淺議1000MW機組送風機RB邏輯優化

黃聲銘

(廣東國華臺山電廠，廣東臺山529228)

0 引言

廣東臺山電廠1000MW級機組鍋爐為上海鍋爐廠有限責任公司生產的3091t/h超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛塔式布置、四角切向燃燒、擺動噴嘴調溫、平衡通風、全鋼架懸吊結構、露天布置、采用機械刮板撈渣機固態排渣的鍋爐。爐后尾部上部有單臺SCR脫硝反應裝置，下部布置兩臺轉子直徑為φ16370mm的三分倉容克式空氣預熱器。

風煙系統為平衡通風燃燒系統，配有二臺動葉可調軸流式送風機、二臺靜葉可調軸流式引風機、二臺動葉可調軸流式一次風機及二臺離心密封風機，運行期間，空氣正壓送入爐膛，煙氣負壓排出爐膛。在送風機后、空預器前冷風管上沒有安裝聯絡風道，空預器出口設有平衡入爐二次風壓的聯絡風道;在引風機入口、電除塵出口煙氣管道沒有安裝聯絡風道，尾部煙氣經空預器、除塵器后送至引風機煙道。

機組快速切負荷RUNBACK(簡稱RB)功能，是指在汽機及鍋爐側重要輔機發生故障而跳閘的情況下機組快速降低負荷以適應機組出力的需要、確保安全穩定運行的一種手段。

機組共設有磨煤機RB、送風機RB、引風機RB、一次風機RB、空預器RB、給水泵RB和停機不停爐RB共7種RB功能。

1 送風機概況

1.1 送風機RB邏輯設計

RB邏輯主要包括RB信號產生回路、負荷變化回路、RB速率回路、RB動作回路和RB復位等。

1.1.1 RB觸發條件

負荷大于500MW時，給水控制投自動，RB功能才有效。

1.1.2 負荷變化

兩臺送風機運行時，一臺送風機跳閘，RB動作，鍋爐主控輸出降至50%左右，RB目標負荷降至500MW，負荷變化率1000MW/min。

1.1.3 聯鎖及超馳動作過程

鍋爐主控切換至手動跟蹤狀態，跟蹤RB指令;停止熱值校正;RB后，關減溫水調節門;引風機靜葉超馳開到75%再自動參與調節，其靜葉上限為85%;送風機動葉超馳開到85%再自動參與調節，其動葉上限為90%。

1.1.4 FSSS跳磨順序

送風機跳閘RB工況發生后，B磨煤機運行時，磨煤機跳閘順序為:A-F-E，最終保留三臺磨煤機運行;B磨煤機不運行時，磨煤機跳閘順序為:AC，最終保留三臺磨煤機運行。跳閘磨煤機間隔時間為10s。

1.1.5 主汽壓控制

RB動作時，鍋爐主控切手動，汽機切換到壓力調節方式，RB動作4秒內壓力設定值跟蹤實際壓力，4秒后按滑壓曲線滑壓運行，壓力下降的速率為1MPa/min。

1.1.6 RB復位方式

當實際功率與RB目標負荷差值小于2%時，RB自動復位;鍋爐滅火復位RB;RB發生7分鐘后，限速后主蒸汽壓力設定值和滑壓曲線壓力設定值偏差小于0.2MPa。

1.2 送風機RB試驗前準備工作

為了提高RB試驗的成功率，在RB試驗前需要對相關系統/設備的軟、硬件方面的條件進行逐一確認，制定一旦試驗失敗所應該采取的應對策略。

(1)對協調控制系統和RB邏輯進行最終確認，包括對控制系統邏輯進行檢查及修改，對相關信號定值進行核實及設置。

(2)對現場的變送器信號、位置反饋信號、設備狀態信號進行檢查確認，試驗前確認對現場進行模擬的信號已全部恢復。

(3)確認輔機的性能及出力，送風機、引風機、一次風機出力與電流的對應關系，正確設置送風機、引風機、一次風機的最大出力限制，防止RB過程中因風機的電機過電流跳閘而觸發MFT。

