國華錦能公司RB邏輯設計與優(yōu)化

神華陜西國華錦界能源有限責任公司 高生輝，張海富，萬太浩

RB（RUNBACK）是指機組輔機故障快速自動減負荷控制，是協(xié)調控制系統(tǒng)的重要組成部分。RB過程中機組按照預先設定的最大出力將鍋爐主控切換到開環(huán)控制，同時兼顧主汽壓力自動、給水自動、風量自動、負壓自動、一次風壓自動調節(jié)，保證主參數(shù)不超標，機組不跳閘。RB邏輯設計的正確與否直接關系著機組的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。

1 RB邏輯設計思路

國華錦能公司原設計RB邏輯主要包括磨煤機、送風機、引風機、一次風機、空預器、爐水泵、給水泵七種輔機跳閘RB控制功能。控制回路由三部分組成：最大允許出力計算—用于計算RB發(fā)生后目標負荷值；RB觸發(fā)回路—用于判斷是否應該進行RB；RB速率限制—用于確定不同輔機RB時的負荷減小速率。

1.1 機組最大允許負荷的計算

機組最大允許負荷即主要輔機故障時RB動作目標負荷，是按照機組輔機最大出力試驗整定出來的，保證RB發(fā)生后機組按照預先設定的目標值進行。

圖1 RB控制邏輯圖

圖1 根據(jù)各輔機的投入數(shù)量，計算出各輔機的最大可能出力值，經(jīng)過小選模塊后，形成機組當前最大輔機允許出力。機組的輔機最大允許出力大于90%時，加25%的裕量，防止煤質變化等原因使鍋爐主控大于機組最大允許負荷發(fā)生RB，這樣設計對于機組在接近或達到100%滿負荷工作時可以避免發(fā)生RB信號。

1.2 不同輔機故障的RB速率

本機組RB的降負荷速率，磨煤機的RB的速率為300MW/min，送風機為600MW/min；引風機為600MW/min；一次風機為900MW/min；空預器為600MW/min；爐水泵率為600MW/min；給水泵為900MW/min。

1.3 RB 信號觸發(fā)

當機組正常運行逐步加負荷過程中，鍋爐主控指令小于機組的最大允許負荷，小選模塊的輸出為鍋爐主控指令信號，經(jīng)過速率限制模塊SWF限速后送入減法模塊，由于不會小于機組最大允許出力減5，則RB信號不被激活。

由于此時某個輔機故障，則小選模塊輸出為此輔機的最大出力（如送風機跳閘機組最大允許負荷則會馬上變成55%），此時限速模塊會按照此輔機故障降負荷速率送入減法模塊，此時會小于機組最大允許出力減5，則RB信號會被激活。

RB信號觸發(fā)如圖2所示，RB信號激活的同時鍋爐主控指令與不同輔機最大出力比較，判斷哪個輔機發(fā)生故障，則RB信號被觸發(fā)，觸發(fā)時間設計為300S的脈沖。

圖2 RB信號觸發(fā)回路

1.4 RB指令的形成

機組正常運行時鍋爐主控指令小于機組最大允許負荷，則大選模塊從輸出為RB指令為機組的最大允許負荷（如兩臺送風機運行則為135%）。當某輔機故障時小選模塊的輸出應為此輔機的最大出力（如送風機則為55%），按照送風機事先設定的負荷速率150%鍋爐主控指令下降至目標值55%負荷對應的鍋爐主控指令，形成RB動作后的鍋爐主控指令。

1.5 RB動作過程

RB動作滿足兩個條件，一個是機組最大出力小于鍋爐主控指令即RB信號觸發(fā)，另一個是RB指令小于鍋爐主控指令即RB指令形成回路。RB動作過程如下：

（1）機組協(xié)調方式切至機跟爐協(xié)調方式，鍋爐主控切手動處于跟蹤狀態(tài)，按照圖1中的RB指令進行開環(huán)控制，跟蹤時間為RB觸發(fā)時間300秒，如圖3所示。汽機主控處于閉環(huán)控制自動調整機前壓力，壓力設定值首先維持輔機故障時的主汽壓力設定值4S，然后按照此輔機的滑壓速率進行滑壓運行。

圖3 RB動作過程鍋爐主控跟蹤控制邏輯

（2）除一次風機外的輔機故障，按照F磨、E磨、D磨的順序，第一臺磨無延時跳閘，5s后跳閘第二臺磨，直至最后保留3臺磨在運行狀態(tài)，始終不去跳閘A磨、B磨、C磨。若A磨運行B磨跳閘，自動投入AB層油槍；若C磨跳閘D磨運行，自動投入CD層油槍。

（3）一次風機故障后，按照F磨、E磨、D磨的順序，第一臺磨無延時跳閘，2s后跳閘第二臺磨，直至最后保留3臺磨在運行狀態(tài)，始終不去跳閘A磨、B磨、C磨，并自動投入AB層油槍。

