RUNBACK試驗過程及技術要點分析

黃道火， 沈 敏

（華電電力科學研究院，浙江杭州 310030）

0 引言

目前國內大型火電機組的RUNBACK（簡稱RB）控制功能實現的效果普遍不理想，這主要是因為RB控制功能與常規控制功能不同，它是一種機組工況劇烈變化的控制功能。因此對控制策略、參數整定以及相關控制系統的要求都很高；還有，國內大型火電機組的DCS大都采用國際上先進的分散控制系統，這些分散控制系統都有自己典型的RB控制功能設計，這些設計對現場設備要求比較高。RB控制功能投用好壞，主要取決于“什么情況下發RB動作信號”和“RB信號發出后相關系統怎么動作”兩個問題是否解決好。

1 概述

快速減負荷（RUNBACK，以下簡稱RB）邏輯回路是協調控制系統中的事故處理系統。其設計目的是為了考核機組在事故工況下，RB邏輯對于機組的機爐兩側是否具備控制能力。RB邏輯回路的應用將大大提高機組各工況的自動控制能力，減少生產控制過程中人為控制比率，保證機組安全、經濟地運行。

1.1 RB試驗功能介紹

RB功能是指機組正常運行時，二次風機、引風機、一次風機、給水泵中、空預器等重要輔機設備的1臺或多臺發生故障跳閘且備用設備無法連鎖啟動而使機組出力受到限制，自動控制系統將機組負荷由高負荷（大于RB觸發負荷）按預定的速率向預定的RB目標負荷順利過渡的能力。RB功能試驗是對機組自動控制系統性能和功能的重大考驗。

根據機組的運行工況、燃料種類、跳閘輔機種類等不同，RB的目標值也不同，常見的有50%、60%及70%MCR（機組最大連續出力）。以下是幾種常見的RB工況：

（1）引風機RB工況。機組2臺引風機運行，其中1臺引風機跳閘，且機組負荷高于單臺引風機的最大出力，則觸發引風機RB動作。引風機RB的目標值為60%MCR。

（2）送風機RB工況。機組2臺送風機運行，其中1臺送風機跳閘，且機組負荷高于單臺送風機的最大出力，則觸發送風機RB動作。送風機RB的目標值為60%MCR。

（3）一次風機RB工況。機組2臺一次風機運行，其中1臺一次風機跳閘，且機組負荷高于單臺一次風機的最大出力，則觸發一次風機RB動作。一次風機RB的目標值為50%MCR。

（4）空預器RB工況。機組2臺空預器運行，其中1臺空預器跳閘，且機組負荷高于單臺空預器的最大出力，則觸發空預器RB動作。空預器RB的目標值為50%MCR。

（5）給水泵RB工況。機組2臺給水泵運行，其中1臺給水泵跳閘，且備用給水泵沒有連鎖啟動，且機組負荷高于單臺給水泵的最大出力，則觸發給水泵RB動作。給水泵RB的目標值為60%MCR。

1.2 RB試驗邏輯分析

機組負荷大于RB觸發負荷，且RB投入信號為真，給水泵、送風機、引風機、一次風機及空預器等這五種輔機出現跳閘，且備用設備無法連鎖啟動而使機組負荷大于機組最大出力時，將產生RB工況：

（1）汽機閉環調節機前壓力，鍋爐主控切換為RB燃料控制，鍋爐主控輸出按一定的速率減少，直到鍋爐主控輸出等于RB目標負荷。

（2）機前壓力均采用滑壓運行方式，主汽壓力設定值為機組負荷設定值的函數。

（3）機組AGC不允許投入，自動退出AGC。

（4）RB動作60s內，燃料主控禁止增加給煤指令。

（5）強制關閉過熱器、再熱器減溫水20s。

（6）強制關閉3號高加危急疏水門120s。

（7）送風指令中氧量自動調節回路切除60S，送風量由煤量確定。

（8）切BTU為手動。

（9）RB觸發后屏蔽給水、汽溫、鍋爐主控、燃料主控、汽機主控、送風、引風、一次風等主要MCS系統強制切手動功能，直至RB復位后才恢復這些系統的切手動功能。

（10）磨煤機跳閘的同時，對應的出口二次風門、對應磨煤機的入口熱二次風門和擋板自動關閉。

1.3 RB試驗準備條件

RB功能試驗是機組難度最大、風險最高的性能試驗之一，為保證RB試驗能夠順利進行，機組只能在具備相關試驗條件的情況下才可以進行RB試驗。以下幾條是進行RB試驗的必要條件：

