蔡國保， 董光輝， 梁 朝， 張 霖， 沈志強(qiáng)

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西西安 710032；2.中國能源建設(shè)集團(tuán)新疆電力建設(shè)公司調(diào)試所，新疆烏魯木齊 830049）

0 引言

機(jī)組的快減負(fù)荷（RUN BACK，以下簡稱RB）的主要功能是當(dāng)機(jī)組主要輔機(jī)發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動將機(jī)組的負(fù)荷降至與當(dāng)前運(yùn)行設(shè)備允許出力相對應(yīng)的目標(biāo)負(fù)荷，同時保證主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作正常，維持機(jī)組主要參數(shù)在允許范圍內(nèi)[1]。RB試驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)和考核協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和RB控制功能，考核和檢查RB工況下各調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的控制性能，檢查考核在RB工況下BMS有關(guān)邏輯能否使各控制系統(tǒng)及輔機(jī)設(shè)備協(xié)調(diào)一致的動作。通過RB試驗(yàn)，可以檢驗(yàn)機(jī)組主設(shè)備、輔機(jī)設(shè)備、熱工控制系統(tǒng)能否為機(jī)組的高度自動化運(yùn)行提供了安全、可靠保障。

本文通過對某330MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)的RB試驗(yàn)失敗過程的分析，指出新建機(jī)組在啟動調(diào)試期間，對RB邏輯檢查及RB試驗(yàn)期間需要注意的一些問題的細(xì)節(jié)處理方法，可供同類型機(jī)組RUN BACK試驗(yàn)借鑒。

1 工程概況

某電廠5×330MW亞臨界燃煤機(jī)組RB的控制功能主要由模擬量控制系統(tǒng)（MCS）和燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）共同實(shí)現(xiàn)。BMS的任務(wù)是根據(jù)RB控制的要求控制燃料量的投入和切除，主要是切磨組合邏輯，保證鍋爐在低負(fù)荷期間的燃燒穩(wěn)定。在MCS中一般包含幾個特有的RB控制回路：RB信號生成邏輯、RB目標(biāo)負(fù)荷計(jì)算、RB切磨邏輯、協(xié)調(diào)控制方式切換、主汽壓力控制方式切換、一次風(fēng)機(jī)、給水泵控制、RB后控制子系統(tǒng)入口偏差大切手動信號屏蔽、過熱器再熱器減溫調(diào)節(jié)閥強(qiáng)關(guān)邏輯等。

機(jī)組DCS組態(tài)軟件中設(shè)置的RB功能有：

（1）一臺送風(fēng)機(jī)跳閘，RB目標(biāo)BID降至165MW，負(fù)荷變化率330MW/min。

（2）一臺引風(fēng)機(jī)跳閘，RB目標(biāo)BID降至165MW，負(fù)荷變化率330MW/min。

（3）一臺一次風(fēng)機(jī)跳閘，RB目標(biāo)BID降至150MW，負(fù)荷變化率330MW/min。

（4）一臺空預(yù)器跳閘，RB目標(biāo)BID降至150MW，負(fù)荷變化率330MW/min。

（5）兩臺電動給水泵運(yùn)行，一臺給水泵跳閘，RB目標(biāo)BID降至150MW，負(fù)荷變化率330MW/min。

（6）磨煤機(jī)跳閘，RB目標(biāo)負(fù)荷按照表1由程序計(jì)算得出，負(fù)荷變化率330MW/min。

磨組對應(yīng)的機(jī)組最大出力見表1。

表1 磨組-負(fù)荷對應(yīng)表

非磨煤機(jī)跳閘RB工況發(fā)生時，磨煤機(jī)跳閘順序由上到下為：E-D，間隔時間10s（一次風(fēng)機(jī)RB間隔時間5s），最終保留兩臺磨煤機(jī)運(yùn)行。此項(xiàng)非最終邏輯，需要通過試驗(yàn)確定鍋爐特性，再確定最佳跳磨方案[2]。由上到下順序的優(yōu)點(diǎn)：燃燒穩(wěn)定。缺點(diǎn)：蒸汽溫度下降幅度大；由下到上順序的優(yōu)點(diǎn)：蒸汽溫度下降幅度小。缺點(diǎn)：燃燒相對不穩(wěn)，對汽包水位影響較大[3]。

RB動作時相對應(yīng)燃料量下的負(fù)荷—壓力目標(biāo)值滑壓曲線見表2。

表2 機(jī)組負(fù)荷-壓力目標(biāo)值參數(shù)

實(shí)際壓力設(shè)定值由壓力目標(biāo)值經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)得出，慣性時間90s。

機(jī)組設(shè)計(jì)RB功能投入按鈕和RB功能切除按鈕，用于RB功能投切。此外還設(shè)計(jì)兩種RB復(fù)位方式：當(dāng)實(shí)際電功率與RB目標(biāo)負(fù)荷差值小于10MW時，RB自動復(fù)位；當(dāng)實(shí)際電功率與RB目標(biāo)負(fù)荷差值不小于10MW時，使用RB復(fù)位按鈕復(fù)位，同時鍋爐主控制器切手動，機(jī)組保持汽機(jī)跟隨（TF）方式不變。RB發(fā)生后，燃料主控的PID輸出鎖定60s不變化；過熱、再熱減溫水調(diào)節(jié)門在自動狀態(tài)下強(qiáng)關(guān)30s。并且在RB期間為了防止送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)在擋板調(diào)節(jié)期間，因擋板調(diào)節(jié)過大出現(xiàn)過電流情況分別對各風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行了90%的開度限制。

