白城電廠2×660 MW機組無跳閘RB試驗技術研究

張建志，焦 健

（國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

白城電廠2×660 MW機組無跳閘RB試驗技術研究

張建志，焦 健

（國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

RB試驗是驗證新建火電機組在主要輔機跳閘時系統調節品質的破壞性試驗，跳閘風險很大，RB試驗失敗會導致汽機跳閘，鍋爐滅火。以中電投白城電廠1號機組RB試驗為例，闡述RB試驗的原理與過程，著重進行了RB試驗危險點分析，給出提高RB試驗成功率的措施和建議，為火電機組RB試驗提供參考。

危險點；助燃；主汽壓變化率；機跟隨；滑壓

中電投白城電廠新建工程1號機組鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠生產的超臨界、變壓運行直流鍋爐，型號為HG-2070／25.4-HM［1］。汽輪機采用哈爾濱汽輪機廠生產的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式直接空冷汽輪機，單機容量為660 MW［2］。DCS控制設備采用上海福克斯公司（FOXBORO）的I／A分散控制系統。鍋爐采用3臺容量為35%的電動給水泵供水。

1 RB試驗的工作原理

1.1 主要功能

RB（機組快速減負荷）是目前火力發電廠中發生頻率最高，跳機危險性最大的聯鎖過程。機組運行過程中，單臺主要輔機跳閘經常發生，此時如果剩余同類輔機的承載能力低于機組實際負荷，則觸發機組RB過程，快速降低機組負荷到剩余輔機的承載能力范圍內，并盡量保持此過程平穩，使機組不因負荷的急劇變化而觸動保護跳閘，維持機組的穩定運行，將輔機跳閘造成的影響降到最低，就是機組RB的主要功能［3］。RB試驗的主要作用是對機組調節系統的調控能力進行檢驗，若調控參數不合適，則修改調節參數，直到滿足控制要求為止。

1.2 試驗項目

白城電廠1號機組設計了空預器、引風機、送風機、一次風機、給水泵和磨煤機共6個RB項目。由于空預器跳閘后聯跳引風機，空預器跳閘觸發的RB同引風機跳閘觸發的RB具有相同的動作過程，所以RB試驗中不單獨將空預器跳閘作為獨立項目對待，只做引風機、送風機、一次風機、給水泵和磨煤機5個RB試驗，而磨煤機RB試驗僅降低機組負荷，是相對比較溫和的過程，故本文只討論其他4個項目的RB試驗。本機組共配備3臺電動給水泵，由于2臺電泵同時跳閘情況很少發生，所以經電廠同意，鍋爐給水RB只做1臺電泵跳閘工況。

1.3 觸發條件

白城電廠1號機組共設計了4個RB觸發條件，只有當這4個條件同時滿足時才能觸發RB發生［4］。

a.協調系統已投入

因為機組RB試驗考驗的是機組各自動回路的調節能力，只有當機組處于協調狀態時才能保證機組的各自動回路都發生作用。國內也存在將RB的觸發條件限制為機組處于協調狀態或處于機跟隨狀態的情況，機跟隨狀態下觸發的RB無法對燃料精確控制，效果不如協調狀態，因此白城電廠要求必須在協調狀態下才觸發RB。

b.負荷條件

白城電廠1號機組額定負荷為660 MW，配備的空預器、引風機、送風機、一次風機均為2臺，單臺設備的帶載能力均為50%，即330 MW。單臺電泵的帶載能力是35%，1臺電泵跳閘后剩余2臺電泵的帶載能力是70%，按440 MW考慮。所以，只有機組負荷大于等于此負荷時才會因剩余輔機的帶載能力不足而觸發RB，比如，1臺送風機跳閘后，只有當機組實際負荷大于330 MW時才會觸發送風RB的發生，1臺電泵跳閘后，只有機組負荷大于440 MW時才會觸發給水RB的發生。

c.主要輔機跳閘

空預器、引風機、送風機、一次風機、電動給水泵、磨煤機中任一輔機跳閘，是RB的直接觸發條件。

d.RB投／切斷路器

白城電廠1號機組在操作界面上設計了RB投／切斷路器，只有當此斷路器處于投入狀態時才會在其他條件滿足時觸發RB的發生。

1.4 RB發生的動作過程

1.4.1 控制狀態改變

RB發生后，機組由協調狀態轉為機跟隨狀態，機組負荷設定值按一定速率切換到RB目標負荷值，如引風機、送風機或一次風觸發的RB，目標負荷是330 MW，1臺電動給水泵跳閘觸發的RB，目標負荷是440 MW；燃料主控按照此目標負荷控制總給煤量。主汽壓設定值工作在滑壓狀態，其值由RB目標負荷值函數給出。

