張 彪，周 慧，岳 良

（1.國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430077；2.文華學(xué)院，湖北 武漢 430074）

0 引言

RB試驗(yàn)是指當(dāng)機(jī)組發(fā)生部分主要輔機(jī)故障跳閘，機(jī)組最大理論出力低于當(dāng)前實(shí)際負(fù)荷時(shí)，機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）將機(jī)組負(fù)荷快速降到所有輔機(jī)實(shí)際所能達(dá)到的相應(yīng)出力，并能控制機(jī)組參數(shù)在允許范圍內(nèi)保持機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行。RB試驗(yàn)是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)乃至整個(gè)熱工控制系統(tǒng)在調(diào)試及運(yùn)行過(guò)程中的一個(gè)綜合性項(xiàng)目，是對(duì)機(jī)組故障工況下運(yùn)行能力及對(duì)控制系統(tǒng)性能的檢驗(yàn)。RB類(lèi)型可分為風(fēng)機(jī)跳閘RB、燃料跳閘RB及給水泵跳閘RB，其中以燃料跳閘類(lèi)中的一次風(fēng)機(jī)RB及給水泵RB的試驗(yàn)難度最大[1]、[2]。

本文總結(jié)了兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)典型超臨界機(jī)組的RB試驗(yàn)，從機(jī)組設(shè)備特點(diǎn)、控制策略、試驗(yàn)過(guò)程、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、問(wèn)題的分析及處理等方面作了分析比較。項(xiàng)目1為配置3臺(tái)雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)的350 MW超臨界機(jī)組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司制造；項(xiàng)目2為配置中速磨正壓直吹制粉系統(tǒng)的660 MW超臨界機(jī)組，鍋爐由東方鍋爐廠有限公司制造。

1 RB控制策略分析

目前，多數(shù)大型超臨界直流機(jī)組采用以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制，鍋爐主控滑壓控制主汽壓力，汽機(jī)主控主調(diào)機(jī)組功率。水煤比控制采用水跟煤的控制策略，水煤比粗調(diào)中間溫度，鍋爐一、二級(jí)減溫控制實(shí)現(xiàn)主汽溫度的細(xì)調(diào)[3]、[4]。

1.1 負(fù)荷管理控制

RB工況時(shí)，機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)入汽機(jī)跟隨模式（TF），主汽壓力根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的滑壓曲線(xiàn)實(shí)行閉環(huán)控制，功率開(kāi)環(huán)控制。RB目標(biāo)負(fù)荷理論上對(duì)應(yīng)的是單臺(tái)輔機(jī)的最大出力負(fù)荷，而實(shí)際上也是由剩余燃料量產(chǎn)生的熱負(fù)荷決定的，控制策略上由鍋爐主控目標(biāo)指令生成邏輯實(shí)現(xiàn)。

項(xiàng)目1中的鍋爐主控指令綜合了煤質(zhì)的變化因素，即鍋爐主控指令=（當(dāng)前鍋爐主控指令/當(dāng)前功率）*單臺(tái)輔機(jī)最大出力負(fù)荷，且不同的RB類(lèi)型對(duì)應(yīng)不同的鍋爐主控指令變化速率。項(xiàng)目2中的鍋爐主控指令直接由單臺(tái)輔機(jī)最大出力線(xiàn)性對(duì)應(yīng)求得，沒(méi)有考慮煤質(zhì)因素，試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了在動(dòng)態(tài)過(guò)程中水煤比失調(diào)較為嚴(yán)重，見(jiàn)后文分析。