2 試驗(yàn)過程及問題

RB試驗(yàn)是一項(xiàng)牽涉到機(jī)組整個熱力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜性能試驗(yàn)項(xiàng)目，其建立在機(jī)組各自動控制系統(tǒng)投運(yùn)正常基礎(chǔ)之上進(jìn)行[4]，故只有協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)方式時，RB才有意義[5]。本機(jī)組通過長時間的在協(xié)調(diào)方式下運(yùn)行，經(jīng)過負(fù)荷變動試驗(yàn)各個系統(tǒng)都投入良好，于是計(jì)劃2013年4月8日對機(jī)組進(jìn)行RB試驗(yàn)。RB試驗(yàn)開始前對RB邏輯重新進(jìn)行了梳理確認(rèn)，主要確認(rèn)RB的降負(fù)荷速率，降壓速率，切磨順序邏輯，及油槍投入順序邏輯，并斷開了DCS至DEH的RB信號硬接口。通過和網(wǎng)調(diào)溝通，機(jī)組達(dá)到了RB要求負(fù)荷條件。RB試驗(yàn)前機(jī)組負(fù)荷為300MW，主汽壓力16.8MPa，過熱汽溫527再熱汽溫514，爐膛負(fù)壓-89Pa，給煤量127t/h，磨煤機(jī)機(jī)5臺運(yùn)行，機(jī)組處于協(xié)調(diào)控制方式。

23：30 ，引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)開始。運(yùn)行人員在畫面上手動停止B引風(fēng)機(jī)RB邏輯出發(fā)，RB首出畫面顯示引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)同時動作，此時燃料主控突然切為手動狀態(tài)（如圖1曲線7所示）；E、D磨煤機(jī)依次按順序跳閘；AB層油槍投入時只三支正常投入；減溫水調(diào)節(jié)門按計(jì)劃全部關(guān)閉；然而此時引風(fēng)機(jī)A調(diào)節(jié)擋板不開反關(guān)，使得引風(fēng)機(jī)A擋板沒有及時調(diào)節(jié)反而在50%保持了1min左右（如圖1中曲線6所示），導(dǎo)致爐膛壓力正壓很大，最高已經(jīng)達(dá)到了1063Pa。雖然整個過程中機(jī)組并未跳閘，但對試驗(yàn)質(zhì)量來說還是失敗了。

3 問題分析

導(dǎo)致此次試驗(yàn)失敗主要有以下兩個原因。

3.1 引風(fēng)機(jī)擋板邏輯不完善

送、引風(fēng)機(jī)RB動作信號同時觸發(fā)，RB首出判斷是兩組條件同時顯示NO1，然而按設(shè)計(jì)送風(fēng)機(jī)本應(yīng)該是被引風(fēng)機(jī)聯(lián)跳的對象，可是由于邏輯判斷組態(tài)不合理，在送風(fēng)機(jī)跳閘，閉鎖引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板邏輯中（如圖2所示）未做出合理判斷，圖2邏輯只是單純的滿足只要送風(fēng)機(jī)RB條件成立，都會對引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行閉鎖，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)A擋板因?yàn)樗惋L(fēng)機(jī)A跳閘而有60s閉鎖在50%的位置，不能及時參與調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓。使得爐膛負(fù)壓在RB過程中，出現(xiàn)了很大的正壓現(xiàn)象，危及爐膛安全。然而，在引風(fēng)機(jī)跳閘聯(lián)跳送風(fēng)機(jī)情況下，是不需要對引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行限制的。因?yàn)?，?lián)跳之后送引風(fēng)機(jī)都處于單側(cè)運(yùn)行，此時爐膛負(fù)壓波動本身相對較小，通過引風(fēng)機(jī)自動調(diào)節(jié)能夠穩(wěn)住爐膛負(fù)壓。而圖2的設(shè)計(jì)初衷是考慮送風(fēng)機(jī)跳閘后不聯(lián)跳同側(cè)引風(fēng)機(jī)，此時引風(fēng)機(jī)相對送風(fēng)機(jī)出力過大，這時需要快速將2臺引風(fēng)機(jī)出力，調(diào)節(jié)至和1臺送風(fēng)機(jī)出力匹配的大小，因此需要對送風(fēng)機(jī)擋板進(jìn)行閉鎖限制。經(jīng)過仔細(xì)考慮，在送風(fēng)機(jī)跳閘閉鎖引風(fēng)機(jī)擋板邏輯中增加了引風(fēng)機(jī)的狀態(tài)判斷（如圖3所示），以避開因送風(fēng)機(jī)聯(lián)跳而導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)擋板不能及時開啟現(xiàn)象，同時又能保證送風(fēng)機(jī)RB時，引風(fēng)機(jī)能夠快速動作的需要。通過圖3的優(yōu)化，計(jì)算機(jī)就能夠辨別出只有送風(fēng)機(jī)提前引風(fēng)機(jī)跳閘時，才會閉鎖引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板，而不會出現(xiàn)圖2那樣不分先后都閉鎖擋板，以致?lián)醢鍩o法參與正常調(diào)節(jié)，危及爐膛安全的現(xiàn)象。