1.4.2 燃料的快速減少與助燃

白城電廠1號機組采用前后墻對沖式燃燒器布置方式，配備了7個燃燒層。每個燃燒層對應5套油燃燒器和5個煤粉噴嘴，每個燃燒層5個煤粉噴嘴對應于1臺中速磨煤機的5個出口門，燃燒層的布置方式見圖1［5］。

圖1 燃燒層的布置方式

RB發生后，RB信號送到鍋爐燃燒系統，系統將按照預先設定的順序與時間間隔跳閘制粉系統到預定套數。跳閘順序按照有利于鍋爐穩定燃燒的由高向低、前后墻兼顧原則，依次跳閘C、A、D、B制粉系統，1臺電動給水泵跳閘觸發的RB，磨煤機跳閘到剩余5臺為止；送風、引風跳閘觸發的RB，跳閘到剩余4臺磨煤機為止；一次風機跳閘觸發的RB跳閘到剩余3臺磨煤機為止。2臺磨煤機跳閘的時間間隔為：一次風機跳閘觸發的RB，磨煤機跳閘時間間隔為5 s，其他設備跳閘觸發的RB，磨煤機跳閘時間間隔為10 s。RB發生后，制粉系統的快速跳閘將引起爐膛燃燒不穩，通常要求提供助燃，白城電廠1號機組在RB發生后提供G、E兩層油燃燒器助燃，每層油燃燒器包括5支油槍，按照3、2、4、1、5的順序啟動，每支油槍的啟動間隔為10 s。

1.4.3 RB過程的復位

RB發生后，隨著鍋爐燃料的減少，機組負荷迅速向RB目標負荷靠近，當機組實際負荷接近RB目標負荷時，RB信號被復位，RB過程結束，對引、送和一次風機跳閘觸發的RB，此負荷為345 MW；對1臺電泵跳閘觸發的RB，此負荷為455 MW。

2 RB試驗中的危險點分析及措施［6］

2.1 引風、送風和一次風機RB造成爐膛壓力高高或低低導致鍋爐MFT跳閘

1臺引、送或一次風機跳閘后，會造成爐膛進-出風瞬間失衡，引風機跳閘后造成進風多于出風，短時間內爐膛壓力高高，易跳閘；送風和一次風機跳閘后，出風多于進風，易造成瞬間爐膛壓力低低跳閘；為迅速糾正這種進?出風失衡，一方面要快速對已跳閘風機的調節缺失進行補償，另一方面要適量削弱對立風機調節作用。白城電廠1號機組中，引、送和一次風機擋板控制均采用偏差補償邏輯，1臺風機跳閘后，跳閘風機的擋板開度將被瞬間加到剩余風機的擋板上，在最短時間內增大剩余風機出力，如RB前，A引風機靜葉開度為30%，B引風機靜葉開度為50%，A引風機跳閘后，B引風機的靜葉開度將變成80%，理論上瞬間彌補了A引風機出力的不足；另外，送風機和一次風機跳閘后都嚴重減少了爐膛的進風，對爐膛負壓影響很大，為減少這種影響，白城電廠控制邏輯中，在送風機或一次風機跳閘后，通過負前饋方式，系統將引風機靜葉開度指令減小5%，經過1號機組做送風和一次風機RB試驗的檢驗，發現此參數的設置對引風機控制爐膛壓力效果很好。

2.2 剩余風機過電流跳閘

1臺風機跳閘后，調節系統將已跳閘風機的擋板開度疊加到剩余風機上，這雖然對系統調節十分有利，但也往往造成剩余風機因出力過大而超電流跳閘，最終導致RB失敗。在白城電廠調試過程中，為防止風機過電流跳閘事故發生，曾嘗試電流閉鎖方法，將風機電機電流信號引入到擋板控制中，當風機電流超過額定電流后閉鎖風機擋板的輸出增大。但通過試驗發現，風機電機的最大電流同擋板的最大開度不同步，最大電流的出現滯后最大開度5～6 s，所以，用電流限制風機過載不可行。白城電廠最終通過限制風機擋板開啟幅度的方法防止風機過出力跳閘，限幅數據是從實際運行中總結出來的，引風機限制在80%；送風機限制在75%；一次風機限制在80%，通過試驗可知，限幅可以有效防止RB過程中造成的風機過電流跳閘。

2.3 被控量與設定值偏差大切除自動

在被控量與設定值偏差超限時通常會將控制回路由自動狀態切到手動狀態，此條件在正常調節時沒問題，但在機組RB狀態時，由于工況變化劇烈，往往會出現被控量大幅度偏離設定值的情況，此時如果控制回路被切到手動狀態，將使自動調節系統不再工作，從而導致RB過程失敗。所以特別檢查了白城電廠的RB邏輯，RB時要將一切“偏差大切手動功能”在RB狀態時屏蔽。試驗中發現，沒有出現因被控量與設定值偏差大而切除自動的情況發生。

