1 000 MW機組給煤機運行中的異常分析及處理

摘 要：某廠制粉系統(tǒng)采用的是正壓直吹式制粉系統(tǒng)，對于直吹式制粉系統(tǒng)而言，當任意一臺磨煤機或給煤機解列或故障時，都將直接影響鍋爐的負荷，對機組運行的可靠性產生影響。現對給煤機運行中出現的一些異常進行分析，總結了處理過程中的相關經驗，并進行了相應改進。

關鍵詞：1 000 MW機組;給煤機;控制邏輯;低電壓穿越

中圖分類號：TM621? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）12-0068-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.12.019

0? ? 引言

對于正壓直吹式制粉系統(tǒng)，給煤機運行狀況的正常與否，給煤是否穩(wěn)定可靠都直接關系到機組的安全穩(wěn)定運行[1]。在給煤機正常運行過程中，其可靠運行主要受到來煤的品質、設備的可靠程度、電源的穩(wěn)定供電以及監(jiān)盤人員調整等因素影響。本文對給煤機運行中，給煤機運行信號消失、給煤機煤量突升造成機組CCS跳閘、特殊工況下觸發(fā)的控制邏輯以及給煤機電源問題等異常情況進行分析，總結經驗，以提高給煤機運行的穩(wěn)定性，對于火電廠的安全穩(wěn)定運行有著極其重要的意義。

1? ? 機組簡介

某廠1 000 MW燃煤發(fā)電機組，采用上海鍋爐廠引進Alstom-Power Boiler Gmbh公司技術制造的塔式鍋爐，為超超臨界參數、直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構、切圓燃燒方式塔式鍋爐，型號為SG-3040/27.56-M538。制粉系統(tǒng)為中速磨煤機一次風正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置6臺CS2036HP型電子稱重式給煤機、6臺HP1163中速磨煤機，1臺給煤機對應1臺磨煤機，給煤機采用變頻器進行調速。

廠用電系統(tǒng)：機組正常運行時，6 kV-22、23段由#13機A高廠變供電，6 kV-24、25段由#13機B高廠變供電，6 kV-26、27段由#14機A高廠變供電，6 kV-28、29段由#14機B高廠變供電。#07高備變作為#13、#14機高廠變事故備用電源。

2? ? 給煤機運行中的異常

2.1? ? 給煤機運行信號消失

現象：

（1）報警光字牌“給煤機F跳閘”紅色報警來;

（2）制粉系統(tǒng)總貌畫面F給煤機煤量按每秒2.5 t/h的速率減少直至0;

（3）鍋爐總煤量先下降后上升;

（4）F磨煤機各項參數保持不變（說明實際F給煤機的煤量未發(fā)生變化）;

（5）其余4臺磨煤量上升，磨碗差壓、一次風量均上升;

（6）汽溫、汽壓、過熱度均發(fā)生大幅度波動。

處理：

將F給煤機切手動，手動降低煤量，投入滅火蒸汽;根據其他磨煤量選擇是否解列AGC降低負荷;擺動燃燒器擺角，調節(jié)減溫水量控制主再汽溫、過熱度;手動增加BTU降低入爐煤量。參數穩(wěn)定后，將F制粉系統(tǒng)停運，檢修更換DCS卡件后恢復正常。

分析：

制粉系統(tǒng)總貌上F給煤機煤量取自給煤機就地煤量折算，當給煤機運行信號消失時，將強制煤量為0，爬坡率為2.5。當F磨煤量降低時，其他磨將加煤，但實際上F給煤機煤量并未減少。這時入爐煤量大幅上升，需將F給煤機切手動，降低入爐煤量。這種情況畫面中的總煤量不變，實際入爐煤變多。運行信號短時間消失，問題不大;但如果長時間消失，對燃燒系統(tǒng)將會產生很大的影響。

2.2? ? 給煤機煤量突升造成機組CCS跳閘

機組運行工況：

負荷954 MW，A、B、C、D、E、F磨煤機運行。煤量429 t，主再汽溫601/602 ℃。某時F給煤機電流大報警，F給煤機電流從4.2 A最大上升至13.7 A，約30 s后F給煤機煤量突升至115 t/h。

