660MW超臨界機組一次風(fēng)機RB控制策略優(yōu)化

摘要：輔機故障減負荷功能是大型火電機組不可缺少的重要安全保障。文章針對馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電有限公司一期工程的兩臺660MW超臨界直流燃煤機組的RB功能不全，如一次風(fēng)機RB動作不成功，造成機組非計劃停機等問題，提出了一次風(fēng)機RB控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略，并通過450MW和600MW一次風(fēng)機RB試驗，證明了一次風(fēng)機RB控制系統(tǒng)優(yōu)化后取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：超臨界機組；輔機故障減負荷；一次風(fēng)機；優(yōu)化控制；RB試驗 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK323 文章編號：1009-2374（2015）23-0031-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.017

1 概述

馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電有限公司一期為兩臺660MW超臨界直流燃煤機組，鍋爐為SG-2090/25.4-M968型直流爐；汽輪機為CLN660-24.2/566/566型凝汽式汽輪機，機組控制系統(tǒng)采用上海美卓自動化公司生產(chǎn)的MAXDNA DCS。煤粉燃燒器布置為自下而上A-F層六層四角切圓燃燒，A層布置等離子，一次風(fēng)機控制系統(tǒng)包含兩臺50%的一次風(fēng)機，當(dāng)運行中的兩臺一次風(fēng)機任一臺跳閘，且RB功能投入，機組負荷大于350MW，即發(fā)一次風(fēng)機RB動作，依次從上向下跳閘磨煤機：磨煤機F→磨煤機E→磨煤機D，直至三臺運行的給煤機切至手動狀態(tài)帶原有煤量

運行。

2 機組RB功能設(shè)計

2.1 RB功能

RB（RUN BACK）功能即輔機故障減負荷功能，主要是指機組設(shè)備能力突然部分喪失，即實際負荷大于機組設(shè)備發(fā)電能力后，機組控制系統(tǒng)自動快速減負荷達到新的平衡的功能。

2.2 RB功能組成

目前我公司兩臺660MW機組設(shè)計包含了機組輔機故障后自動減負荷（RB）功能。通過現(xiàn)場試驗，我們已成功實現(xiàn)了送風(fēng)機、引風(fēng)機、給水泵、燃料的RB功能。通過對一次風(fēng)機RB存在問題的分析，對一次風(fēng)機RB控制策略進行優(yōu)化，實現(xiàn)一次風(fēng)機RB功能的可靠投入。

3 機組一次風(fēng)機RB功能試驗

3.1 一次風(fēng)機RB控制策略

當(dāng)一次風(fēng)機RB動作，鍋爐主控自動切至手動，CCS切至TF控制方式，自動投入等離子，F(xiàn)磨跳閘，延時5秒后E跳閘，再延時5秒D磨跳閘，送、引風(fēng)自動調(diào)節(jié)，至機組400MW，RB信號結(jié)束。

3.2 一次風(fēng)機RB試驗

優(yōu)化前一次風(fēng)機RB試驗，在機組負荷550MW時，RB試驗開始，一次風(fēng)機A停止，爐膛壓力迅速拉至爐膛壓力低低跳閘值，觸發(fā)爐膛壓力低保護動作，鍋爐MFT，一次風(fēng)機RB試驗失敗。

3.3 一次風(fēng)機RB存在的問題

（1）單臺一次風(fēng)機的參數(shù)和裕度，大型機組，單臺一次風(fēng)機一般按50%機組負荷設(shè)計。設(shè)計容量越大，對實現(xiàn)一次風(fēng)機RB功能越有利，但對節(jié)能不利，運行參數(shù)證明，一次風(fēng)機設(shè)計容量偏小；（2）運行中，當(dāng)一次風(fēng)機跳閘時，一次風(fēng)壓力迅速下降至3.54kPa，一次風(fēng)機出口電動門關(guān)閉時間過長；（3）送風(fēng)機風(fēng)量控制指令采用跟負荷控制方式，在一次風(fēng)機RB動作時，風(fēng)量減小比較緩慢，而送風(fēng)控制指令作為引風(fēng)控制的前饋，相應(yīng)也減小緩慢；（4）一次風(fēng)機RB動作后，爐膛負壓維持不住，迅速下降至鍋爐保護值，造成鍋爐MFT，試驗不能成功。

4 一次風(fēng)機RB功能控制策略優(yōu)化

4.1 一次風(fēng)機RB控制策略優(yōu)化

針對一次風(fēng)機RB存在問題，經(jīng)過詳細分析和研究，對原控制策略進行優(yōu)化：（1）一次風(fēng)機出口增加氣動快關(guān)隔絕門，防止風(fēng)機停止后出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，并增加一次風(fēng)機出口氣動快關(guān)隔絕門控制邏輯，氣動門由全開到全開行程時間為4秒；（2）優(yōu)化送風(fēng)機風(fēng)量控制指令，采用風(fēng)跟煤控制方式。采用先加風(fēng)后加煤，先減煤后減風(fēng)，并加入適度延時，使鍋爐風(fēng)量和氧量控制更加精確、快速；（3）引風(fēng)機控制前饋加入一個超馳控制算法，當(dāng)一次風(fēng)機RB動作，觸發(fā)超馳控制算法動作，迅速超馳關(guān)小引風(fēng)機靜葉一定開度，該開度通過試驗得到，由機組負荷通過折線函數(shù)對應(yīng)相應(yīng)開度；（4）磨煤機一次風(fēng)量低時，原跳磨煤機的邏輯改為跳給煤機，且加入適量的延時，防止因風(fēng)量測量管堵粉保護誤動，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；（5）當(dāng)一次風(fēng)機RB發(fā)生后，一次風(fēng)壓迅速減小，運行中的一次風(fēng)機動葉超馳開大至95%。