2.4 主汽壓力設定值的變化速率設置不當造成鍋爐斷水而跳閘

對直流鍋爐，給水RB比較容易跳閘，尤其對汽泵供水的機組更是如此。1臺給水泵跳閘，如果參數設置不合適，往往造成鍋爐斷水，機組跳閘。RB時主汽壓力設定值的變化速率是非常關鍵的參數，速率過快，在鍋爐燃料還未快速削減時，主汽壓力設定值已經降的很低，處于機跟隨狀態的機組為了維持迅速降低的主汽壓力設定值，勢必快速開大主汽門，造成機組負荷值在短時間內快速升高，甚至超過機組額定負荷值，在某600 MW機組做RB試驗時，曾出現機組負荷瞬間達到640 MW的情況，就是主汽壓力設定值下降太快造成的；若主汽壓力設定值速率變化過慢，由于直流鍋爐采用的是以煤定水的控制策略，鍋爐主控的輸出決定給水流量設定值的大小，而給水流量設定值決定泵的轉速，泵的轉速又決定泵的出口壓力，所以，RB發生時鍋爐給水泵的出口壓力也隨之降低，對600 MW機組的直流鍋爐，鍋爐給水的阻力約1～2 MPa，當給水泵的出口壓力與下降過慢的主汽壓力之差小于該阻力值時，給水泵不能將給水打入鍋爐，最后造成鍋爐因斷水而跳閘，此問題在汽泵供水機組上尤其明顯。白城電廠在做RB試驗時，主汽壓力設定值的輸出回路采用一階慣性環節，慣性時間常數設為60 s，給水RB獲得成功，因此，主汽壓力設定值的一階慣性時間采用60～70 s比較合適，正確的主汽壓力設定值變化率可以有效提高給水RB的成功率。

2.5 一次風機RB造成磨煤機一次風流量低低跳閘

一次風RB的危險程度僅次于直流鍋爐的給水RB，除爐膛壓力超限跳閘和剩余電機過出力跳閘外，磨煤機一次風量低低跳閘是一次風機RB失敗的主要原因。一次風機RB能否成功的關鍵在于3個因素，一是剩余一次風機擋板能否迅速打開以增大一次風量的供給；二是制粉系統需要有較快的跳閘速率，使剩余的一次風由供給多臺磨煤機變成只供給少數磨煤機；三是已跳閘的磨煤機入口一次風門是否嚴密，嚴密的一次風門會減少漏風，保證剩余一次風都流向運行中的磨煤機。白城電廠工程中，送風RB、引風RB時制粉系統都保留4臺磨煤機，磨的跳閘間隔均為10 s／臺，只有一次風機跳閘觸發的RB保留3臺磨煤機，磨的跳閘間隔是5 s／臺，磨的快速跳閘與盡可能少的保留剩余磨煤機臺數都有利于維持一次風母管壓力在安全范圍內。至于風門的嚴密性問題，則在靜態調試過程中通過嚴格驗收來保證，調試人員需進入管道內部親自觀察，確保每個磨煤機一次風門都關閉嚴密。

3 1號機組RB試驗過程

3.1 引風機RB試驗

2010年9月14日20：59：15，白城電廠1號機組做引風機RB試驗，手動打閘B引風機，試驗于21：00：25結束。RB發生前機組負荷為544.91MW；燃料為404.87 t／h；RB發生后動作情況如下。

引風機A的調節擋板開度限制在80%，并在第一時間達到此值，運轉員將B引風機快速啟動，造成限制幅度信號失效，A引風機開度一度達到88.3%，此時電流達到446 A，電流最大值較靜葉開度最大值滯后6 s。超出額定電流411 A，此時將引風機打到手動，令開度降至82%，電流降至397 A；曲線能查到的最大爐膛壓力為＋700 Pa和-571 Pa；送風機擋板最大開度為66.6%；最大電流98 A；C、A磨煤機跳閘，E、G層油槍成功聯啟。

3.2 送風RB試驗

2010年9月14日19：56：54，白城電廠1號機組手動跳閘B送風機，送風機RB發生。RB發生時參數負荷550.36 MW；主汽壓力19.56 MPa；鍋爐主控輸出61.58%；汽機主控輸出98.29%；RB發生后目標負荷330 MW；C、A磨煤機跳閘；E、G層油槍聯啟。

A送風機動葉開度由36%升至57.44%，爐膛負壓由-76 Pa降至-212 Pa；送風機電流由60 A升至80 A；二次風母管壓力最低降至1.025 3 kPa；引風機調節指令由42.48%降至31%；爐膛壓力設定值-80 Pa，最小-302 Pa、最大97 Pa。