1.2 主汽壓力控制

如上述，RB目標(biāo)負(fù)荷由剩余燃料量產(chǎn)生的熱負(fù)荷決定，而主汽壓力由汽機(jī)主控控制。因此，主汽壓力的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程決定了功率的變化過(guò)程。主汽壓力的控制方式分為定壓控制、滑壓控制和定-滑壓控制等方式。定壓方式減負(fù)荷時(shí)，優(yōu)點(diǎn)在于汽機(jī)調(diào)門(mén)可持續(xù)關(guān)閉降低負(fù)荷，主蒸汽流量逐步減小，充分利用了鍋爐的蓄熱能力，有利于主汽溫度的穩(wěn)定；缺點(diǎn)是機(jī)組負(fù)荷與主汽壓力不匹配，經(jīng)濟(jì)性差，且給水泵RB時(shí)可能導(dǎo)致鍋爐上水困難?；瑝悍绞綔p負(fù)荷時(shí)，優(yōu)點(diǎn)在于汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度較大，利于汽輪機(jī)的安全運(yùn)行；缺點(diǎn)在于機(jī)組功率下降緩慢（特別在無(wú)汽機(jī)調(diào)門(mén)禁開(kāi)邏輯時(shí)，負(fù)荷容易反調(diào)），待鍋爐蓄熱釋放完畢之后，物料不平衡的矛盾開(kāi)始顯露，表現(xiàn)在過(guò)熱度波動(dòng)大、主再熱汽溫下降過(guò)快而危及汽輪機(jī)安全。

項(xiàng)目1中采用了滑壓降負(fù)荷方式，設(shè)置了偏小的滑壓速率，增加了汽機(jī)調(diào)門(mén)禁開(kāi)邏輯，優(yōu)化整定了汽機(jī)主控調(diào)壓PID參數(shù)，使得降負(fù)荷過(guò)程中盡量與汽機(jī)閥門(mén)特性曲線(xiàn)大致匹配，綜合了定、滑壓降負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)，減少機(jī)組在高風(fēng)險(xiǎn)工況的時(shí)間，維持了機(jī)組主要參數(shù)的穩(wěn)定。項(xiàng)目2采用滑壓降負(fù)荷方式，未設(shè)計(jì)調(diào)門(mén)禁開(kāi)邏輯，滑壓設(shè)定值下降較快，使得負(fù)荷一度反調(diào)，試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)，機(jī)組參數(shù)波動(dòng)較大。

1.3 水煤比及過(guò)熱汽溫控制

從靜態(tài)角度分析，RB目標(biāo)負(fù)荷對(duì)應(yīng)一定的給水量、風(fēng)量及燃料量，此靜態(tài)關(guān)系可根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。從動(dòng)態(tài)機(jī)理分析角度，RB過(guò)程中，鍋爐各物料動(dòng)態(tài)不平衡，單臺(tái)輔機(jī)跳閘后，理論上給水量及燃料量可一步降到位，但考慮到鍋爐的蓄熱，機(jī)組負(fù)荷不可能一步降到位。如何釋放并充分利用鍋爐的蓄熱，實(shí)際上是影響RB試驗(yàn)品質(zhì)的核心問(wèn)題，而鍋爐主汽溫受到水煤比及汽機(jī)調(diào)門(mén)的綜合影響[5]。因此，需要設(shè)置合理的水、煤的調(diào)節(jié)速率，用以匹配鍋爐蓄熱釋放速率（表現(xiàn)為汽機(jī)調(diào)門(mén)動(dòng)作速率）。對(duì)于作為過(guò)熱汽溫粗調(diào)手段的過(guò)熱度而言，給水量對(duì)其影響較為快速，RB工況時(shí)根據(jù)給水調(diào)節(jié)特性設(shè)置合理的給水調(diào)節(jié)速率以保持過(guò)熱度的穩(wěn)定；RB工況下一般切除鍋爐上層燃料，因此汽機(jī)調(diào)門(mén)及燃料的變化對(duì)主汽溫的先期影響較為快速，而后才會(huì)受到過(guò)熱度的影響。

項(xiàng)目1中采用RB發(fā)生時(shí)，快降燃料慢降給水的原則，保證過(guò)熱度的相對(duì)穩(wěn)定，并配合汽機(jī)調(diào)門(mén)的前期快速動(dòng)作，使主汽溫也保持了相對(duì)穩(wěn)定。

