引風機RUN BACK控制策略優化及分析

蔡國保， 董光輝， 梁 朝， 張 霖， 沈志強

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

0 引言

機組的快減負荷（RUN BACK，以下簡稱RB）的主要功能是當機組主要輔機發生故障時，系統自動將機組的負荷降至與當前運行設備允許出力相對應的目標負荷，同時保證主要調節系統工作正常，維持機組主要參數在允許范圍內[1]。RB試驗的主要目的是檢驗和考核協調控制系統和RB控制功能，考核和檢查RB工況下各調節子系統的控制性能，檢查考核在RB工況下BMS有關邏輯能否使各控制系統及輔機設備協調一致的動作。通過RB試驗，可以檢驗機組主設備、輔機設備、熱工控制系統能否為機組的高度自動化運行提供了安全、可靠保障。

本文通過對某330MW機組引風機的RB試驗失敗過程的分析，指出新建機組在啟動調試期間，對RB邏輯檢查及RB試驗期間需要注意的一些問題的細節處理方法，可供同類型機組RUN BACK試驗借鑒。

1 工程概況

某電廠5×330MW亞臨界燃煤機組RB的控制功能主要由模擬量控制系統（MCS）和燃燒器管理系統（BMS）共同實現。BMS的任務是根據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，保證鍋爐在低負荷期間的燃燒穩定。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目標負荷計算、RB切磨邏輯、協調控制方式切換、主汽壓力控制方式切換、一次風機、給水泵控制、RB后控制子系統入口偏差大切手動信號屏蔽、過熱器再熱器減溫調節閥強關邏輯等。

機組DCS組態軟件中設置的RB功能有：

（1）一臺送風機跳閘，RB目標BID降至165MW，負荷變化率330MW/min。

（2）一臺引風機跳閘，RB目標BID降至165MW，負荷變化率330MW/min。

（3）一臺一次風機跳閘，RB目標BID降至150MW，負荷變化率330MW/min。

（4）一臺空預器跳閘，RB目標BID降至150MW，負荷變化率330MW/min。

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

（6）磨煤機跳閘，RB目標負荷按照表1由程序計算得出，負荷變化率330MW/min。

磨組對應的機組最大出力見表1。

表1 磨組-負荷對應表

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

RB動作時相對應燃料量下的負荷—壓力目標值滑壓曲線見表2。

表2 機組負荷-壓力目標值參數

實際壓力設定值由壓力目標值經過慣性環節得出，慣性時間90s。

機組設計RB功能投入按鈕和RB功能切除按鈕，用于RB功能投切。此外還設計兩種RB復位方式：當實際電功率與RB目標負荷差值小于10MW時，RB自動復位；當實際電功率與RB目標負荷差值不小于10MW時，使用RB復位按鈕復位，同時鍋爐主控制器切手動，機組保持汽機跟隨（TF）方式不變。RB發生后，燃料主控的PID輸出鎖定60s不變化；過熱、再熱減溫水調節門在自動狀態下強關30s。并且在RB期間為了防止送風機、引風機、一次風機在擋板調節期間，因擋板調節過大出現過電流情況分別對各風機的調節擋板進行了90%的開度限制。

2 試驗過程及問題

RB試驗是一項牽涉到機組整個熱力系統、控制系統的復雜性能試驗項目，其建立在機組各自動控制系統投運正常基礎之上進行[4]，故只有協調控制系統處于協調方式時，RB才有意義[5]。本機組通過長時間的在協調方式下運行，經過負荷變動試驗各個系統都投入良好，于是計劃2013年4月8日對機組進行RB試驗。RB試驗開始前對RB邏輯重新進行了梳理確認，主要確認RB的降負荷速率，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。通過和網調溝通，機組達到了RB要求負荷條件。RB試驗前機組負荷為300MW，主汽壓力16.8MPa，過熱汽溫527再熱汽溫514，爐膛負壓-89Pa，給煤量127t/h，磨煤機機5臺運行，機組處于協調控制方式。

23：30 ，引風機RB試驗開始。運行人員在畫面上手動停止B引風機RB邏輯出發，RB首出畫面顯示引風機和送風機同時動作，此時燃料主控突然切為手動狀態（如圖1曲線7所示）；E、D磨煤機依次按順序跳閘；AB層油槍投入時只三支正常投入；減溫水調節門按計劃全部關閉；然而此時引風機A調節擋板不開反關，使得引風機A擋板沒有及時調節反而在50%保持了1min左右（如圖1中曲線6所示），導致爐膛壓力正壓很大，最高已經達到了1063Pa。雖然整個過程中機組并未跳閘，但對試驗質量來說還是失敗了。

