百萬機組無跳閘RB實驗分析

成勝軍

【摘? 要】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試驗，如果實驗準備不充分機組跳閘風險性很大，某百萬機組共進行了4項RB試驗，一次性全部成功。本文以該廠一號機組RB試驗為例，從運行人員的角度闡述了RB試驗的原理和過程，著重進行了RB試驗危險點分析，提出了RB試驗出現的問題以及有待完善的部分。

【關鍵詞】危險點;助燃;主汽壓變化率;機跟隨;滑壓

1.工程概述

該廠鍋爐采用東方鍋爐廠生產的超超臨界、變壓運行直流鍋爐，型號為DG-3033/26.25-II1。汽輪機采用東方汽輪機廠生產的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸、四排汽凝汽式汽輪機，單機容量為1000MW。DCS控制設備采用上海福克斯公司（FOXBORO）的I/A分散控制系統。機組采用兩臺容量為2*50%的汽動給水泵供水。

2.RB試驗的工作原理

2.1試驗項目

該廠1號機組設計了引風機、送風機、一次風機、給水泵和磨煤機（單臺和兩臺）共五個RB項目。

2.2觸發條件

一般情況下RB觸發條件，只有當這四個條件同時滿足時才能觸發RB發生，這四個條件是：

（1）協調系統已投入

因為機組RB試驗考驗的就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。

（2）負荷條件

機組額定負荷為1000MW，配備的空預器、引風機、送風機、一次風機都是兩臺，單臺設備的帶載能力是55%，即550MW，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，比如說，一臺送風機跳閘后，只有當機組實際負荷大于550MW時才會觸發送風RB的發生。

（3）主要輔機跳閘

引風機、送風機、一次風機、給水泵、磨煤機（單臺或兩臺）中任一輔機跳閘，是RB的直接觸發條件。

（4）RB投/切開關

在操作界面上設計了RB投/切開關，只有當此開關處于投入狀態時才會在其他條件滿足時觸發RB的發生。

2.3RB發生的動作過程

2.3.1? 控制狀態

RB發生后，機組由協調狀態轉變到機跟隨（TF）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、一次風機、給水泵、觸發的RB，目標負荷均是550MW，磨煤機單臺觸發RB目標負荷為800MW，磨煤機兩臺觸發RB目標負荷為600MW，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目標負荷值的函數給出。

2.3.2? 燃料的快速減少與助燃

機組采用前后墻對沖式燃燒器布置方式，配備了六個燃燒層。每個燃燒層對應8套油燃燒器和8個煤粉噴嘴，每個燃燒層8個煤粉噴嘴對應于一臺中速磨煤機的4個出口門。

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的臺數。跳閘的順序是按照有利于鍋爐穩定燃燒的由高向低、前后墻兼顧的原則，依次跳閘D、A、E制粉系統，磨煤機跳閘到剩余臺數為四臺為止;送風、引風跳閘觸發的RB，跳閘到剩余磨煤機臺數為四臺為止;一次風機跳閘觸發的RB跳閘、給水泵跳閘觸發的RB到剩余磨煤機數目為三臺為止。一次風機跳閘、給水泵跳閘觸發的RB，磨煤機跳閘的時間間隔為5秒;其他設備跳閘觸發的RB，磨煤機的跳閘間隔時間為10秒。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，機組在RB發生后提供F、E、C三層油燃燒器助燃，每層油燃燒器包括8支油槍，按照5、4、8、1、6、3、7、2的順序啟動，每支油槍的啟動間隔為5秒。

2.3.3RB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、給水泵跳閘觸發的RB，此負荷為550MW。