3.3 一次風機RB試驗

2010年9月14日21：45：47，做一次風機RB試驗。手動跳閘B一次風機。試驗21：46：24結束；RB發生前：負荷503 MW；RB動作過程為磨煤機C、A、D、B跳閘，剩3臺；A風機被限制在80%，但運轉員啟動了B一次風機，限制信號消失，A一次風機動葉自動開大至98%，持續時間9 s；電流最大開度至362 A，電流滯后約5 s。而一次風機額定電流為317 A，差點跳閘。一次風母管壓力設定值8.5 kPa；最小5.7 kPa；一次風量為G：146.92 t／h；F：153.76 t／h；E：148.05 t／h。

3.4 給水泵70%RB試驗

2010年9月14日19：05：50，將C電動給水泵手動停止，發生RB，負荷于19：08：14達到RB的復位負荷455 MW，于19：08：44達到RB目標負荷440 MW，歷時2 min19 s。

機組將協調方式切到TF方式，主汽壓力設定值由19.71 MPa變為19.46 MPa；汽機主控由98%變為94%；鍋爐主控由68%變為61.09%；燃料由411.89 t／h切至329.29 t／h；功率由550 MW降至440 MW；給水由1500 t／h降至1 100 t／h，然后又上升；給水中間點切手動，運行后又投上，給水設定值由1 543 t／h降至1 476 t／h，由于跳閘的給水泵，實際給水由1 533 t／h降至1 122.27 t／h，然后在32 s內達到1 398.4 t／h，RB前過熱度為17.4℃，最后升至44℃；為控制中間點溫度輸出，給水量改變值由78 t／h升至299.5 t／h。

4 RB過程中說明的幾個問題

4.1 限幅邏輯不合理

試驗前設計的風機限幅邏輯為：只有1臺風機運行且擋板投入自動狀態時，才限制該風機擋板的開度到某一值。此邏輯在實際發生RB過程時沒問題，因為實際運行中，一旦風機跳閘，通常不能在短時間內再次啟動，而進行RB試驗時，風機跳閘后在短時間內再次被啟動，不能滿足此限幅邏輯，造成一次風機RB試驗過程中剩余一次風機限幅失效，風機過電流，差點跳閘。后來修改此邏輯，將條件“只有1臺風機運行且擋板投入自動狀態時”改為“任1臺處于自動狀態的風機，都限制其擋板最大開度”。

4.2 電流不能限制風機出力

由于電流的滯后性，試圖用電流限制風機過出力的辦法行不通，此邏輯無效。

4.3 RB時引風機-5%的前饋效果很好

送風機或一次風機RB后，引風機動葉開度關小5%基本合理，對控制爐膛壓力穩定，防止出現爐膛過負壓很有利。

4.4 參數合理

所有涉及RB自動調節回路的調節參數合理，通過了機組RB過程的考驗。

5 結束語

經過合理設置，白城電廠1號機組的RB試驗全部獲得成功，調試人員針對RB過程中反映出來的問題對邏輯進行修改，保證了白城電廠長期、穩定運行。

［1］ 陳俊山，洪蘭秀，鄭志遠.電力系統低頻減載研究與應用發展［J］.繼電器，2007，7（16）：86-89.

［2］ 張 濤，王 超，徐建源，等.實際電網中低頻減載方案的優化研究［J］.東北電力技術，2013，34（3）：11-14.

［3］ 楊 博，解 大，陳 陳，等.電力系統低頻減載的現狀和應用［J］.華東電力，2002，9（2）：22-25.

［4］ 袁季修.試論防止電力系統大面積停電的緊急控制——電力系統安全穩定運行的第三道防線［J］.電網技術，1994，4（5）：31-33.

［5］ 張喜林，萬曉華，都昌銀.提高調度自動化系統應用效果研究［J］.東北電力技術，2010，31（7）：24-26.

［6］ 劉國民，宋 雨，周慶捷.智能電網信息化體系架構研究［J］.東北電力技術，2012，33（5）：15-17.

Research of RB Test No Trip Technology for Baicheng 2×660 MW Power Plant

ZHANG Jian?zhi，JIAO Jian
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

RB is a destructive test which verifies the regulation quality of a new thermal power plant，on the condition that one of the main auxiliary equipments out of running suddenly.It leads to a huge risk to the plant tripping.Fail of RB test will induce trip of tur?bine and loss flame of furnace.10 RB tests had been done for Baicheng 2×660MW Plants.As an example，the principle and process of Unit 1 of the CLP Power Plant in Baicheng have been illustrated，focusing on the analysis on dangerous points，providing advices and measures which increase the success rate，offering some benefit for units during the same test.

Dangerous point；Combustion?supporting；Changing rate of main pressure；Turbine follow；Sliding pressure

TM621

A

1004-7913（2015）03-0047-04

張建志（1969—），男，碩士，高級工程師，主要從事科技管理工作。

2014-11-28）