康立杰，梁偉平

(華北電力大學 自動化系，河北 保定 071003)

某電廠3號320 MW抽汽供熱機組的汽輪機為亞臨界、中間再熱、單軸、雙缸雙排汽凝汽式汽輪機。鍋爐為亞臨界壓力一次再熱控制循環(huán)鍋爐，配用帶中速磨的直吹式制粉系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)為日立公司 HIACS－5000M型分散控制系統(tǒng)(DCS)。RUNBACK(快速減負荷，以下簡稱RB)試驗的目的是保證重要輔機(包括磨煤機、送風機、引風機、一次風機、給水泵)故障后，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能自動快速降負荷至機組RB目標負荷，保證機組安全穩(wěn)定運行［1－2］。在所有的RB功能試驗中，一次風機RB試驗最難以實現(xiàn)，本文以某320 MW機組為例，詳細介紹了一次風機RB試驗，主要檢驗一次風機RB目標負荷(150 MW)、RB動作速率(60 MW/min)、機前壓力調(diào)節(jié)參數(shù)是否合適、能否穩(wěn)定降至目標負荷，并且以各子系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)不出現(xiàn)較大的偏差為主要目標，對試驗結(jié)果進行了分析，以及對試驗中發(fā)現(xiàn)的問題提出了整改建議。

1 一次風機RB實驗準備及過程

1.1 一次風機RB概述

一次風機RB動作后，切除AGC，機組協(xié)調(diào)控制方式切至機跟隨方式(鍋爐調(diào)負荷，汽機調(diào)機前壓力);鍋爐目標指令切至RB目標指令150 MW，鍋爐目標指令變化率(升降負荷速率)切為RB速率60 MW/min［3］;禁止一次風壓調(diào)節(jié)總操作因控制參數(shù)偏差大(±1.5 kPa)跳自動;禁止爐膛壓力調(diào)節(jié)總操作因控制參數(shù)偏差大(±400 Pa)跳自動;禁止一次風機入口調(diào)節(jié)擋板、送風機動葉執(zhí)行器、引風機動葉執(zhí)行器調(diào)節(jié)因指令反饋偏差大(±15)跳自動［3］。其目的是保證在發(fā)生RB時，出現(xiàn)控制參數(shù)偏差大情況下仍保持主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠自動調(diào)節(jié)，避免由于切手動增加運行人員操作，延誤調(diào)節(jié)時間［4－5］。

1.2 試驗條件

RB功能靜態(tài)傳動試驗條件:邏輯切換、磨煤機聯(lián)動等動作為正常;機組在穩(wěn)定負荷下，相關(guān)系統(tǒng)投入使用，機組正常運行，各主要輔機運行正常;檢查主要參數(shù)(汽壓、汽溫、功率、給水流量、總風量、煙氣含氧量、爐膛壓力)指示正常，無設(shè)備異常及缺陷;模擬量控制系統(tǒng)(協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、給水控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和其他輔助控制系統(tǒng))均已正常投運;協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)的運行方式:協(xié)調(diào)方式、鍋爐跟隨(BF)、汽機跟隨(TF)、手動方式(MAN)已投，并能滿足穩(wěn)定運行標準［6］;運行方式的切換已經(jīng)過試驗，切換過程無擾;滑壓方式運行正常，定、滑壓方式切換正常;爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)已正式投入運行，邏輯關(guān)系正確［7－8］;機組保護系統(tǒng)正常投入，機組負荷在90%額定負荷以上時能進行一次風機RB試驗。

1.3 試驗說明

某電廠3號機組負荷277.48 MW，5臺給煤機(A、B、C、D、E)運行。一次風機、送風機、引風機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)均在自動狀態(tài)，且控制狀況良好，A、B一次風機入口調(diào)節(jié)擋板位置為21.66%，A、B送風機動葉執(zhí)行器閥位為34.31%，A、B引風機動葉執(zhí)行器閥位為44.07%，六大風機執(zhí)行器在其開關(guān)方向都留有裕量。為了防止RB動作時汽包水位波動大跳給水自動、鍋爐指令與熱量釋放偏差大跳協(xié)調(diào)自動，在該機組檢修時給出了異動修改邏輯:RB動作后汽包水位偏差大定值由±100 mm自動切至±150 mm，鍋爐指令與熱量釋放偏差大定值由±45自動切至 ±65。該機組 RB目標負荷設(shè)定為150 MW，目標負荷變化率設(shè)定為60 MW/min。手動停A一次風機，一次風機RB動作，立刻聯(lián)跳E磨煤機，10 s后聯(lián)跳 D磨煤機，保持3臺磨煤機運行。

1.4 試驗步驟

該機組負荷及汽壓穩(wěn)定后，手動停A一次風機。該機組由協(xié)調(diào)控制(CCS)方式切換到汽機跟隨方式，定壓運行。鍋爐指令按60 MW/min速率切至RB目標負荷150 MW。停一次風機RB動作后緊隨聯(lián)停E磨煤機，12 s后聯(lián)停D磨煤機，保持3臺磨運行。密切監(jiān)視燃燒系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、汽溫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)情況，若出現(xiàn)參數(shù)越限將自動切至手動，由運行人員手動調(diào)整。隨主汽壓下降及調(diào)門關(guān)小，機組負荷降至150 MW，RB報警自動復(fù)位。觀察機組運行情況，記錄相應(yīng)系統(tǒng)曲線。