2.3.4動作情況匯總表

3.RB試驗中的危險點分析及措施

3.1 危險點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

一臺引、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，易因爐膛壓力高高而跳閘;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;為避免這種進-出風失衡情況的發生，一方面要快速對已跳閘風機的調節作用進行補償，另一方面要適量削弱對立風機調節的作用。該廠1號機組在RB試驗中，引、送和一次風機擋板控制中都是采用在RB發生以后將運行風機的動葉指令直接開至最大限制值，未采取偏差補償邏輯，一臺風機跳閘后，運行風機可以在最短時間內增大剩余出力，因為在設置限制最大值時考慮到了風機防止出現過流現象，動葉開度適當的留取了相應的裕度;另外，送風機和一次風機跳閘后都是嚴重的減少了爐膛的進風，對爐膛負壓的影響很大，為減少這種影響，該廠的控制邏輯中，在送風機或一次風機跳閘后，系統將引風機動葉開度指令減小了5%，經過1號機組做RB試驗的檢驗，發現參數的設置對引風機控制爐膛壓力具有很好的效果，未發生較大幅度的波動。

3.1.2 危險點2：剩余風機過流跳閘

一臺風機跳閘后，調節系統將運行風機動葉開至限制的最大值，雖然這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過流跳閘，最終導致RB失敗。通過試驗發現，風機電機的最大電流同擋板的最大開度是不同步的，經測算最大電流的出現滯后最大開度5秒左右，所以，想用電流限制風機過載是不可以的。最終是通過限制風機擋板開啟幅度的辦法防止風機過出力跳閘的，在設置該數值時保留一定的裕量，限幅數據引風機限制在90%;送風機限制在70%;一次風機限制在60%，通過實驗可以看出，這幾個限幅可以有效的防止RB過程中造成的風機過電流跳閘。

3.1.3 危險點3：被控量與設定值偏差大切除自動

通常，在被控量與設定值偏差超限時會將控制回路由自動狀態切到手動狀態，這個條件在正常調節時是沒問題的，但在機組RB狀態時，由于工況的劇烈變化，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過程的失敗。所以特別檢查了該廠的RB邏輯，RB時要將一切偏差大切手動功能在RB狀態時屏蔽掉。后來的試驗中發現，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。

3.1.4 危險點4：主汽壓力設定值的變化速率設置不當造成鍋爐燃料量的波動

對直流鍋爐，給水RB是比較容易跳閘的一個RB，尤其是對汽泵供水的機組更是如此。一臺給水泵跳閘，如果參數設置不合適，往往造成系統斷水，鍋爐跳閘。RB時主汽壓力設定值的變化速率是一個非常關鍵的參數，速率過快，在鍋爐燃料還沒有快速削減時，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加大，有時甚至超過機組額定負荷值，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，由于該廠鍋爐采用的是以水定煤的控制策略，給水流量值的大小將決定鍋爐主控值輸出的大小，而鍋爐主控輸出值的大小決定了給煤機轉速，給煤機轉速的大小決定了進入鍋爐爐內燃料量的多少。

3.1.5 危險點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三個因素，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個較快的跳閘速率，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。在該廠RB試驗時，送風RB、引風RB時制粉系統都是保留4臺磨煤機，磨的跳閘間隔都是10秒/臺，而只有給水泵和一次風機的跳閘觸發的RB是保留3臺磨煤機，磨的跳閘間隔是5秒/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，則是在靜態調試過程中，通過嚴格的驗收來保證的，調試人員都進入到管道內部親自觀察，確保每一個磨煤機一次風門都是關閉嚴密的。

4、RB試驗過程

4.1兩臺磨煤機RB試驗

16：09做兩臺磨煤機RB試驗，機組負荷：950MW、給水量：2790t/h、總燃料量：342.7t/h、主汽溫：582.3℃、再熱器溫：591.78℃、分離器出口溫度407℃。

4.1.1、RB過程中參數變化情況：

主汽溫度最低至：550.6℃、再熱汽溫最低至：549℃、給水量最低至：1700t/h、給煤量最低至：209t/h、爐膛負壓最低：-492pa、分離器出口溫度最低：392℃、一次風壓最大至：12.29Kpa、過熱度最大：30.34℃。