（4）自動關閉過熱器、再熱器減溫水調門至零，維持時間即RB觸發(fā)時間300秒，防止快降負荷過程中汽溫快速下降。

（5）RB觸發(fā)時間300秒后RB自動復位，同時操作員畫面設置RB復位按鈕運行人員可隨時手動復位。

（6）主要輔機聯(lián)鎖回路為引風機跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側送風機；送風機跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側引風機；空預器跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側引風機、送風機。

2 案例分析

2.1 RB動作過程

2007年1月9日09時02分，機組負荷550MW，鍋爐主控指令103%，五臺磨煤機運行。此時由于E磨煤機熱風調整門卡澀一次風量低保護動作，E磨煤機跳閘，發(fā)生燃料RB動作，機組協(xié)調自動切換至TF方式運行，鍋爐主控指令自動降至88%，負荷自動減至498MW，立即投入等離子拉弧。9：08分，運行人員檢查無問題后啟動E磨煤機、 E給煤機后，發(fā)生一次風機RB，E、D、C磨煤機相繼間隔2S跳閘。立即解列水位自動手動調整汽包水位，調整汽溫及各參數(shù)，投入油槍助燃未成功；09時10分一次風機發(fā)生搶風，解列一次風機自動，手動調整一次風機動葉開度，09時40分一次風機搶風處理正常，依次啟動C磨煤機、D磨煤機，10時30分負荷至400MW。鍋爐主控指令跟蹤RB指令自動突升至120%大于風機的最大出力110%，發(fā)生一次風機RB動作。

8：48：58機組負荷600MW，主汽壓力定值16.3MPa，鍋爐主控指令109.7%，實際主汽壓力16.28MPa，A-E制粉系統(tǒng)運行，協(xié)調投入，RB投入。此時由于E制粉系統(tǒng)棚煤，運行人員將E給煤機切至手動，但未將E給煤機指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系統(tǒng)已無出力，導致此時主汽壓力開始下降，鍋爐主控指令開始增加，至RB發(fā)生前鍋爐主控指令增加至115.4%，運行人員啟動F制粉系統(tǒng)停運E給煤機，發(fā)生RB動作。動作記錄時間如下：

8：49：49 運行人員啟動F磨煤機

8：50：07 運行人員啟動F給煤機

8：50：25：740 運行手動停止E給煤機，E磨煤機保持空轉

8：50：26：51 發(fā)出RB動作信號

8：50：26：556 F磨煤機跳閘

8：50：32：05 E磨煤機跳閘

8：50：38：522 D磨煤機跳閘

圖4 RB動作參數(shù)變化曲線

2.2 RB誤動作原因分析

第一次磨煤機跳閘在RB動作后，RB發(fā)脈沖指令5分鐘，此時鍋爐主控指令跟蹤RB指令88%，RB動作3分鐘后運行人員啟動E磨煤機、E給煤機導致RB指令由88%階躍上升至120%，鍋爐主控指令跟蹤上升至120%，邏輯自動判斷與輔機設備最大出力110%偏差大于5%，同時RB處于激活狀態(tài)，則第二次觸發(fā)所有輔機RB（表現(xiàn)為一次風機RB動作，目標負荷40%），使E、D、C磨煤機相繼跳閘。

2.3 邏輯優(yōu)化

針對2007年1月9日機組RB動作過程，考慮到機組運行過程中不能進行RB試驗，經(jīng)過討論對邏輯進行了簡單的優(yōu)化。考慮到5分鐘的RB動作時間較長，在此時間內運行人員不能進行任何干預，同時防止輔機運行信號閃爍造成109事件的發(fā)生，在給煤機的計算回路中，給煤機運行信號增加了一個后延時塊，延時時間為305秒，這樣做的目的就是說，如果制粉系統(tǒng)再次啟動，則不發(fā)RB信號。

3 案例分析

3.1 RB發(fā)生過程

2008年02月6日8：48：58機組負荷600MW，主汽壓力定值16.3MPa，鍋爐主控指令109.7%，實際主汽壓力16.28MPa，A-E制粉系統(tǒng)運行，協(xié)調投入，RB投入。此時由于E制粉系統(tǒng)棚煤，運行人員將E給煤機切至手動，但未將E給煤機指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系統(tǒng)已無出力，導致此時主汽壓力開始下降，鍋爐主控指令開始增加，至RB發(fā)生前鍋爐主控指令增加至115.4%，運行人員啟動F制粉系統(tǒng)停運E給煤機，發(fā)生一次風機RB動作。動作記錄時間如下：

8：49：49 運行人員啟動F磨煤機

8：50：07 運行人員啟動F給煤機

8：50：25：740 運行手動停止E給煤機，E磨煤機保持空轉

8：50：26：51 發(fā)出RB動作信號

8：50：26：556 F磨煤機跳閘

8：50：32：05 E磨煤機跳閘

8：50：38：522 D磨煤機跳閘

3.2 RB動作原因分析

（1）運行人員啟動F制粉系統(tǒng)1分鐘后，由于邏輯中后延時塊的作用未將F制粉系統(tǒng)的出力計算到RB邏輯中。

（2）運行人員停運E制粉系統(tǒng)此時輔機最大出力由120%降至88%。

（3）鍋爐主控指令由于E制粉系統(tǒng)棚煤，運行人員未解至手動，鍋爐主控在自動控制的作用下迅速由109.7%上升至115.4%，大于115%RB信號被激活發(fā)生所有輔機RB（表現(xiàn)為一次風機RB，目標負荷為40%）。