(4)確認模擬量調節性能，對模擬量調節控制回路進行必要的擾動試驗，如為了防止爐膛壓力波動過大，RB試驗前，要進行較大幅值的爐膛壓力擾動試驗，保證爐膛壓力調節回路的調節品質良好，確認爐膛壓力保護已投入。

(5)制定運行人員手動進行干預的基本原則，防止給水流量低MFT、總風量低MFT、主汽溫度或再熱汽溫大幅度波動引起汽輪機應力大跳閘、爐膛負壓高或低MFT。

1.3 送風機RB成功標準

重要輔機故障跳閘而使機組出力受到限制時，鍋爐主控輸出自動按一定的速率減少，直到鍋爐主控輸出等于相應設備RB目標負荷的對應值。

(1)送風機RB觸發后根據相應的RB目標負荷切除燃料。

(2)在沒有人為干預的情況下，機組參數能夠控制穩定，不會出現參數異常或危及機組安全的情況，經受住RB對機組自動控制系統性能和功能的強烈考驗。

1.4 送風機RB常見問題及處理措施

送風機的跳閘不僅影響到運行側風組的正常工作，給爐膛負壓的調節帶來風險，還會波及制粉系統的燃燒及主蒸汽溫度的變化，因此需要有相應的應對措施來盡最大可能地維持機組的穩定運行。

(1)在運行的送、引風機喘振，將喘振風機的控制切至手動，手動降低其出力并使其不再喘振。

(2)磨煤機跳閘后燃燒不穩，投入適當油槍助燃，注意中間點溫度的變化及趨勢，防止超溫。

(3)跳磨后一次風機喘振，磨煤機跳閘聯鎖關閉出口門致使一次風壓大幅升高，及時對一次風壓進行調整，保證熱一次風壓母管壓力在適當范圍內運行。

(4)爐膛壓力波動超過±2000Pa，退出爐膛壓力自動，手動恢復爐膛壓力，注意風機電流不得超限和防止風機喘振。

(5)RB過程中中間點溫度達到報警值，運行人員手動調整給水流量，如無法維持給水流量在跳閘值以上，可將機組轉濕態運行。

(6)主汽溫超過610℃或低于560℃，運行人員將給水控制切手動，手動恢復汽溫。如主汽溫度高，開啟減溫水調門時，應加強給水流量的監視，防止因減溫水流量增大而造成省煤器前給水流量低。

(7)汽溫10分鐘內下降超過50℃，手動打閘汽輪機，防止應力大損壞汽輪機。

2 送風機RB試驗

2.1 送風機RB試驗過程

A送風機跳閘后，RB正常觸發，引風機B超馳開到85%，造成電流高達1020A過流，運行將引風機切到手動，送風機和燃料主控自動聯鎖切到手動。燃料主控切手動后造成燃料停留在240t/h位置不再降低，但鍋爐主控仍然繼續按RB的目標降到50%，造成煤水靜態失衡。給水系統的焓值控制在RB發生時是不參與調節的，完全依靠煤水的靜態平衡來維持煤水比。由于煤水靜態失衡，而焓值又不參與控制，最終造成鍋爐中間點溫度高而觸發MFT。

圖1 送風機A的RB試驗記錄曲線

2.2 送風機RB過程中暴露出的問題

送風機跳閘后，機組的運行工況發生劇烈變化，主要的參數在調節過程中出現超調，最終導致機組MFT。

(1)送風機RB跳閘兩臺磨煤機后，發現一次風壓偏高，一次風機有發生喘振的風險。

(2)RB過程中二次風箱壓力調節手操器切強制手動，二次風箱壓力需要手動進行調節。

(3)RB過程中，運行通過改變給水流量設定值偏置的方法干預給水控制，但由于干預的幅度較大、上下行頻繁設置給水偏置，造成給水控制跟蹤不上，產生大幅度的波動。RB時焓值調節器沒有作用，調節器輸出范圍過窄，無法在異常工況下對給水流量進行有效的調節。