處理：

立即手動降低F給煤機煤量，后煤量反饋逐漸下降至正常值，F給煤機電流逐漸恢復正常。其間燃料主控、鍋爐主控切手動，CCS、一次調頻、INFIT退出，機組切至TF方式。令副值就地檢查，發(fā)現F給煤機來煤較潮，無其他異常現象。待F給煤機電流、煤量正常，F磨煤機各參數正常后投入各自動，投CCS協(xié)調、AGC。

分析：

（1）F給煤機來煤較潮，F煤倉落煤管和給煤機皮帶處來煤堵塞堆積，導致給煤機皮帶卡滯引起電流大，后突然疏通，導致煤量突升。

（2）F給煤機煤量突升后，燃料量指令420 t/h，總燃料量439 t/h，兩者差值并不大。但F給煤機煤量反饋顯示值最大115.3 t/h，超過上限，導致F給煤量信號品質壞，該品質壞一直傳遞到燃料主控。后查閱資料得知，燃料主控切至手動有兩個原因：1）當聯鎖手動信號為ON時;2）當輸入品質壞時，并且品質切換標志為“1”。所以，應及時切除“F給煤機煤量反饋測點品質壞”引起的燃料主控。

值班人員在平時的工作中，應及時了解給煤機來煤情況，加強對給煤機的運行檢查，有針對性地提前調整預防;燃料主控切除后，在確認各參數恢復正常后，及時投入協(xié)調、AGC，避免影響AGC投用率和發(fā)電量。

2.3? ? 特殊工況下觸發(fā)的控制邏輯

機組運行工況：

機組A磨煤機大修，B、C、D、E、F磨煤機運行。E磨因故停運，負荷控制在700 MW，此時D給煤機斷煤信號來。

處理：

立即解除AGC，降低機組負荷，投入D磨煤機滅火蒸汽，降低D給煤機煤量指令，控制磨出口溫度正常，投入B、C層大油槍穩(wěn)燃，調節(jié)汽引轉速，維持爐壓正常。減負荷過程中，兩磨RB動作（負荷630 MW以上，給煤機斷煤信號大于90 s RB觸發(fā)），機組切至TF方式，所有在運給煤機自動切手動，燃料自動切手動，在運給煤機指令75 t/h，B、C、F磨煤機總煤量230 t/h。就地敲打D給煤機落煤管后，下煤正常，斷煤信號隨即消失。此時，D給煤機煤量自動上升至75 t/h（RB動作后，煤量指令會發(fā)給在運給煤機，此時取的是給煤機變頻器正轉信號，因此D磨煤機的煤量也會直接上升至75 t/h），為防止煤量增加過快，參數擾動較大，立即降低D給煤機的煤量至最低煤量，此時過熱度有上升趨勢，通過調整焓值偏置控制過熱度在正常范圍內。參數穩(wěn)定后，投入給煤機自動，投入CCS，逐漸增加D給煤機煤量，投入自動。

分析：

在燃料控制邏輯圖中，給煤機運行信號取的是“給煤機變頻電機正轉運行”信號，只要此信號在，是不會觸發(fā)“強降給煤機轉速”指令的（該指令觸發(fā)條件：MFT信號來或給煤機變頻電機正轉運行信號消失）。

那么，根據給煤機控制邏輯，由于“強降給煤機轉速”指令未觸發(fā)，給煤機煤量指令就依然取的是上一級指令，上一級指令可能是來自給煤總操指令，或者來自磨煤機RB觸發(fā)后發(fā)出的指令。

煤層投運信號取的是該層給煤機運行90 s后，且火檢至少有3個正常。當D給煤機斷煤后，給煤機運行信號消失（區(qū)別于之前的運行信號，該信號取自PLC，低于最低煤量，給煤機狀態(tài)為黃色），煤層投運信號失去，觸發(fā)了磨RB。磨RB動作后，使得給煤機得到一個65的指令（實際煤量要乘以1.15）。因此這個時候D給煤機煤量指令是會直接上升至65的。當就地敲打落煤管，下煤正常后，該給煤機煤量會直接上升至75 t/h。