2 RB試驗(yàn)分析

2.1 一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)

項(xiàng)目1機(jī)組負(fù)荷315 MW，主汽壓力22.8 MPa，DEH在單閥控制方式，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)在變頻自動(dòng)控制方式，3臺(tái)磨煤機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)。試驗(yàn)開(kāi)始后，鍋爐主控切為手動(dòng)狀態(tài)，機(jī)組進(jìn)入TF（汽機(jī)跟隨）控制方式，汽機(jī)主控根據(jù)滑壓曲線(xiàn)，以0.5 MPa/min的速率自動(dòng)調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)門(mén)進(jìn)行降壓、降負(fù)荷，目標(biāo)負(fù)荷230 MW。RB觸發(fā)時(shí)，切除一臺(tái)磨煤機(jī)，10 s后切除半臺(tái)磨煤機(jī)，并投油助燃，給水控制根據(jù)實(shí)際燃料量進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。

表1 項(xiàng)目1一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.1 Primary air fan RB test data of project 1

圖1 項(xiàng)目1一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)曲線(xiàn)Fig.1 Primary air fan RB test figures of project 1

由表1數(shù)據(jù)及圖1曲線(xiàn)分析可知，減小主汽壓力的滑壓速率有利于汽溫的穩(wěn)定，且機(jī)組負(fù)荷平穩(wěn)下降（試驗(yàn)時(shí)間約6 min），試驗(yàn)結(jié)束后能夠快速恢復(fù)工況。動(dòng)態(tài)過(guò)程中水煤配比合適，過(guò)熱度波動(dòng)幅度較小。

項(xiàng)目2機(jī)組負(fù)荷620 MW，主汽壓力24.3 Mpa，DEH在單閥控制方式，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉在自動(dòng)控制方式，5臺(tái)中速磨運(yùn)行。試驗(yàn)開(kāi)始后，鍋爐主控切為手動(dòng)狀態(tài)，機(jī)組進(jìn)入TF（汽機(jī)跟隨）控制方式，汽機(jī)主控根據(jù)滑壓曲線(xiàn)，以1.4 MPa/min的速率自動(dòng)調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)門(mén)進(jìn)行降壓、降負(fù)荷，目標(biāo)負(fù)荷300 MW。RB觸發(fā)時(shí)，由于單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)跳閘已經(jīng)相當(dāng)于切除了部分燃料，而后又迅速切除兩臺(tái)磨煤機(jī)（間隔3 s），加之鍋爐采用易燃的褐煤，導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)，爐膛負(fù)壓大幅波動(dòng)，致使鍋爐爐膛負(fù)壓低MFT動(dòng)作，試驗(yàn)失敗。而后，將切除兩臺(tái)磨煤機(jī)的時(shí)間間隔修改為8 s，再次試驗(yàn)時(shí)合格。

表2 項(xiàng)目2一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.2 Primary air fan RB test data of project 2

圖2 項(xiàng)目2一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)曲線(xiàn)Fig.2 Primary air fan RB test figures of project 2

由表2數(shù)據(jù)及圖2曲線(xiàn)分析可知，由于采用了較大的滑壓速率，功率下降較慢，且一度反調(diào)，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)（約20 min）；切除的一次風(fēng)機(jī)及磨煤機(jī)間隔仍較短，鍋爐燃燒不穩(wěn)，爐膛負(fù)壓在-1327 Pa～1503 Pa之間波動(dòng)；試驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)態(tài)水煤比失調(diào)，試驗(yàn)初期給水跟隨煤量迅速下降，導(dǎo)致過(guò)熱度上升過(guò)快；另外，試驗(yàn)初期時(shí)鍋爐的熱負(fù)荷大量減少，機(jī)組僅靠蓄熱緩慢降低負(fù)荷，主汽溫度應(yīng)逐步降低，但試驗(yàn)過(guò)程中汽溫不降反升，也進(jìn)一步印證了水煤比失調(diào)。