(4)引風機出力到達極限，爐膛壓力保持正壓。

(5)汽機跳閘，高旁減壓閥快開后手動關閉，高旁閥后溫度高過設定值，高旁減溫水調節閥開大，而高旁減溫水速關閥不開，此時在高旁減溫水管道積有大量冷水，若此時打開高旁減壓閥，因高旁減溫水調節閥在較大開度，高旁減溫水速關閥自動聯開，將可能造成水沖擊。

(6)機組RB期間，減溫水調門閉鎖開啟，時間過長極容易造成超溫。

(7)爐膛壓力高或低時，送風機閉鎖回路控制效果不明顯。

(8)兩臺送風機自動退出后，燃料主控退自動，燃料量不能跟隨燃料指令繼續往下減，燃料量指令與燃料量偏差40t/h左右，而給水流量隨鍋爐主控指令繼續減水，煤水失衡一段時間，中間點溫度超溫，等到發現時運行手動打掉兩臺磨干預已經來不及，MFT發水冷壁保護首出。

2.3 送風機RB導致機組跳閘過程分析

送風機RB觸發MFT，從邏輯自動調節品質，風機最大出力，參數、定值設置，運行操作等方面進行分析。

(1)邏輯自動調節:觀察過程曲線，B引風機退出自動聯鎖，退出B送風機自動，燃料主控聯鎖退出自動后，燃料量不再按預定燃料量指令減少煤量;RB過程中引風機開度達上限閉鎖負荷增，閉鎖焓值PID上下限輸出，且焓值調節響應慢。

(2)超馳回路設計:送、引風機RB時，引風機的超馳回路設計不太合適，將超馳目標自動跟蹤引風機的出力上限，沒有區分動態超馳與穩態最大出力的區別，且超馳速率過快。超馳回路設計的初衷是為了解決被調量劇烈變化時，為防止PID的調節無法穩定，提前快速預判性進行部分單向調節，減輕隨后PID正常調節的困難，達到快速穩定被調量的目的;因為超馳是單向開環調節，因此超馳目標的處理必須合理，超馳調節應避免被調量越限跳閘即可，隨后的調節交給PID進行正常的閉環調節，切不可希望通過超馳調節使被調量一次到位。由于超馳目標的處理不合適、超馳速率過大，導致引風機大幅過電流，被迫退出負壓自動及送風自動。

(3)參數、定值設置:B引風機超弛開度至85%，開速率3%/s，速率太快導致714A電流超限閉鎖開信號沒有起到作用。焓值校正輸出上下限為±300t/h的給水流量，調節幅度太小且速率較慢，RB過程中失去調節作用。

(4)現場人員沒有注意到煤量未減到預定目標值，而給水流量按照鍋爐主控正常減少。當發現過熱度迅速上升時進行加水干預，由于兩臺給水泵再循環閥自動開到50%影響到給水泵加水且焓值PID上下限閉鎖焓值調節器輸出，導致給水指令無法有效調節，最終導致分配集箱溫度過高觸發 MFT保護。

(5)由于汽機主汽調門過關，達到16%，影響給水泵加水能力。

3 送風機RB邏輯優化

通過送風機A的RB試驗，MFT后對事故原因的分析及系統邏輯的討論，對相關部分RB邏輯進行優化。

(1)為了防止一次風機喘振，當磨煤機停運關閉出口擋板時，一次風壓力調節PID預關一定值，跳一臺磨時預關一次風機動葉3%，兩臺磨預關6%，防止壓力升高引起喘振。當熱一次風母管壓力大于13.5kPa時，閉鎖一次風機動葉增，防止喘振。

