張 恒，李志剛,唐宜強(qiáng)

（1.神華河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 061113；2.山東魯能控制工程有限公司，山東 濟(jì)南 250021；3.華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204）

0 引言

RB是英文Runback的縮寫，RB保護(hù)即鍋爐快速減負(fù)荷保護(hù)。當(dāng)機(jī)組在某個(gè)較高的負(fù)荷水平上運(yùn)行時(shí)，由于機(jī)組的主要輔機(jī)（送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、爐水泵、磨煤機(jī)和給水泵等）故障，部分退出運(yùn)行時(shí)，機(jī)組不能繼續(xù)維持原來的負(fù)荷水平，此時(shí)，為了能使機(jī)組繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)該主動(dòng)、快速降低負(fù)荷指令。當(dāng)鍋爐指令降到輔機(jī)允許的最大出力或RB動(dòng)作一定時(shí)間后，自動(dòng)結(jié)束RB。在降負(fù)荷過程中，要求機(jī)組的主要運(yùn)行參數(shù)能自動(dòng)在安全范圍內(nèi)變化，而不會(huì)引起機(jī)組保護(hù)動(dòng)作。

1 RB邏輯分析

鍋爐是SG2028/17.5-M909亞臨界、一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐。鍋爐采用四角切圓燃燒方式，主要輔機(jī)包括：6臺(tái)HP-983型直吹式中速磨煤機(jī)，3臺(tái)爐水循環(huán)泵，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，2臺(tái)空預(yù)器，2臺(tái)汽泵，1臺(tái)可帶30%鍋爐額度負(fù)荷的電泵。汽輪機(jī)為N600-16.7/537/537四缸四排汽、單軸、凝汽式、中間再熱汽輪機(jī)。主控DCS采用西門子的TXP控制系統(tǒng)。

1.1 RB邏輯

1.1.1 RB激活回路

設(shè)計(jì)給煤機(jī)RB（也稱磨煤機(jī)RB、制粉系統(tǒng)RB）、送風(fēng)機(jī)RB、引風(fēng)機(jī) RB、一次風(fēng)機(jī) RB、爐水循環(huán)泵RB、空預(yù)器RB、給水泵RB（包括汽動(dòng)給水泵RB、電動(dòng)給水泵RB）共7種RB形式。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷指令大于360 MW，機(jī)組燃料主控投入自動(dòng)的情況下，當(dāng)前運(yùn)行輔機(jī)最大允許出力小于當(dāng)前負(fù)荷指令時(shí)，觸發(fā)RB。

1.1.2 最大允許出力計(jì)算回路

最大允許出力計(jì)算回路用于計(jì)算當(dāng)前運(yùn)行各輔機(jī)的最大出力，并相互間比較取小，從而確定降負(fù)荷的目標(biāo)值。表1為各單個(gè)輔機(jī)的最大出力值，即最大帶負(fù)荷百分?jǐn)?shù)。給煤機(jī)投入自動(dòng)時(shí)，出力值按20.83%計(jì)算，不投自動(dòng)時(shí)，按實(shí)際出力折算成負(fù)荷百分?jǐn)?shù)計(jì)算；電泵平時(shí)處于備用狀態(tài)，只在汽泵故障時(shí)啟動(dòng)，由于啟動(dòng)后不能迅速達(dá)到滿出力，因此在RB時(shí)按20%出力值計(jì)算；除給煤機(jī)（磨煤機(jī)）外的其它輔機(jī)只要運(yùn)行，無論投自動(dòng)與否，均按表中數(shù)值計(jì)算。

表1 單個(gè)輔機(jī)的最大出力值

表中數(shù)據(jù)可以看出：在額度負(fù)荷600 MW時(shí)，至少需5臺(tái)給煤機(jī)、兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)爐水泵、兩臺(tái)空預(yù)器、兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行。

1）如果引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、汽動(dòng)給水泵均2臺(tái)在運(yùn)行，其中的1臺(tái)發(fā)生故障跳閘，剩余的1臺(tái)最大可帶330 MW（600 MW×55%）負(fù)荷，所以這些設(shè)備發(fā)生RB的目標(biāo)值為330 MW。

2）如果爐水循環(huán)泵3臺(tái)在運(yùn)行，其中1臺(tái)跳閘，剩余兩臺(tái)可帶負(fù)荷600 MW×55%×2=660 MW，仍能滿足帶600 MW負(fù)荷，將不會(huì)觸發(fā)RB；如果爐水循環(huán)泵3臺(tái)中兩臺(tái)跳閘，剩余的1臺(tái)可帶330 MW（600 MW×55%）負(fù)荷，將會(huì)觸發(fā) RB，RB 的目標(biāo)值為330 MW。

