660MW超超臨界機組RB試驗分析

萬俊松，廖江龍，游勇華，方 吉吉

（1.江西電力科學研究院，江西 南昌 330096 2.江西景德鎮發電廠，江西 景德鎮 333000）

0 引言

超超臨界直流機組RB功能對機組的整體性能及自動化水平的提高具有重大意義，而且從客觀上來說具有相當大的技術難度。隨著超超臨界機組的日益增多及在電網中地位的日益重要，RB功能的正常投運直接關系著電網的安全。

目前國內RB的研究主要集中在兩個方面：一方面是對原設計熱力系統的改進和優化，缺點是系統改造復雜，投入成本高，實施難度大。另一方面是對控制系統及相關邏輯的改進和優化。其缺點是軟件的移植性較差，必須根據不同的控制對象來具體實施，同時需要大量的試驗來驗證。本文側重于從控制系統優化的角度進行相關分析。

1 RB功能設計

景德鎮發電廠2號660 MW超超臨界機組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責任公司生產的超超臨界參數變壓運行直流鍋爐，汽機為東方汽輪機有限公司制造的超超臨界壓力汽輪機，超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機。發電機為東方電機股份有限公司生產的發電機。機組的監視與控制部分主要由北京日立控制系統有限公司提供的HIACS-5000M集散控制系統（DCS）來實現。

其RB功能設計6種異常工況，即單臺磨煤機跳閘、兩臺磨煤機跳閘、單臺送風機/引風機跳閘、單臺一次風機跳閘、單臺空預器跳閘、單臺汽動給水泵跳閘。當多臺輔機跳閘時，以鍋爐出力下降最大的RB工況為機組RB實施工況。RB發生時，機組從AGC或CCS控制方式切換到機跟爐(TF)方式運行，進行機調壓控制，依次跳閘F、E、D磨煤機，最低維持三臺磨運行，快速投運油槍為緊急投油，直接發指令開油閥。RB發生時，機前壓力定值回路根據不同RB工況，確定主汽壓力控制的目標值，在到達目標值之前主汽壓力控制采用純滑壓運行，即汽機調門調節壓力，且調門禁止增。鍋爐煤量調節器指令以不同RB工況降至機組最大限制負荷所對應的目標預計煤量。同時自動減少送風量及給水流量，改變汽機調門開度，最終使機組實際負荷迅速下降至相應負荷，并維持該負荷運行，RB目標參數見表1。

表1 RB目標參數

2 RB試驗情況及分析

2號機組爐膛壓力保護定值為+2.5kPa和-2.5kPa，在機組RB過程中，由于磨煤機連續跳閘，燃料量迅速減少，爐膛內煙氣溫度降低，造成爐膛內壓力急劇下降[1]；尤其是單臺一次風機跳閘RB時，由于一次風母管壓力下降較多，使得爐膛內給粉量嚴重不足，爐膛負壓下降幅度較大。圖1為單臺一次風機跳閘RB試驗主要參數曲線。

圖1 單臺一次風機跳閘RB試驗主要參數曲線

RB試驗的主要數據見表2。

表2 2號機組RB主要參數變化情況

從圖1和表2可看出，機組RB過程中爐膛內壓力急劇下降，尤其是一次風機RB時，由于一次風母管壓力下降較多，使得爐膛內給粉量嚴重不足，爐膛負壓下降幅度較大。

3 RB控制策略優化

3.1 爐膛壓力控制

送、引風機RB試驗中，爐膛壓力最高至478.53 Pa。為減小爐膛壓力調節的正向偏差，除了進一步加強引風機前饋控制的作用之外，還在送、引風機RB發生后，加強了風煤比的變化速率，讓送風量能更加快速地響應煤量變化，以保證爐內燃燒良好和爐內壓力穩定。

圖2 送、引風機RB風煤比變化速率邏輯

此外，為了避免送、引風機發生過電流和喘振等現象，以及為了改善送、引風機RB中爐膛壓力的調節品質，通過觀察試驗過程和結果，對RB后運行且投入自動的風機的開度進行限幅，將送風機動葉調節輸出上限由68%降低為64%，引風機靜葉調節輸出上限由92%增加為94%。

3.2 水煤比控制

2號機組采用的是燃料控制煤水比策略。由于汽溫對給水的動態響應快于汽溫對燃料量的動態響應，故針對不同負荷狀況，增加了響應燃料量變化的給水指令的給水時間常數，使給水遲于燃料量變化，進而有效改進超超臨界機組煤水比控制，從而減少主汽溫度的動態變化，補償燃料量對負荷的遲延。