因此，在發(fā)生給煤機斷煤導致磨煤機RB動作時，應當關注該給煤機當時的指令，及時將斷煤給煤機的指令降低，防止下煤恢復正常后，煤量突升至75 t/h。若發(fā)生此種情況，應及時將該給煤機煤量減至最低煤量，防止由于大量煤粉進入爐膛，導致主再汽溫、過熱度、爐壓等參數大幅波動。遇到此類異常工況時，要把握好對煤水比的控制。

2.4? ? 給煤機供電電源異常

現象：

某日，機組1 000 MW負荷，6臺磨煤機運行，給煤機A、B、C同時跳閘，RB動作。由于給煤機跳閘后不會聯跳磨煤機，A、B、C三臺磨煤機內存粉進入爐膛，引起實際煤水比失調，水冷壁壁溫上升較快，最后水冷壁出口溫度達到高Ⅲ值致使MFT動作。后經檢查發(fā)現，引起給煤機A、B、C同時跳閘的原因為給煤機甲MCC雙電源自動切換裝置誤動作，導致給煤機甲MCC失電。

當時，6臺給煤機電源分別取自給煤機甲、乙MCC，其中給煤機甲MCC給A、B、C給煤機供電，給煤機乙MCC給D、E、F給煤機供電。每段給煤機MCC均配置了兩路電源，采用雙電源自動切換裝置供電，這兩路電源一路為主電源，一路為備用電源，當兩路電源都正常時由主電源供電。每臺給煤機的動力電源和控制電源取自同一電源。

分析：

雙電源自動切換裝置供電，其優(yōu)點是在主電源發(fā)生故障時，能夠自動快速地切至備用電源供電，提高了設備運行的安全性和可靠性。但是，雙電源自動切換裝置也存在著以下幾點隱患：

（1）電源故障時，切換可能不成功;

（2）電源故障時，切換時間可能過長;

（3）裝置本身誤動作導致負載失電;

（4）對于“自投自復型”切換裝置，其電源為認主的形式，在主電源發(fā)生故障恢復后會自行切回主電源供電，這樣，多一次切換就會多一次風險。

2.4.1? ? 給煤機電源改造

為了消除雙電源自動切換裝置供電的隱患，對機組6臺給煤機的電源進行分散供電改造，分別布置于本機組各段400 V PC母線上，如圖1、圖2所示。

以上電源改造其優(yōu)點是能夠分散給煤機供電電源故障帶來的風險，但這樣的供電方式也有一些缺點：

（1）給煤機的電源對應關系與原先相比變得復雜起來;

（2）當母線發(fā)生失電故障時，會產生交叉影響，這對運行人員的處理反應能力提出了更高的要求;

（3）無法避免給煤機自身由于控制電源和動力電源同源帶來的風險;

（4）無法避免由于電網故障而導致機組廠用電源電壓下降的風險。

2.4.2? ? 低電壓穿越問題

經過上述分析可知，雖然已經將機組6臺給煤機的電源分散供電，但這樣仍然避免不了因電網故障導致機組廠用電源電壓整體下降的風險[2]。當電源電壓發(fā)生下降的時候，給煤機變頻器的各個部分受低電壓的影響程度各有不同。根據電壓下降的程度以及持續(xù)時間的不同，變頻器可能繼續(xù)運行，也可能閉鎖停機[3]。嚴重時，機組所有給煤機停止運行，觸發(fā)“全爐膛燃料喪失”邏輯，致使鍋爐MFT保護動作，機組跳閘。

給煤機低電壓穿越問題，可以分為動力回路的低電壓穿越和控制回路的低電壓穿越[4]。

由于給煤機變頻器動力電源與給煤機控制電源的低電壓穿越能力有所不同，采用動力電源和控制電源同電源的接線方式顯然是不妥當的。為了進一步提高給煤機運行的可靠性，該廠將給煤機的控制電源從原來的與自身動力電源同源，改為由本機組熱控220 V電源柜供電，熱控電源柜由本機組UPS進行供電。每臺給煤機的控制電源各自有一個單獨的開關，分別送到各自的就地控制柜，滿足了給煤機控制電源對低電壓穿越能力的要求。