2.2 汽動(dòng)給水泵RB試驗(yàn)

項(xiàng)目1機(jī)組負(fù)荷315 MW，主汽壓力23 MPa，DEH在順序閥控制方式，兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵在自動(dòng)控制方式，3臺(tái)磨煤機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組各主要控制系統(tǒng)投入自動(dòng)控制。試驗(yàn)開(kāi)始后，機(jī)組進(jìn)入TF模式，汽機(jī)主控根據(jù)滑壓曲線(xiàn)，以0.5 MPa/min自動(dòng)調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)門(mén)進(jìn)行降壓、降負(fù)荷；切磨投油等連鎖邏輯動(dòng)作正確；動(dòng)態(tài)水煤比配比合適，各主參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定；試驗(yàn)持續(xù)約5 min，機(jī)組較快速地脫離危險(xiǎn)工況。

表3 項(xiàng)目1汽動(dòng)給水泵RB試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.3 Feed water pump RB test data of project 1

圖3 項(xiàng)目1汽動(dòng)給水泵RB試驗(yàn)曲線(xiàn)Fig.3 Feed water pump RB test figures of project 1

試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，一臺(tái)汽泵跳閘觸發(fā)RB，由于給水控制的調(diào)節(jié)特性，運(yùn)行汽泵的出力會(huì)加大。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)汽泵在高負(fù)荷段推力瓦溫上升過(guò)快，易導(dǎo)致給水泵跳閘。因此在控制策略上加以修改，仍然采用水跟煤的控制策略，但在試驗(yàn)初始階段將給水泵指令在30 s內(nèi)限制為0.01%/s，避免了運(yùn)行汽泵突然加大出力造成的推力瓦溫上升過(guò)快的問(wèn)題。

項(xiàng)目2機(jī)組負(fù)荷600 MW，主汽壓力23.6 Mpa，DEH在單閥控制方式，兩臺(tái)給水泵在自動(dòng)控制方式，5臺(tái)中速磨運(yùn)行。試驗(yàn)開(kāi)始后，鍋爐主控切為手動(dòng)狀態(tài)，機(jī)組進(jìn)入TF（汽機(jī)跟隨）控制方式，汽機(jī)主控根據(jù)滑壓曲線(xiàn)，以1.4 MPa/min自動(dòng)調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)門(mén)進(jìn)行降壓、降負(fù)荷。

表4 項(xiàng)目2汽動(dòng)給水泵RB試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.4 Feed water pump RB test data of project 2

圖4 項(xiàng)目2汽動(dòng)給水泵RB試驗(yàn)曲線(xiàn)Fig.4 Feed water pump RB test figures of project 2

RB動(dòng)作時(shí)，燃料量因兩臺(tái)磨煤機(jī)的切除（間隔7 s）一步到位至239 t/h，給水流量立即跟隨下降。初始控制策略設(shè)計(jì)為RB工況下取消過(guò)熱度的對(duì)給水流量的修正作用，導(dǎo)致過(guò)熱度在試驗(yàn)開(kāi)始后快速上升至91℃，運(yùn)行人員不得不切除運(yùn)行泵的自動(dòng)控制進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)。后將過(guò)熱度主調(diào)PID限制在±80 t/h，允許其在RB工況的前60 s內(nèi)起作用，抑制了過(guò)熱度的快速上升。

項(xiàng)目2的汽泵RB試驗(yàn)滑壓速率設(shè)置為1.4 MPa/Min，同一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)一致，實(shí)踐證明不同輔機(jī)RB應(yīng)設(shè)置不同的滑壓速率。特別是汽泵RB的滑壓速率應(yīng)設(shè)置得較小，并在試驗(yàn)過(guò)程中優(yōu)化汽機(jī)調(diào)壓PID參數(shù)，使主汽壓平緩下降，這樣有助于汽機(jī)調(diào)門(mén)的持續(xù)關(guān)閉，也有助于控制給水流量的增加。