RB時，水煤比容易失調使得鍋爐局部受熱面溫度超溫致鍋爐MFT，為了解決超超臨界機組在煤水比合理有效匹配方面難控制的特點，增加了給水流量指令接收RB模式下的設定回路，在多次試驗后獲取了適合RB模式下的給水流量設定值回路（汽動給水泵跳閘RB除外）。給水流量設定值回路中，不同負荷變化時對應給水慣性延遲時間常數曲線如圖3所示。

圖3 負荷變化時給水慣性延遲時間常數

此外，在汽動給水泵RB試驗中，發現輔汽聯箱蓄能比較小，在RB動作后剩余運行的一臺小機波動比較大，再沖轉另一臺小機時，給水流量波動比較大，對機組運行安全造成較大影響。建議正常運行時2臺汽機給水泵均用四抽用汽，在RB動作后，可采用輔汽沖轉一臺小機，穩定后再切換到四抽用汽。

3.3 主汽壓力控制

RB后，如果壓力設定下降速率過快，機組將維持相對高負荷狀態，汽輪機調節閥開度較大，透支鍋爐蓄熱，降低主蒸汽溫度。如果壓力設定下降速率過慢，機組將維持相對低負荷狀態，汽輪機調節閥開度較小，冷再蒸汽流量會顯著減少，并影響中、低壓缸的抽汽量，從而影響汽泵的運行[2]。

為了通過控制汽輪機調節閥開度控制鍋爐與汽輪機之間的能量平衡，對主蒸汽壓力設定回路進行了以下調整：

1）正常運行時，與滑壓曲線對應的主汽壓力目標值通過3個LAG(慣性環節)形成主汽壓力設定值去汽機主控回路，對汽輪機調節閥開度進行調節。RB發生后，將切換為經過2個LAG(慣性環節)，以增強主汽壓力設定值變化速率。圖4為主汽壓力設定值慣性環節回路邏輯圖。

圖4 主汽壓力設定值慣性環節回路邏輯圖

2）RB發生后，將機組滑壓速率由初始設計的0.4 Mpa/min切換為3 Mpa/min。

3.4 一次風控制

單臺一次風機跳閘后由于沒有對應的能起抵消作用的設備進行聯跳動作,因此在RB初期必然會引起爐膛負壓的急劇下降,隨后又有因RB發生而引發的磨煤機的連鎖跳閘動作,將進一步加劇負壓的下降,故在爐膛壓力主控中采取一次風機RB前饋作用提前減少引風機開度，維持爐內壓力穩定。

此外，通過判斷是否為一次風機RB，相應對磨煤機入口關斷門來進行不同延時操作，可解決直吹式制粉系統一次風機RB時，一次風壓瞬間下降容易跳磨煤機的問題。同時，為了避免一次風機發生過電流和喘振等現象，將一次風機動葉調節輸出上限調整為94%。

一次風機RB控制策略優化之后，2號機組RB期間一次風母管壓力變化與之前1號機組比較結果如表3所示。

表3 1、2號機組RB期間一次風母管壓力變化比較

經上述優化后，2號機組RB試驗曲線如圖5，圖6所示，從圖中可見RB后機組主要參數正常，機組在自動控制系統及連鎖動作控制下，能快速將負荷降到實際所能達到的相應出力，并能較快維持機組相對穩定，能滿足機組安全運行要求。

圖6 單臺一次風機跳閘RB試驗曲線

4 結論

通過對景德鎮2號660 MW超超臨界機組的RB試驗，完善了機組的RB功能，提高了機組RB的控制品質，有效地抵抗了單臺輔機跳閘對機組穩定運行所帶來的隱患和顯著的提高了輔機故障后機組恢復性能。RB功能的完善，減少了機組的非停次數和有利于機組節能降耗，保證了電網的穩定性，同時也為同類660 MW超超臨界機組RB投入提供了實際數據和理論參考。

[1]陳小強,羅志浩,尹峰.超超臨界1 000 MW機組RB控制策略分析及優化[J].熱力發電.2010，39（7）：72-74.

[2]陳小強,羅志浩,尹峰.國華寧海電廠6號1 000 MW機組RB試驗分析[J].熱力發電.2012，41（1）：56-64.