3）如果在機(jī)組運(yùn)行中5臺(tái)磨煤機(jī)中有1臺(tái)跳閘，剩余4臺(tái)磨煤機(jī)可帶負(fù)荷499.92 MW（600 MW×20.83%×4）， 將會(huì)觸發(fā) RB，RB 的目標(biāo)值為499.92MW。如果2臺(tái)磨煤機(jī)跳閘，剩余3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行可帶 374.94 MW（600 MW×20.83%×3），依此類推。

以上是單類輔機(jī)所能帶的負(fù)荷，如果是多種輔機(jī)故障，如500 MW時(shí)，由于一次風(fēng)機(jī)跳閘后一次風(fēng)流量低導(dǎo)致磨煤機(jī)同時(shí)發(fā)生跳閘，還剩余1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)和2臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，此時(shí)，機(jī)組RB后降負(fù)荷目標(biāo)值是600 MW×55%×1=330 MW和600 MW×20.83%×2=249.96 MW中取小，即249.96 MW。所以在RB中，輔機(jī)最大允許出力計(jì)算回路結(jié)果是就是所余輔機(jī)的最大出力相互比較后取小。

1.1.3 RB速率限制回路

在機(jī)組在協(xié)調(diào)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，機(jī)組負(fù)荷指令的變化受所設(shè)變化速率的影響（變化速率為運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定，一般在0～9 MW左右）。當(dāng)機(jī)組發(fā)生RB動(dòng)作時(shí)，機(jī)組負(fù)荷指令不應(yīng)受運(yùn)行人員所設(shè)變化速率的制約，要以較大的速率迅速到達(dá)目標(biāo)值。機(jī)組在降負(fù)荷過程中將會(huì)對(duì)主汽壓力、主汽溫度、汽包水位等造成影響，如何控制降負(fù)荷速度使這些主要參數(shù)變化在安全可控范圍內(nèi)，是RB保護(hù)能否起到保護(hù)機(jī)組安全的根本。本廠送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)、爐水循環(huán)泵、一次風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、給水泵RB動(dòng)作后的降負(fù)荷速率設(shè)置為50%×600 MW/min。經(jīng)過動(dòng)態(tài)試驗(yàn)以及實(shí)際案例證明，RB發(fā)生后降負(fù)荷速率是與機(jī)組特性匹配的。

RB邏輯示意圖1所示。

1.2 RB觸發(fā)后機(jī)組動(dòng)作情況

RB觸發(fā)后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有下列動(dòng)作：

1）機(jī)組在協(xié)調(diào)方式發(fā)生RB后，機(jī)組運(yùn)行于汽機(jī)跟隨方式（TF），主汽壓力采用滑壓控制方式。

圖1 RB邏輯示意圖

2）汽機(jī)主控在手動(dòng)的情況下發(fā)生RB時(shí)，DEH將不接受自動(dòng)降負(fù)荷指令，只能由運(yùn)行人員手動(dòng)降負(fù)荷。

3）鍋爐主控切手動(dòng)，燃料主控切手動(dòng)，所有給煤量控制切手動(dòng)，過熱、再熱減溫水調(diào)門保護(hù)關(guān)閉，切手動(dòng)。

4）除給煤機(jī)外的其它輔機(jī)RB時(shí)，給煤機(jī)從上層往下層依次跳閘，剩余三臺(tái)運(yùn)行。

5）在汽泵運(yùn)行，電泵熱備用時(shí)，要求電泵勺管在60%位置。發(fā)生汽泵RB后，另一臺(tái)汽泵自動(dòng)加轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速，電泵以60%的速度聯(lián)啟，由運(yùn)行人員控制電泵上水量。

機(jī)組在RB觸發(fā)后，盡量不人為干預(yù)，在RB經(jīng)過60 s自動(dòng)復(fù)位后，再進(jìn)行人為調(diào)整，在RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中，RB動(dòng)作后120 s內(nèi)，不進(jìn)行人為干預(yù)，效果很好。如果RB動(dòng)作后，工況惡劣，運(yùn)行人員可以手動(dòng)復(fù)位RB，然后進(jìn)行調(diào)整。

1.3 RB邏輯存在的問題

在機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，RB邏輯對(duì)大部分輔機(jī)跳閘都能很好的處理，但對(duì)制粉系統(tǒng)堵煤工況的處理則存在一定的難度。

工況一：如圖2所示，負(fù)荷在606 MW，1～4號(hào)、6號(hào)給煤機(jī)均在自動(dòng)方式運(yùn)行，6號(hào)給煤機(jī)發(fā)生堵煤，煤量由49.7 t/h突降到1.4 t/h，總煤量由247.1 t/h突降到203.9 t/h。6號(hào)給煤機(jī)未解除自動(dòng)時(shí)，6號(hào)給煤機(jī)出力按20.83%計(jì)算，給煤機(jī)總出力為：5×20.83%×600=624.6 MW，未觸發(fā)RB；6號(hào)給煤機(jī)人為解除自動(dòng)后，6號(hào)給煤機(jī)出力按實(shí)際煤量計(jì)算，幾乎為零，給煤機(jī)總出力為：4×20.83%×600=500 MW<606 MW，觸發(fā)RB，機(jī)組由CCS方式切換到TF方式，所有給煤機(jī)切為手動(dòng)方式運(yùn)行，機(jī)組以500 MW為目標(biāo)值快速降負(fù)荷。