為提高給煤機變頻器的低電壓穿越能力，保證給煤機電源不受外界影響，該廠利用機組檢修的機會，進行了給煤機變頻器低電壓穿越的改造，加裝了隔離型電壓暫降保護器（RTM）。當給煤機變頻器的交流輸入電壓正常時，RTM處于待機狀態(tài)。當給煤機的交流動力電源出現電壓暫時下降或短時中斷時，給煤機變頻器的直流母線電壓就會下降，這時RTM輸出的高壓直流電就會送到變頻器的直流母線端，為其提供電壓支撐，從而保證變頻器不會因交流欠壓而停機。RTM模塊在該過程中起到了對變頻器的支撐作用。當交流電壓恢復正常后，RTM自動退出支撐，回歸待機狀態(tài)，為下一次電網出現電壓暫時下降或短時中斷做好準備。

經過試驗，當輸入電壓降至20%的額定電壓，即由395 V降至79 V，經過10 s后恢復電壓，變頻器的輸出電壓在此過程中保持380 V不變，變頻器能夠正常運行;當輸入電壓降至60%的額定電壓，即由395 V降至237 V，經過10 s后恢復電壓，變頻器的輸出電壓在此過程中保持380 V不變，變頻器能夠正常運行;當輸入電壓降至90%的額定電壓，即由395 V降至356 V，經過10 s后恢復電壓，變頻器的輸出電壓在此過程中保持380 V不變，變頻器能夠正常運行;當輸入電壓降至0%的額定電壓，即由395 V降至0 V，經過10 s后恢復電壓，變頻器的輸出電壓在此過程中保持380 V不變，變頻器能夠正常運行。

現場配置低電壓穿越系統(tǒng)的情況：每三臺給煤機配置一套。自本機組直流220 V母線引入兩路直流電源，直流電源甲供A、B、C給煤機變頻器低壓穿越用，直流電源乙供D、E、F給煤機變頻器低壓穿越用。

由于給煤機低壓穿越裝置是作為主電源低電壓后的備用電源，當主電源電壓降低到一定程度后，會自動聯鎖投入，所以在改造后的給煤機停送電時應注意：

（1）給煤機變頻器電源送電后，方可使低電壓穿越柜內模塊送電運行;

（2）低電壓穿越柜內模塊停電后，方可將給煤機變頻器電源停電。

3? ? 結語

給煤機的正常穩(wěn)定運行，影響著鍋爐燃燒的穩(wěn)定以及機組帶負荷的能力[5]。對于直吹式制粉系統(tǒng)而言，若運行中給煤機出現問題，將直接影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定及負荷。給煤機運行中遇到的異常，如皮帶打滑、斷煤等情況較為常見。但是對于給煤機運行信號消失、由于斷煤觸發(fā)磨RB動作后斷煤的給煤機瞬間來煤等情況，在處理過程中還要求我們對控制邏輯有深入的理解，只有熟知邏輯控制的過程，才能正確地處理相應的故障。從電氣的角度考慮，供電的可靠性與給煤機的安全穩(wěn)定運行也是息息相關的，該廠通過對給煤機供電電源的一系列改造，有效提高了給煤機運行的可靠性。

[參考文獻]

[1] 王勁松.某電廠給煤機運行異常影響機組安全的問題及解決方案[J].發(fā)電設備，2020，34（4）：283-285.

[2] 韓峰，戴敏敏.火電廠給煤機控制系統(tǒng)電源隱患分析及改進措施[J].山東電力技術，2021，48（4）：77-80.

[3] 郭鈞，許震.火電廠給煤機變頻器低電壓穿越的技術改造[J].電世界，2021，62（6）：22-24.

[4] 盛小橋，王傲林，周林.低電壓穿越技術在1 000 MW機組給煤機變頻器上應用[J].中國電業(yè)（技術版），2015（2）：52-54.

[5] 商桐友.燃煤火電廠給煤機常見故障分析及處理[J].科學技術創(chuàng)新，2020（19）：41-42.

收稿日期：2022-03-28

作者簡介：紀翾（1988—），男，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，研究方向：發(fā)電運行。