(2)為了更好地控制二次風箱的壓力，有利于鍋爐的穩定燃燒及風量的控制，原邏輯修改為RB條件觸發時二次風箱壓力調節手操器不退自動。

(3)RB過程中給水控制跟蹤不上運行的干預，造成給水控制的波動，除了干預不是很恰當外，主要原因是給水流量控制的流量信號有16秒的濾波，在RB過程以及大幅度頻繁改變給水流量設定時，控制采用的給水流量信號嚴重滯后于實際的給水流量信號。為此，完善給水控制:RB時，給水流量調節用的給水流量信號的濾波時間由16秒自動改為3秒，使控制用的給水流量信號能夠迅速反映實際給水流量的變化，便于給水控制的快速控制。RB結束后，自動恢復為16秒，不影響非RB工況下的給水控制;RB發生后，增加焓值調節前饋輸出量校正回路，使RB過程中焓值控制參與給水的控制，維持煤水的平衡;RB發生后，自動將給水焓值調節器輸出范圍由±300t/h修改為±500t/h，便于焓值參與RB過程的給水控制，待RB結束后無擾切換為±300t/h。

(4)引風機超馳信號越限，指令變化速率過快，與風機的性能及出力不相吻合。引風機邏輯修改為:引風機RB超馳高限由85%改為75%，避免出現引風機過電流;送風機、引風機、空預器RB時，當爐膛壓力高于300Pa，引風機電流小于714A，且相應引風機運行時，超馳指令以1.5%/s速率向目標值75%提升引風機出力，防止出現風機電流過流。

(5)高旁減溫水的邏輯為高旁減溫水速關閥跟蹤高旁減壓閥開度反饋，不與減溫水調閥跟蹤，當減壓閥與減溫水調閥不相匹配時容易造成水沖擊。邏輯改為:高旁減溫水速關閥跟蹤高旁減溫水調節閥反饋。

(6)RB至減溫水門信號由長指令改為脈沖信號，RB動作后發30秒脈沖關減溫水門，30秒后由運行人員手動操作。

(7)爐膛壓力超過一定范圍時，閉鎖送風機向有可能進一步擴大超限范圍的方向動作，在保證最低送風量的前提下，提高爐膛的負壓安全系數，同時也可以降低引風機的出力。邏輯修改為:爐膛壓力高于500Pa時，送風機動葉閉鎖增;爐膛壓力低于-500Pa時，送風機動葉閉鎖減。

(8)為了防止類似的送風機手動后，燃料無法自動減少的情況發生。邏輯修改為:RB發生后，屏蔽燃料主控切至手動邏輯，讓燃料量指令跟隨鍋爐主控變化;RB發生后25秒內，閉鎖燃料調節器增加功能，防止燃料的反調作用。

4 送風機RB邏輯修改后的試驗效果

通過對送風機RB試驗失敗的分析、送風機RB邏輯的優化，基于送、引風機沒有聯絡擋板，且送、引風機RB過程及聯鎖動作結果一致，直接進行B引風機跳閘 RB試驗。RB發生后，鍋爐指令以1000MW/min的速率下降到500MW，實際給煤量由348t/h迅速下降到209t/h，給水流量由2708t/h迅速下降到1530t/h，A側主汽溫由597.5℃下降到573.7℃，B側主汽溫由597.7℃下降到573.7℃;A側再熱汽溫由596.9℃下降到554.8℃，B側再熱汽溫由 598.2℃下降到 556.3℃;爐膛壓力最低 -271Pa，最高687Pa，引風機RB取得預期效果。

圖2 引風機B的RB試驗記錄曲線

5 結束語

通過送風機RB試驗，對RB控制回路進行優化調整，特別是對燃料及給水控制回路的優化，使得后續的RB試驗得以成功。在RB過程中，各主要參數能夠控制穩定;在沒有人為干預的情況下，沒有出現參數異常或危及機組安全的情況，為機組長周期安全穩定運行奠定了堅實基礎。

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