3 問題分析

導致此次試驗失敗主要有以下兩個原因。

3.1 引風機擋板邏輯不完善

送、引風機RB動作信號同時觸發，RB首出判斷是兩組條件同時顯示NO1，然而按設計送風機本應該是被引風機聯跳的對象，可是由于邏輯判斷組態不合理，在送風機跳閘，閉鎖引風機調節擋板邏輯中（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機RB條件成立，都會對引風機的調節擋板進行閉鎖，導致引風機A擋板因為送風機A跳閘而有60s閉鎖在50%的位置，不能及時參與調節爐膛負壓。使得爐膛負壓在RB過程中，出現了很大的正壓現象，危及爐膛安全。然而，在引風機跳閘聯跳送風機情況下，是不需要對引風機的調節擋板進行限制的。因為，聯跳之后送引風機都處于單側運行，此時爐膛負壓波動本身相對較小，通過引風機自動調節能夠穩住爐膛負壓。而圖2的設計初衷是考慮送風機跳閘后不聯跳同側引風機，此時引風機相對送風機出力過大，這時需要快速將2臺引風機出力，調節至和1臺送風機出力匹配的大小，因此需要對送風機擋板進行閉鎖限制。經過仔細考慮，在送風機跳閘閉鎖引風機擋板邏輯中增加了引風機的狀態判斷（如圖3所示），以避開因送風機聯跳而導致引風機擋板不能及時開啟現象，同時又能保證送風機RB時，引風機能夠快速動作的需要。通過圖3的優化，計算機就能夠辨別出只有送風機提前引風機跳閘時，才會閉鎖引風機調節擋板，而不會出現圖2那樣不分先后都閉鎖擋板，以致擋板無法參與正常調節，危及爐膛安全的現象。

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，導致在RB發生時，燃料主控沒有及時根據鍋爐主控的要求減少煤量。未跳閘的給煤機在燃料主控手動情況下，一直處在一個較高的給煤量下運行，加之汽包爐的本身蓄熱能力就比直流爐大，使得機組負荷在降負荷過程中長時間不能到達RB要求的目標負荷。經過分析，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出的煤量指令。在RB邏輯檢查時，由于之前只關注了屏蔽爐膛負壓偏差大送、引風機擋板切手動的邏輯，忽視了燃料主控切手動的條件，使得第一次引風機RB試驗過程沒有順利完成。

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

在這次一次引風機RB試驗中，也發現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，后經過與鍋爐專業商討，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，以便穩定主蒸汽溫度，不使其下降太快。經過優化后在后續的試驗中再未發現爐膛溫度快速下降的情況出現。

表3 引風機RB優化前數據[6]

4 試驗結果

通過以上對邏輯的優化，對引風機RB功能重新進行了試驗。經過試驗系統滿足了機組在主要輔機跳閘RB的控制要求，各系統參數在RB過程中和RB結束后都穩定在正常范圍內，其他各調節子系統控制良好。優化前后系統各參數見表3、表4。

表4 引風機RB優化后數據

5 結語

（1）RB試驗前，必須對RB邏輯仔細檢查，尤其是對偏差大閉鎖的邏輯和RB觸發條件是否同時觸發，是否產生沖突要確認。

（2）RB試驗前，在條件允許的情況下最好先完成靜態試驗，確認個各機構聯鎖動作均正常，這樣才能為動態情況下RB的順利完成打下良好的試驗基礎。

：

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

[2]尹峰，朱北恒，項謹，等.火電機組全工況自動RB控制策略的研究與應用[J].浙江電力技術，2008，（4）：5～8.

[3]王俊洋，張烈.火力發電廠RUNBACK功能試驗一般程序[J].電力建設，2003，（11）：15～17.

[4]安徽省電力試驗研究所.安徽省300MW機組RB試驗介紹[Z].

[5]任高，張纏保，李梅鳳.協調控制系統中RB試驗的探討[J].山西電力技術.1999，（01）.

[6]梁朝.陜西有色榆林新材料有限責任公司（5×330MW）電力設施工程1號機組RB試驗調試報告[R].西安熱工研究院有限公司，2013.