（1）機組變負荷試驗、AGC試驗、一次調頻試等工作已經完成，并能出具相關試驗報告。

（2）機組各主要調節參數必須符合《火力發電廠模擬量控制系統驗收測試規程》（DL/T657-2006）要求，并有相關的試驗報告及歷史曲線。

（3）機組一次風機、引風機、送風機、空氣預熱器及給水泵都能正常投入2臺運行。

（4）機組能夠帶40%～100%MCR負荷穩定運行。（5）機組已經完成最低穩燃負荷負荷試驗并有相關試驗報告。

（6）單臺一次風機、引風機、送風機、空預器及給水泵最大出力試驗已經完成或有條件測試。

（7）為保證RB試驗能順利進行，熱工維護人員已經在現有邏輯基礎上做了一些必要的修改。

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（8）FSSS已正式投運，RB信號至FSSS聯系正常，邏輯關系正確。

（9）機組保護系統正常投入。

（10）給水泵、送風機、引風機、一次風機和空氣預熱器等均處于良好的工作狀態。

1.4 RB試驗過程分析

RB試驗過程就是模仿機組在引風機、送風機、一次風機、給水泵及空預器等重要輔機跳閘觸發RB后，機組按預定邏輯將機組穩定在RB目標負荷的過程。RB試驗可分為引風機RB試驗、送風機RB試驗、一次風機RB試驗、給水泵RB試驗及空預器RB試驗等試驗項目，試驗過程如下（以給水泵為例）：

（1）檢查確認給水泵RB目標負荷值及RB速率。

（2）必要時進行操作調整，保證兩臺汽動給水泵平衡帶負荷。

（3）運行人員解除備用水泵連鎖。

（4）聯系調度，將機組負荷維持在滿負荷，維持10～20min左右。

（5）通知調度，準備做給水泵RB功能試驗。

（6）由運行人員在現場打閘任意1臺運行著的給水泵，模擬給水泵跳閘。

（7）控制系統會發出“給水泵RUNBACK”信號。

（8）各調節回路應能將各自的被調量穩定在機組跳閘的極限范圍內，不發生停機、停爐現象，則給水泵RB試驗成功，否則試驗失敗。

（9）如給水泵RB成功，則：維持機組工況10～20min，使各調節變量達到新的穩態值、填寫記錄表（見表1），并打印重要參數的試驗過程曲線。重新啟動已跳閘的給水泵，并恢復機組負荷至滿負荷，運行人員恢復備用水泵的連鎖。

（10）如給水泵RB失敗，則：熱控人員找出RB失敗的原因并采取相應的解決措施、按步驟（1）～（8）重做給水泵RB功能試驗。

表1 RB試驗記錄表

2 RB試驗技術要點分析

2.1 給水泵RB試驗

機組正常運行時，一般是2臺汽泵運行，1臺電泵備用。若發生汽泵跳閘則電泵連鎖啟動。若在汽泵跳閘5s內，電泵啟動不成功則RB觸發[1]。機組負荷指令快速減少，以50%MCR/min的速度減到給水泵RB目標值。

給水泵RB發生時，鍋爐給水量遠遠小于蒸發量，機組煤水比嚴重失衡。如果機組為汽包爐，則汽包水位驟降，可能觸發汽包水位低保護。如果機組為直流爐，汽水分離器出口溫度（中間點溫度）驟升，可能引機組嚴重超溫。給水泵RB發生后，為快速補充鍋爐給水量，運行中的給水泵要快速增加給水量，但是又不能過調，引起運行中給水泵過載跳閘。圖2為給水泵RB發生時，運行給水泵的快開邏輯設計。