優(yōu)化后的一次風(fēng)機RB控制策略，在一次風(fēng)機RB動作時，根據(jù)當(dāng)時負荷，通過折線函數(shù)算出一定的開度，該開度為引風(fēng)機靜葉超馳關(guān)小的指令，即一次風(fēng)機RB動作時，引風(fēng)機靜葉超馳關(guān)小一定開度，防止?fàn)t膛負壓迅速拉至壓力低低保護值，保證RB動作成功。

4.2 優(yōu)化后一次風(fēng)機RB試驗

4.2.1 機組負荷460MW一次風(fēng)機RB試驗。70%負荷一次風(fēng)機RB試驗時，MCS自動全部投入，磨煤機A、B、C、D、E五臺磨運行，機組負荷460MW，主汽壓力19.84MPa，實際燃料量208.7T/H，給水流量1383.1T/H，總風(fēng)量1783.9T/H，主汽溫度562.3℃，爐膛壓力-34.1Pa，A一次風(fēng)機動葉執(zhí)行器開度73.1%。B一次風(fēng)機動葉執(zhí)行器開度79.6%。A引風(fēng)機靜葉執(zhí)行器開度50.2%，B引風(fēng)機靜葉執(zhí)行器開度47.6%，一次風(fēng)母管壓力9.98KPa。手動跳閘A一次風(fēng)機，待機組負荷穩(wěn)定后，機組負荷310MW，主汽壓力14.1MPa，煤量135.8T/H，給水流量953.5T/H，主汽溫513℃，爐膛壓力最低-956.8Pa。機組70%負荷一次風(fēng)機RB試驗成功。

4.2.2 機組負荷600MW時一次風(fēng)機RB試驗。90%負荷一次風(fēng)機RB試驗時，MCS自動全部投入，磨煤機A、B、C、D、E、F六臺磨運行，機組負荷600MW，主汽壓力23.4MPa，實際燃料量270.1T/H，給水流量1846.8T/H，總風(fēng)量2304.7T/H，主汽溫度563.2℃，爐膛壓力-16.1Pa，A一次風(fēng)機動葉執(zhí)行器開度85.7%，B一次風(fēng)機動葉執(zhí)行器開度90.0%。A引風(fēng)機靜葉執(zhí)行器開度68.0%，B引風(fēng)機靜葉執(zhí)行器開度64.6%，一次風(fēng)母管壓力10.26KPa。手動跳閘B一次風(fēng)機，待機組負荷穩(wěn)定后，機組負荷315MW，主汽壓力14.8MPa，煤量134.5T/H，給水流量1047.5T/H，主汽溫495℃，爐膛壓力最低-1333.7Pa。機組90%負荷一次風(fēng)機RB試驗成功。如圖1，為600MW負荷時一次風(fēng)機RB試驗時參數(shù)曲線。

4.2.3 兩次試驗的結(jié)果分析。通過上述兩次試驗，結(jié)果均獲得成功，在460MW和600MW工況下，當(dāng)一臺一次風(fēng)機跳閘后，機組能快速降負荷至安全運行值，且引風(fēng)機靜葉超馳動作及時、正確，配合運行一次風(fēng)機動葉進行調(diào)整爐膛負壓和一次風(fēng)母管壓力，快速穩(wěn)定值一次風(fēng)機跳閘前的設(shè)定值，避免因一次風(fēng)機跳閘而導(dǎo)致機組跳閘。但存在一次風(fēng)機RB時爐膛壓力下降較多、一次風(fēng)母管壓力降低較多等問題，針對這些問題，下一步對該方案進行深度優(yōu)化，將參數(shù)控制得更為平穩(wěn)，保證機組安全運行。

5 結(jié)語

通過加裝一次風(fēng)機出口氣動門，實現(xiàn)出口門快關(guān)，并且優(yōu)化了送風(fēng)機風(fēng)量控制指令和引風(fēng)機負壓控制前饋；增加一次風(fēng)機RB時，運行的一次風(fēng)機動葉超馳開至95%，引風(fēng)機靜葉超馳關(guān)小功能。在上述優(yōu)化方式下，660MW超臨界機組一次風(fēng)機RB試驗成功完成，實現(xiàn)一次風(fēng)機RB功能可靠投入，此舉在提高機組自動化水平的同時，也提高了機組運行的安全性及經(jīng)濟性，從熱控專業(yè)角度為“降非停”提供一道有力的安全屏障。

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作者簡介：衛(wèi)平寶（1981-），男，安徽六安人，馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電有限公司高級工程師。

（責(zé)任編輯：周 瓊）