1.5 試驗過程

2013年11月11日9時52分開始進行一次風機RB試驗，此時機組負荷為277.51 MW，兩臺一次風機運行。9時52分34秒一次風機RB信號正確發(fā)出，RB目標負荷降至150 MW。機組RB動作發(fā)生后，機組由協(xié)調(diào)控制CCS方式切換到汽機跟隨TF方式，定壓運行。A一次風機出口擋板聯(lián)鎖關(guān)閉，手動關(guān)閉入口調(diào)節(jié)擋板，B一次風機入口調(diào)節(jié)擋板開度由21.6%開至56.61%，一次風壓由8.94 kPa降至7.08 kPa，一次風壓經(jīng)自動調(diào)節(jié)逐漸恢復(fù)。一次風機RB動作后立即聯(lián)鎖跳E磨煤機，12 s后聯(lián)跳D磨煤機，總煤量由134.21 t/h逐漸降為64.01t/h。試驗中機組負荷最低降到200.65 MW，最大負荷降幅77 MW。機前壓力設(shè)定值應(yīng)保持在15.89 MPa，最低降至14.63 MPa，由于設(shè)定值與測量值偏差大1.5 MPa，機跟隨方式下機前壓力調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)作用較弱導(dǎo)致機前壓力偏差大，使機跟爐控制方式切至鍋爐基礎(chǔ)方式。爐膛壓力最低負壓值為－766.42 Pa，最高為－70.2 Pa(爐膛壓力為 ±1020 Pa報警，高于3240 Pa、低于－2490 Pa滅火);汽包水位最低降至－62.01mm(低報警定值為－150 mm，低于－300 mm滅火)，最高水位升至112.68 mm(高報警定值為+100 mm，高于254 mm滅火)。試驗過程中機組運行平穩(wěn)，運行人員沒有進行大量手動調(diào)整。由于機組機前壓力調(diào)節(jié)較慢出現(xiàn)偏差大現(xiàn)象，使機跟爐控制方式切除，但機組運行已在運行可控范圍內(nèi)，開始恢復(fù)工作，試驗結(jié)束。

2 一次風機RB試驗分析

2.1 一次風壓調(diào)節(jié)分析

一次風機 RB動作前，一次風壓設(shè)定值8.87 kPa，一次風壓測量值8.94 kPa，總一次風量361 km3/h，A、B一次風機入口擋板位置為21.66%。9時52分34秒手動一次風機RB動作，聯(lián)關(guān)A一次風機出口擋板，運行人員手動關(guān)閉入口調(diào)節(jié)擋板，B一次風機入口調(diào)節(jié)擋板自動調(diào)節(jié)。一次風機RB動作21 s后(9時52分55秒)，A一次風機出口擋板關(guān)閉，25 s后(9時52分59秒)一次風壓降至最低7.08 kPa，總一次風量降至211.42 km3/h。由于一次風壓自動調(diào)節(jié)采用總操指令分配方式，A一次風機停運后總操指令直接作用于B一次風機，7s后B一次風機入口調(diào)節(jié)擋板開至35.29%;由于一次風壓偏差變化經(jīng)PID調(diào)節(jié)器調(diào)整，28 s后(9時53分2秒)B一次風機入口調(diào)節(jié)擋板開至最大56.61%。隨著D、E磨煤機聯(lián)跳入口風門關(guān)閉，一次風壓逐漸恢復(fù)，一次風機跳閘聯(lián)跳出口擋板。聯(lián)跳磨煤機后風壓調(diào)節(jié)效果較好，沒有出現(xiàn)堵磨現(xiàn)象，但是一次風壓偏差大1.5 kPa，時間仍然較長，所以一次風壓調(diào)節(jié)需進一步優(yōu)化整定。具體一次風壓、風量變化如圖1所示，趨勢曲線從上至下依次為:一次風壓調(diào)節(jié)測量值、一次風壓調(diào)節(jié)設(shè)定值、磨煤機D運行、一次風機入口調(diào)節(jié)檔板指令、一次風機入口調(diào)節(jié)檔板閥位、磨煤機E運行、RB動作。

圖1 一次風機RB一次風壓、風量變化趨勢圖Fig.1 Air pressure，air volume trend chart of primary air fan RB