圖5 RB動作參數(shù)變化曲線

4 RB邏輯優(yōu)化

針對機組兩次誤發(fā)RB事件，組織人員對原RB邏輯進行了評估，利用機組A級檢修機會對RB邏輯進行了優(yōu)化。主要進行了以下幾項工作：

（1）將兩臺輔機的出力由原來的110%提高到120%，從而保證兩臺以上輔機運行時鍋爐主控小于輔機最大出力，避免輔機沒有跳閘誤發(fā)該輔機RB問題發(fā)生。

（2）由于一次風機出力原因在發(fā)生RB時保留2臺磨煤機運行，機組負荷、主汽溫下降特快，對汽輪機的安全運行造成很大的隱患。重新進行一次風機出力試驗，當一次風機RB時關閉備用磨煤機的出入口風門，防止一次風壓下降太快，安全保留三臺磨煤機運行，保證機組的主汽溫度。

（3）重新優(yōu)化三臺50%給水泵聯(lián)鎖邏輯，由原來的給水泵跳閘后8秒觸發(fā)RB控制回路改成3秒觸發(fā)RB邏輯（原聯(lián)鎖邏輯走程序控制需要8秒時間啟動），避免汽包水位控制不穩(wěn)定。

（4）原RB邏輯出力判斷采用輔機跳閘狀態(tài)進行計算，當輔機處于檢修位時電氣開關控制回路失電，DCS系統(tǒng)不能收到跳閘狀態(tài)信號，造成RB出力判斷邏輯錯誤，應該發(fā)生RB反而不發(fā)生RB。

（5）為防止增加在發(fā)生非一次風機RB、燃料RB后一次風機喘振聯(lián)開E、F磨煤機的冷風調門至30%。

（6）增加RB發(fā)生后切除氧量自動邏輯，防止RB過程中送、引風自動受氧量自動的原因波動較大，影響自動降負荷的燃燒穩(wěn)定。

（7）RB發(fā)生期間以一定的定寬脈沖保持，送風、引風、磨煤機、給水自動不因為指令與反饋不一致切除自動控制。

圖6 一次風機RUNBACK

5 RB試驗分析與不足

2008年11月24日16:44進行了一次風機RUNBACK試驗，試驗時機組負荷579MW、汽包水位-19.15mm、爐膛負壓-0.14kPa，MCS自動全部投入。將B一次風機用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發(fā)生，RB指令降至40%。在整個過程中，汽包水位最高78.86mm、最低-93.62mm，爐膛負壓最高0.17kPa、最低-1.22kPa，一次風壓最低6.29kPa，保留的三臺磨煤機一次風量最低分別為72.16t/h、76.01和72.36，RUNBACK結束時負荷保持在270MW。

2008年11月24日11:37進行了引風機RUNBACK試驗，試驗時機組負荷558MW、汽包水位-1.29mm、爐膛負壓-0.15kPa，MCS自動全部投入。將A引風機用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發(fā)生，RB指令降至55%。在整個過程中，汽包水位最高80.72mm、最低-33.81mm，爐膛負壓最高0.34kPa、最低-0.52kPa，RUNBACK結束時負荷保持在330MW。

2008年11月24日16:44進行了給水泵RUNBACK試驗，試驗時機組負荷602MW、汽包水位46.05mm、爐膛負壓-0.13kPa，MCS自動全部投入，給水泵聯(lián)鎖切除。將A給水泵用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發(fā)生，RB指令降至55%。在整個過程中，汽包水位最高175.47mm、最低-206.16mm，爐膛負壓最高0.27kPa、最低-1.17kPa，RUNBACK結束時負荷保持在335MW。

本次試驗過程中機組主要運行參數(shù)遠遠低于保護動作值，有效控制了汽包水位、爐膛負壓、主汽溫度過程值，風機未發(fā)生喘振現(xiàn)象，同時所有輔機RB試驗一次成功。

不足方面進行風機RB前未對增壓風機自動進行擾動試驗，自動控制動作較慢，造成送風機RB過程中發(fā)生自動耦合問題，后對增壓風機自動參數(shù)進行了優(yōu)化。

RB回路的復歸問題還需要進一步的探討，目前采用5分鐘自動復歸還不能滿足運行提前干預，及時控制機組負荷滿足電網(wǎng)要求的需要，初步設計RB復歸邏輯待下一步試驗論證，如圖9所示。

圖7 引風機RUNBACK

圖8 給水泵RUNBACK

圖9 RB復位回路

[1]火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運行維護規(guī)程. DL/T 774-2004[S].

[2]火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)驗收測試規(guī)程. DL/T 657-2006[S].