kPa。在11:31:29，手动缓慢打开2A一次风机电动调节阀。在11:35:52，将 2A一次风机电动调节阀投自动。在11:35:54，将2B一次风机电动调节阀投自动。2A一次风机电流为103.10 A，2B一次风机电流为103.17A。一次风压设定值为8.3 kPa。在PID调节作用下，一次风压最终稳定在8.3 kPa。在一次风机启动过程中，2台风机未出现超电流或失速等现象。

(2)在11:26:58，2C、2D、2E、2F磨煤机进口处的一次风压参数，分别为6.656 3 kPa、5.741 3 kPa、6.833 8 kPa、5.695 9 kPa。在11:27:05，2C、2D、2E、2F磨煤机进口处一次风压被降至最低，分别为4.245 4 kPa、3.61 kPa、4.196 8 kPa、4.116 2 kPa。由于2A一次风机跳闸，2B一次风机电动调节阀，通过平衡回路超驰开至闭锁位 80%，才使磨煤机进口一次风压缓慢回升，并逐渐趋于稳定。

(3)在11:27:00，RB跳闸2E磨煤机，RB联关2E磨煤机冷风和热风隔绝门、热风调整门以及2E机出口煤粉排出阀。在RB动作过程中，3台运行磨煤机进口一次风量最低降至90.55 t/h，在DCS逻辑设计中，磨煤机进口一次风量报警值和磨煤机进口一次风量低跳闸值，分别为≤71.46 t/h和≤65 t/h。在RB动作过程中，运行中的磨煤机进口一次风量，均没有达到报警值和跳闸值。

6　结　语

在RB动作过程中，机组的CCS控制方式，从协调自动切为TF方式，并使负荷指令自动跟踪实际值。压力设定值自动切为实际压力与RB压力目标值的较大值。经验证，锅炉主控目标值与实际锅炉主控的输出值一致。RB动作后，机组控制系统能及时作出响应，各系统的运行正常，动态特性良好，主控系统及设备能够满足RB动作的要求[4]。由于控制系统中RB功能的投入，避免了停机事故的发生，也减少了因辅机跳闸导致机组的MFT，提高了机组自动化运行的水平。

参考文献：

[1] 尹峰，朱北恒，项谨，罗志浩.火电机组全工况自动 RB 控制策略的研究与应用[J]. 浙江电力，2008，27(4)：5-8.

[2] 王永建.火电厂热工保护原理及应用[M]. 北京：中国电力出版社，2009.

[3] 张磊.浅析荆门热电厂 600 MW 超临界机组 RB 动作策略[J]. 华中电力，2011，24(5)：17-19.

[4] 田均明，吴经.600 MW超临界机组直流炉RB试验研究[J]. 河南电力，2006(4)：13-14.

简讯

我国将打造核电“巨无霸”

据美国《华尔街日报》网站报道，中国将对两家大型核能企业实施合并。此举旨在推动我国国有企业的发展，并打造一家在其他国家更有竞争力的核电集团。中核集团是一家开发和生产核能的企业，而中核建集团是一家建设核电站的企业。合并后，新集团将拥有大约 1000 亿美元的资产和超过 14 万名员工。报道称，这两家企业的合并程序，在 2017 年 3 月就已启动。当时，双方上市子公司的有关人员均表示，其母公司正在计划重组。

摘自上海电气电站设备有限公司电站辅机厂技术部《信息简讯》第232期