4.2 引風機RB試驗

18：24做引風機RB試驗，機組負荷：943MW、給水量：2768t/h、總燃料量：338t/h、主汽溫：583℃、再熱器溫：583℃、分離器出口溫度404℃

4.2.1、RB過程中參數變化情況：

主汽溫度最低至：532.5℃、再熱汽溫最低至：519.9℃、給水量最低至：1319t/h、給煤量最低至：157.19t/h、爐膛負壓最低：+624pa、分離器出口溫度最低：391℃、一次風壓最大至：12.16Kpa、過熱度最大值：34.11℃。

4.3 一次風機RB試驗

20：25做一次風機RB試驗試驗前工況：機組負荷：968MW、給水量：2732t/h、總燃料量：307.1t/h、主汽溫：580.32℃、再熱器溫：589.49℃、分離器出口溫度417℃

4.3.1、RB過程中參數變化：

主汽溫度最低至：535.5℃、再熱汽溫最低至：516.38℃、給水量最低至：1262.2t/h、給煤量最低至：137.37t/h、爐膛負壓最低：-1095pa、分離器出口溫度最低：391℃、一次風壓最低至：5.35Kpa、一次風壓最低時：1F磨煤機入口風量：92t/h、1E磨煤機入口風量：101.2t/h、1C磨煤機入口風量：97t/h、過熱度最大值：40.76℃。

4.4給水泵RB試驗

22：52做1A給水泵RB試驗，機組負荷：959MW、給水量：2784t/h、總燃料量：369.78t/h、主汽溫：580.95℃、再熱器溫：585.44℃、分離器出口溫度420℃ A小機轉速：5017.9rpm、B小機轉速：5014rpm。

4.4.1、RB過程參數變化

主汽溫度最低至：563.6℃、再熱汽溫最低至：549.27℃、給水量最低至：1542t/h、給煤量最低至：157.11t/h、爐膛負壓最低：-670pa、分離器出口溫度最低：402℃、1B小機轉速最大至4916rpm、過熱度最大值：43.46℃。

5.RB過程中出現的問題：

5.1 燃料量的波動幅度過大需要手動干預給水，一次風機和給水泵RB觸發后由于給煤量快速降低的速度嚴重偏離目標負荷所對應的煤量，初期即手動干預給水，一次風機RB后，在手動干預的過程中因為跳閘一次風機再次并入系統，對一次風壓造成2次擾動，汽溫出現小幅度的波動;A給水泵RB后，B給水泵4950rpm左右，流量在1800t/h左右，水煤比偏離穩定值，給水量遠大于目標負荷所對應的給水量（1500t/h），降低B小機轉速調整給水量，小機轉速最低降至3780rpm。

5.2 RB過程中給水滯后性較強，在減水的過程中要以水煤比作為參考依據，考慮到鍋爐蓄熱和高負荷效率較高的因素。在高負荷時控制水煤比在相對較大（8左右），在低負荷時水煤比相對較小（7左右），并根據中間點溫度的變化情況做出調整。在快速減負荷的過程中要密切注意中間點溫度的變化。在負荷降低的過程中，壓力降低，相應的飽和溫度也會降低，所以此時的過熱度可能會出現快速上升的情況。在壓力逐步穩定后，調整過熱度至15—20℃，并以低過出口溫度作為增減過熱度的依據;由于是通過調整給水泵的轉速控制給水量，所以在操作過程中要注意給水泵的設定值和實際轉速的偏差要求不大于500rpm，防止小機蒸汽壓力波動造成給水泵轉速大幅波動。給水調整過程中應參考主給水流量與主蒸汽流量偏差，避免二者偏差過大造成汽溫大幅波動;在給水泵轉速不變的情況下，隨著主汽壓力的降低，給水流量會增加。

6.結論

本次RB試驗雖然取得了全部成功，所有的項目實現了機組未跳閘，但是燃料量的波動幅度較大，燃料量和給水需要手動干預，參數設置方面存在一定得不合理性，未達到預期效果，故將來需對RB邏輯進行再次優化，達到不需要人為干預整個過程。

（作者單位：神華（福州）羅源灣港電公司）