2.2 機前壓力調(diào)節(jié)分析

一次風機RB動作前，機前壓力設(shè)定值為15.94 MPa保持恒定，機前壓力測量值為15.90 MPa。9時52分34秒一次風機RB動作，協(xié)調(diào)切至機跟隨方式。2分13秒后(9時54分47秒)機前壓力偏差較大(1.5 MPa)，機跟隨方式切除，切至鍋爐基礎(chǔ)方式。經(jīng)分析機前壓力偏差大原因有:RB動作后協(xié)調(diào)切至機跟隨方式，一次風機、E磨停運，鍋爐燃燒減弱，汽包壓力下降較快;由于機前壓力調(diào)節(jié)器PID參數(shù)(比例K:6，積分Ti:15)整定較弱，導(dǎo)致了RB試驗時機前壓力調(diào)節(jié)較慢;同時運行操作增加了機前壓力設(shè)定值，出現(xiàn)了設(shè)定測量值偏差大的現(xiàn)象，所以使汽機主控調(diào)節(jié)自動切除。具體機前壓力變化趨勢如圖2所示，從上至下依次為:總風量、機組實發(fā)功率自動處理值、鍋爐實際指令、機前壓力自動處理值、機前壓力定壓設(shè)定值、RB動作。

圖2 一次風機RB機前壓力變化趨勢圖Fig.2 Throttle pressure changes trends of primary air fan RB

2.3 汽包水位調(diào)節(jié)分析

一次風機 RB動作前，汽包水位設(shè)定值為－22 mm，測量值為 －23.39 mm，水位偏差為1.39 mm。9時52分34秒一次風機RB動作，34 s后(9時53分8秒)汽包水位設(shè)定值保持不變，水位測量值降至最低 －62.01 mm處，水位偏差為40.01 mm，此過程給水流量基本保持不變，但主汽流量逐漸減少，汽包水位先下降后上升。由于RB動作后，停給煤機使燃燒減弱、鍋爐釋放熱量大幅度減少，汽水體積收縮，加快汽包水位下降;2分18秒后(9時54分52秒)汽包水位測量值升至最高112.68 mm處，水位達到最大偏差為124.68 mm，由于水位處于較高位置運行，運行人員解除了水位自動。其原因為汽包水位由0 mm漲至112.68 mm，鍋爐主汽流量逐漸下降，給水流量下降較快，水位調(diào)節(jié)具有一定遲延，同時由于協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)較慢使機前壓力下降較快，汽水體積增大，加快了汽包水位的上升。燃燒穩(wěn)定后，水位經(jīng)自動調(diào)節(jié)后逐漸趨于平穩(wěn)。可見，一次風機RB動作后水位偏差定值切至±150 mm是有必要的，否則水位調(diào)節(jié)將更加滯后，會增加運行調(diào)整工作量。因此，需進一步優(yōu)化汽包水位自動，確保在輔機故障時，汽包水位調(diào)節(jié)不大幅波動，不發(fā)生調(diào)節(jié)器跳自動現(xiàn)象，保障鍋爐燃燒穩(wěn)定。具體汽包水位變化趨勢如圖3所示，從上至下依次為:汽包蒸汽流量、機組實發(fā)功率自動處理值、補償后給水流量、補償后汽包水位自動處理值、啟動給水調(diào)節(jié)閥設(shè)定值、RB動作。

圖3 一次風機RB汽包水位變化趨勢圖Fig.3 Change trend diagram of drum water level for primary air fan RB

2.4 爐膛壓力調(diào)節(jié)分析

一次風機 RB動作前，爐膛壓力設(shè)定值為－70 Pa，爐壓測量值為 －77.32 Pa，爐壓偏差為20.39 Pa。9時52分34秒一次風機RB動作，33 s后(9時53分07秒)爐壓最低降至－766.72 Pa，距爐膛壓力低報警還有很大裕量，爐膛壓力經(jīng)自動調(diào)節(jié)后逐漸趨于穩(wěn)定。經(jīng)分析造成爐膛壓力偏差大原因為，A一次風機跳閘后，B一次風機增大擋板開度需要一定時間，瞬間一次風量降低150 km3/h，使總送風量減小，造成爐膛壓力降低。具體爐膛壓力變化趨勢如圖4所示，從上至下依次為:機組實發(fā)功率自動處理值、RB目標負荷、爐膛壓力調(diào)節(jié)測量值、爐膛壓力調(diào)節(jié)設(shè)定值、B引風機動葉閥位、B引風機動葉指令、一次風機A運行、一次風機RB。

圖4 一次風機RB爐膛壓力變化趨勢圖Fig.4 Furnace pressure trend chart of primary air fan RB

3 建議

通過對該機組一次風機RB試驗的分析及發(fā)現(xiàn)的問題，提出如下整改建議:

1)繼續(xù)優(yōu)化汽包水位自動，確保在輔機故障時，汽包水位調(diào)節(jié)不大幅波動，不發(fā)生調(diào)節(jié)器跳自動現(xiàn)象，減少運行調(diào)整工作量，保障鍋爐燃燒穩(wěn)定。

2)繼續(xù)優(yōu)化機跟隨方式下機前壓力調(diào)節(jié)器參數(shù)，提高壓力調(diào)節(jié)品質(zhì)。

3)本次一次風機RB試驗是在277 MW下5臺磨運行的情況下進行的，試驗數(shù)據(jù)不能完全代表全部工況，所以應(yīng)進一步總結(jié)經(jīng)驗，以應(yīng)對輔機故障的各種情況。

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