2.2 送、引風機RB試驗

機組送、引風機RB發生時，爐膛負壓是機組所有重要參數中變化最劇烈，也是最有可能引起鍋爐跳閘的參數。在送、引風機RB發生時，明確送、引風機之間的關系，是保證機組送、引風機RB試驗的關鍵。一般情況下送、引風機的關系可分為下面兩種情況：

（1）送、引風機不相互連鎖跳閘，即不管是引風機還是送風機，跳閘都不連鎖跳閘同側的送風機或引風機。在這種情況下，引風機RB觸發時，運行的引風機靜葉切為跟蹤方式，在引風機電機不過流的情況下，超馳開至95%的開度后再次投入爐膛負壓自動，爐膛負壓設定值保持與原來一樣。運行的2臺送風機動葉切為跟蹤方式，且超馳關至原開度的50%處，再次投入風量自動，送風量設定值為RB目標負荷對應的風量[2]。

（2）送、引風機連鎖互跳，即1臺引風機（送風機）跳閘時，連鎖跳閘同側的送風機（引風機）。引風機RB（或送風機RB）觸發時，另外一側運行著的送風機動葉開度及引風機的靜葉開度都保持不變持續60s，維持鍋爐風量及爐膛負壓的穩定。然后引風機自動再次投入，爐膛負壓的設定值保持不變。送風機自動也再次投入，風量設定值改為RB目標負荷對應的風量。

2.3 一次風機RB試驗

當任一臺一次風機跳閘時，且機組實際負荷大于50%MCR，則一次風機RB發生。一次風機RB有其特殊性。一次風壓關系到制粉系統的安全、穩定運行，在一次風機跳閘發生RB瞬間應快速開大運行中一次風機導葉，然后以一定的速率過渡到正常的控制回路。一次風機RB發生時，由于有大量漏風處存在，一次風壓力瞬間會降低，可能造成一次風堵管甚至鍋爐滅火。為防止一次風壓力快速下降，應該在邏輯中給某些設備增加一些連鎖保護：

（1）磨煤機跳閘后，連鎖關閉磨煤機入口冷、熱風擋板、總風門、磨煤機出口擋板[4]。

（2）一次風機故障跳閘發生RB時，關閉同側空氣預熱器出口一次風擋板、一次風機出口聯絡擋板。

（3）為防止一次風壓瞬間擾動達到保護值而造成磨煤機跳閘，將一次風母管與爐膛差壓延時加長，或者取消此保護，改為報警。

3 結語

RUNBACK功能試驗是新機組投產后需要完成的19項性能試驗中的一項，也是19項性能試驗中難度最大、風險最高的一項，完成了RB功能試驗的機組較沒完成該試驗的機組相比在自動化水平、機組安全穩定運行、輔機故障后系統恢復等多方面性能都有顯著的提高。

文章詳細說明了試驗過程中要采取的一些措施，如變參數控制、前饋控制、超馳控制、動靜結合快速減煤、修改壓力設定值回路等，為降低其他火電機組RB功能試驗的風險、確保RB試驗成功進行提供一定的借鑒。

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[1]張纏保，李梅鳳，楊文杰.協調控制系統中RB試驗[J].山西電力技術，1999，84（1），17～19，31.

[2]孟祥榮，劉志敏，劉清亮.RB技術探討[J].山東電力技術，1998，120（4），51～53.

[3]王玉山，張秉權.火力發電機組RUNBACK試驗研究[J].華北電力技術，2001，2，5～8.

[4]何紹賡，陳鈺.國產600MW機組一次風機RB功能的實現[J].華東電力，2004，32（7），10～12.

[5]孫輝，梅東升，李國勝.一次風機變頻調速時實現RB功能的方案[J].華北電力技術，2005，7，25～30.

[6]白永軍，董平，王孝全.機組快速減負荷（RB）功能探討[J].內蒙古電力技術，2004，22（5），66～68.

[7]熊澤生，曹泉.一種新型RB控制策略及其實踐[J].湖北電力，2006，30（2），32～34.

[8]徐國彬，燕同升，王君.華能日照電廠給水泵汽輪機控制程序優化研究[J].山東電力技術，2006，152（6），28～30.