工況二：如圖3所示，負(fù)荷在590 MW時(shí)，1～5號(hào)給煤機(jī)運(yùn)行，1號(hào)、3～5號(hào)給煤機(jī)自動(dòng)，2號(hào)給煤機(jī)手動(dòng)。2號(hào)給煤機(jī)發(fā)生堵煤，煤量由43.1 t/h突降到2.6 t/h，總煤量由240.3 t/h突降到204.6 t/h，2號(hào)給煤機(jī)出力幾乎為零，此時(shí)給煤機(jī)的總出力約為：4×20.83%×600=500 MW<590 MW，觸發(fā) RB，機(jī)組由CCS方式切換到TF方式，所有給煤機(jī)切為手動(dòng)方式運(yùn)行，機(jī)組以500 MW為目標(biāo)值快速降負(fù)荷。在RB動(dòng)作后10 s之內(nèi)，2號(hào)給煤機(jī)入口堵煤現(xiàn)象消失，又有了41.1 t/h的煤量，導(dǎo)致鍋爐出力大于汽機(jī)出力，造成主汽壓力從16.5 MPa升高到18.0 MPa，系統(tǒng)超壓，同時(shí)，機(jī)組負(fù)荷發(fā)生了502.8～631.2 MW的波動(dòng)。

由曲線可知，給煤機(jī)堵煤時(shí)，給煤量會(huì)突然下降，而熱風(fēng)下降緩慢，RB動(dòng)作后由于風(fēng)煤比失調(diào)，磨煤機(jī)入口溫度急劇升高，極易產(chǎn)生制粉系統(tǒng)爆炸的隱患，所以在此情況下要及時(shí)投入磨煤機(jī)消防蒸汽，并手動(dòng)全開磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，在磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)節(jié)門全開后，再手動(dòng)關(guān)閉磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門（實(shí)踐證明，磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)節(jié)門全開時(shí)風(fēng)量在70 t/h以上，不會(huì)觸發(fā)磨煤機(jī)風(fēng)量低于58 t/h跳閘的保護(hù)條件）。若磨煤機(jī)出口溫度四個(gè)點(diǎn)均值達(dá)到110℃，保護(hù)跳磨條件拒動(dòng)時(shí)，手動(dòng)停運(yùn)該磨煤機(jī)，以防止制粉系統(tǒng)爆炸。同時(shí)為了避免給煤機(jī)堵煤RB發(fā)生后壓力突升導(dǎo)致主汽超壓，目前的做法是：

圖2 給煤機(jī)在自動(dòng)位時(shí)發(fā)生堵煤

圖3 給煤機(jī)在手動(dòng)位時(shí)發(fā)生堵煤

1）如果發(fā)生堵煤的給煤機(jī)在自動(dòng)位，則先手動(dòng)降負(fù)荷，將負(fù)荷降低到不會(huì)觸發(fā)RB的負(fù)荷指令后，將該給煤機(jī)切除自動(dòng)，并將給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令手動(dòng)減到最小，保持最低煤量走盡堵煤。

2）如果發(fā)生堵煤的給煤機(jī)在手動(dòng)位，在發(fā)生RB后，及時(shí)將堵煤的給煤機(jī)直接停運(yùn)，同時(shí)控制磨煤機(jī)出口溫度。在RB動(dòng)作結(jié)束，各工況穩(wěn)定正常后，再在給煤機(jī)最低轉(zhuǎn)速下，啟動(dòng)給煤機(jī)走盡堵煤。

1.4 改進(jìn)建議

一旦某一臺(tái)給煤機(jī)發(fā)生堵煤（如果沒有堵煤信號(hào)，則可用給煤機(jī)的指令和反饋偏差大來判斷），則應(yīng)把其先自動(dòng)強(qiáng)制切至手動(dòng)位，并讓其指令自動(dòng)降到零。這樣，機(jī)組就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)RB，且當(dāng)這臺(tái)給煤機(jī)堵煤消失時(shí)也不會(huì)突然加入大量煤，防止超壓。

RB動(dòng)作和磨煤機(jī)溫度高做一級(jí)報(bào)警，讓運(yùn)行人員及時(shí)監(jiān)測(cè)磨煤機(jī)的溫度變化，防止磨煤機(jī)超溫爆炸。

2 結(jié)語

RB控制在現(xiàn)代化的大型發(fā)電廠有著廣泛的應(yīng)用，如果RB功能設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致因輔機(jī)跳閘后參數(shù)調(diào)整不當(dāng)而影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，甚至發(fā)生機(jī)組解列事故。因此，完善的RB功能設(shè)計(jì)對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行可靠性具有積極的意義。