3 結(jié)論

（1）從控制角度來(lái)說(shuō)，超臨界直流機(jī)組為一個(gè)三輸入三輸出的多變量耦合系統(tǒng)，調(diào)節(jié)特性較為復(fù)雜。在機(jī)組試投協(xié)調(diào)及變負(fù)荷試驗(yàn)階段應(yīng)摸索機(jī)組的關(guān)鍵控制特性，如動(dòng)靜態(tài)水煤比、主汽壓控制特性、汽機(jī)調(diào)門(mén)特性等，為RB試驗(yàn)作準(zhǔn)備；從機(jī)理角度分析，鍋爐蓄熱為固有特性，應(yīng)加以合理利用，滑壓速率、調(diào)門(mén)速率、水煤比等與其息息相關(guān)，以上因素協(xié)同作用才能取得較好的試驗(yàn)效果。

（2）在RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)之前，進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)也是必要的。主要檢查RB至MCS、FSSS系統(tǒng)的信號(hào)正確性，輔機(jī)設(shè)備的聯(lián)鎖動(dòng)作邏輯等。

（3）RB發(fā)生時(shí)，鍋爐主控設(shè)定值一般由RB目標(biāo)負(fù)荷經(jīng)“功煤比”生成，需注意量綱的轉(zhuǎn)換，避免試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)煤量設(shè)定值的突變。由于機(jī)組協(xié)調(diào)采用水跟煤的策略，應(yīng)將給水自動(dòng)中的切手動(dòng)條件放寬，避免試驗(yàn)一開(kāi)始就造成給水控制切為手動(dòng)。

（4）為保證試驗(yàn)成功及機(jī)組安全，RB發(fā)生時(shí)強(qiáng)制滿(mǎn)足油槍點(diǎn)火條件。對(duì)側(cè)一運(yùn)行輔機(jī)頻指令設(shè)置上限以避免出力過(guò)大造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡死或設(shè)備損壞。

（5）針對(duì)配置不同制粉系統(tǒng)的機(jī)組，或是不同類(lèi)型的輔機(jī)RB試驗(yàn)，應(yīng)制定符合設(shè)備特點(diǎn)的控制策略。

[參考文獻(xiàn)]（References）

[1]張彪,楊旭.350MW超臨界機(jī)組一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)研究[J].湖北電力,2015,39(06)：57-58,61.ZHANG biao,YANG Xu.Research on primary fan RB testofthe350 MW supercriticalunit[J].Hubei Electric Power,2015,39(06)：57-58,61.

[2]何紹賡,陳鈺.國(guó)產(chǎn)600 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)RB功能的實(shí)現(xiàn)[J].華東電力,2004(07)：10-12.HE Shaogeng,CHEN Yu.Realization of runback(RB)function of primary air fan for domestically-made 600 MW unit[J].East China Electric Power,2004(07)：10-12.

[3]趙志丹,陳志剛,郝德鋒，等.火電機(jī)組RB控制策略及其試驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].熱力發(fā)電,2010,39(06)：48-50.ZHAO Zhidan,CHEN Zhigang,HAO Defeng,et al.The RB controlstrategy ofthermalpowerunitsand problems needing to pay attenting in the test[J].Thermal Power Generation,2010,39(06)：48-50.

[4]朱北恒.RB控制技術(shù)試驗(yàn)研究[J].中國(guó)電力,2004,(6)：67-70.ZHU Beiheng.The test and research for RB control technology[J].Electric Power,2004,(6)：67-70.

[5]朱北恒.火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.ZHU Beiheng.Powerlantthermalautomation technology test[M].Beijing：China Electric Power Press,2006.