3.2 燃料主控自動時給煤量瞬間偏差大切手動信號未及時屏蔽

由于沒有增加對燃料主控在RB工況切除給煤量偏差大切手動邏輯，導(dǎo)致在RB發(fā)生時，燃料主控沒有及時根據(jù)鍋爐主控的要求減少煤量。未跳閘的給煤機(jī)在燃料主控手動情況下，一直處在一個較高的給煤量下運(yùn)行，加之汽包爐的本身蓄熱能力就比直流爐大，使得機(jī)組負(fù)荷在降負(fù)荷過程中長時間不能到達(dá)RB要求的目標(biāo)負(fù)荷。經(jīng)過分析，我們在邏輯中增加了RB動作時，屏蔽給煤量偏差大切手動信號，使其在RB過程中全程接受鍋爐主控發(fā)出的煤量指令。在RB邏輯檢查時，由于之前只關(guān)注了屏蔽爐膛負(fù)壓偏差大送、引風(fēng)機(jī)擋板切手動的邏輯，忽視了燃料主控切手動的條件，使得第一次引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)過程沒有順利完成。

此次RB試驗(yàn)失敗的教訓(xùn)是，在以后對RB邏輯檢查時一定要做到面面俱到。尤其像RB這種牽扯系統(tǒng)多、設(shè)備多的試驗(yàn)，單純靠反復(fù)檢查邏輯，還是會有疏忽的地方，最好能在條件允許的情況下，完成一次靜態(tài)試驗(yàn)，這樣不僅能清楚觀察各系統(tǒng)設(shè)備的動作情況，也更有利于直觀的暴露設(shè)計(jì)缺陷。

在這次一次引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)中，也發(fā)現(xiàn)在燃料主控切手動不能及時減煤的情況下，爐膛的溫度下降依然很快，后經(jīng)過與鍋爐專業(yè)商討，將跳磨順序由上往下改為由下往上跳磨，分別是先跳A磨，10s后跳閘B磨，同時把投入一層油槍改為投入三層油槍穩(wěn)燃，每層油槍每根油槍間隔10s投入，且對角相投，即AB1、AB3、AB2、AB4，以便穩(wěn)定主蒸汽溫度，不使其下降太快。經(jīng)過優(yōu)化后在后續(xù)的試驗(yàn)中再未發(fā)現(xiàn)爐膛溫度快速下降的情況出現(xiàn)。

表3 引風(fēng)機(jī)RB優(yōu)化前數(shù)據(jù)[6]

4 試驗(yàn)結(jié)果

通過以上對邏輯的優(yōu)化，對引風(fēng)機(jī)RB功能重新進(jìn)行了試驗(yàn)。經(jīng)過試驗(yàn)系統(tǒng)滿足了機(jī)組在主要輔機(jī)跳閘RB的控制要求，各系統(tǒng)參數(shù)在RB過程中和RB結(jié)束后都穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)，其他各調(diào)節(jié)子系統(tǒng)控制良好。優(yōu)化前后系統(tǒng)各參數(shù)見表3、表4。

表4 引風(fēng)機(jī)RB優(yōu)化后數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

（1）RB試驗(yàn)前，必須對RB邏輯仔細(xì)檢查，尤其是對偏差大閉鎖的邏輯和RB觸發(fā)條件是否同時觸發(fā)，是否產(chǎn)生沖突要確認(rèn)。

（2）RB試驗(yàn)前，在條件允許的情況下最好先完成靜態(tài)試驗(yàn)，確認(rèn)個各機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖動作均正常，這樣才能為動態(tài)情況下RB的順利完成打下良好的試驗(yàn)基礎(chǔ)。

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[1]梅東升，王海波，李國勝.RUNBACK功能在大唐盤山電廠的應(yīng)用[J].華北電力技術(shù)，2003，（2）：30～32.

[2]尹峰，朱北恒，項(xiàng)謹(jǐn)，等.火電機(jī)組全工況自動RB控制策略的研究與應(yīng)用[J].浙江電力技術(shù)，2008，（4）：5～8.

[3]王俊洋，張烈.火力發(fā)電廠RUNBACK功能試驗(yàn)一般程序[J].電力建設(shè)，2003，（11）：15～17.

[4]安徽省電力試驗(yàn)研究所.安徽省300MW機(jī)組RB試驗(yàn)介紹[Z].

[5]任高，張纏保，李梅鳳.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中RB試驗(yàn)的探討[J].山西電力技術(shù).1999，（01）.

[6]梁朝.陜西有色榆林新材料有限責(zé)任公司（5×330MW）電力設(shè)施工程1號機(jī)組RB試驗(yàn)調(diào)試報(bào)告[R].西安熱工研究院有限公司，2013.