1 000 MW超超臨界機組RB控制策略探討

魯先超，李華東，朱禮祝，孔慶軍

（1. 華能嘉祥電廠，山東 嘉祥 272400；2.山東電力研究院，山東 濟南 250002；3.大唐黃島發電有限責任公司，山東 青島 266500；4.華能濟寧運河發電有限公司，山東 濟寧 272057）

0 引言

RB功能就是當發電機組主要輔機故障時，控制系統自動處理事故并快速減負荷的功能。RB功能的可靠性對于防止發電機組滅火、提高電網穩定性有重要意義。特別是新建發電機組，按照原國家電力工業部“火力發電廠基本建設工程啟動及竣工驗收規程（1996年版）及相關規定”以及“火電發電機組啟動驗收性能試驗導則（1998年版）”完成168 h試運后，在半年試生產期間必須進行RB試驗，以保證發電機組的安全運行。另外，從發電廠自身的安全性、經濟性考慮，在生產運行過程中對于RB功能的實現具有強烈的要求。特別是RB控制功能在超超臨界發電機組上的應用，其具體的控制方法有其獨特之處。

1 超超臨界發電機組RB試驗的特點

超超臨界發電機組RB功能設計目的是保證重要輔機（空預器、送風機、引風機、一次風機、給水泵、爐水泵、磨煤機等）故障跳閘后，協調控制系統自動快速降負荷至發電機組RB目標值，保證發電機組安全、穩定地運行。其動作的對象是快速切除部分燃料、CCS切至TF方式等，同時要保證爐膛壓力、分離器出口溫度和主汽溫度等重要參數的穩定。

2 超超臨界發電機組RB試驗方案

2.1 超超臨界發電機組RB發生的條件

發電機組負荷大于某一定值，發電機組在協調控制方式，兩臺輔機同時運行時一臺發生故障跳閘。發電機組負荷定值的確認，要同時考慮單側輔機的最大出力以及鍋爐的最低穩燃負荷。如果具備條件，RB試驗前最好進行單側輔機的最大出力試驗。另外，考慮到不同輔機故障跳閘引發的RB有可能同時出現，這就要根據單側輔機的最大出力來確定其優先權，以及由此引發的切除燃料的數量以及時間間隔等問題。

汽動給水泵跳閘一定時間后，電泵未聯啟，則發生給水泵RB。該時間根據我們的經驗設定為5 s。

2.2 協調控制

超超臨界發電機組RB發生后，發電機組由原先的CCS方式自動切至TF方式。發電機組的負荷由鍋爐側控制，而汽輪機側控制發電機組的主汽壓力。對于超超臨界發電機組來說，考慮到燃水比控制對于分離器出口溫度及螺旋管壁溫的影響，鍋爐側應該采用閉環控制，來保證燃料與給水流量的匹配。鍋爐側的閉環調節對于超超臨界發電機組的給水泵RB尤為重要。

2.3 降負荷速率

對于超超臨界發電機組來說，由于超超臨界發電機組不存在汽包虛假水位的問題，其RB后的降負荷速率只要考慮與燃料的變化速率相匹配，防止調節過程中出現振蕩就可以了。

2.4 主汽壓力控制

對于超超臨界發電機組RB發生后發電機組主汽壓力的控制，一般采用滑壓運行方式，并且不能采用汽輪機調節門的禁開邏輯。由于超超臨界發電機組不存在汽包虛假水位的問題，因此，其主汽壓力的下降速率的設定可以明顯快于亞臨界發電機組。

對于超超臨界發電機組的給水RB要考慮RB動作后給水泵出口壓力，以保證上水，防止分離器出口溫度和螺旋管壁溫超過保護定值而跳機。

2.5 FSSS功能

RB發生后，鍋爐側控制發電機組的負荷，為快速降低發電機組的負荷，要求控制方案中RB發生后，鍋爐側具有快速降低發熱量的功能。為此，RB發生后，對于四角切圓的發電機組，FSSS從上往下按照一定的時間間隔，依次切掉部分燃料。對于對沖或“W”火焰的發電機組，FSSS要根據鍋爐廠家提供的切燃料的次序，按照一定的時間間隔，依次切掉部分燃料。間隔時間的確定要注意平衡發電機組快速減負荷的要求和防止發電機組燃燒工況劇烈變化之間的矛盾。對于一次風機RB，其切除燃料的時間間隔要大大短于其他工況。

RB發生后發電機組自動投油（或等離子）穩燃，對于發電機組的穩定燃燒以及爐膛壓力的控制是非常有利的。

2.6 偏差大切手動

偏差是指系統輸出指令與反饋的差值，這個差值要保持在一定的范圍內，但在RB時禁止偏差大切手動、禁止小汽輪機轉速偏差大切遙控，對于RB試驗成功非常重要。

2.7 汽溫控制

超超臨界發電機組RB發生后，過熱汽溫和再熱汽溫同亞臨界發電機組一樣，也會下降，但是其減溫水門的動作不同：1）再熱減溫水調節門、總調節門關閉；除給水泵RB外，過熱減溫水調節門、總門不超弛關；再熱減溫水調節門、總門關閉。

由于超超臨界發電機組過熱減溫水引自進入鍋爐的總給水，實質上調整了工質流量在水冷壁和過熱器之間的分配比例。減溫水量改變了這些中間區段的熱量/水量比值，因而區段內工質溫度發生相應變化。但因最終進入鍋爐的總給水量未改變，燃水比未改變，穩態時鍋爐出口過熱汽溫也不會改變。因此，RB發生后，超超臨界發電機組關減溫水對于過熱汽溫的影響是暫態的。給水泵RB發生后，考慮到爐膛燃燒的穩定性，燃料減少的速率必定要小于給水流量減少的速率，過熱減溫水的切除，有利于控制螺旋管壁溫和分離器出口溫度。

2.8 出力平衡問題

RB發生后，運行輔機要迅速開大出力，也就是跳閘輔機的部分出力要盡快轉移到運行輔機上，必須在運行輔機加指令高限，以防止出現過電流的現象。

對于在其控制回路中具有出力平衡功能的輔機跳閘時，其PID必須加小于50的高限防止出現過飽和現象，影響反向調節的品質。

2.9 CCS與DEH接口

RB發生時，CCS到DEH的開度指令如果是4～20 mA信號，應該屏蔽CCS到DEH的RB指令（開關量）；CCS到DEH的開度指令如果是脈沖信號，可以考慮采用CCS到DEH的RB指令（開關量）。

2.10 煤質校正回路

超超臨界發電機組發生RB時，為解決RB發生后，短時間內燃料與給水流量的不完全匹配問題，煤質校正回路要切除或閉鎖。

2.11 分離器出口溫度控制

超超臨界發電機組發生RB時，分離器出口溫度校正應先閉鎖后放開，以解決RB發生后，短時間內燃料與給水流量的不完全匹配問題，并可以保證RB后期燃水比的控制。

RB發生后，給水流量對于燃料變化控制的滯后時間要大大短于正常控制，在控制邏輯中對于該時間可以通過RB發生信號進行切換。

3 超超臨界發電機組RB控制的難點及試驗注意事項

3.1 送風機、引風機RB

送風機、引風機互跳對于送引風機RB試驗的成功是必要的。所以送風機、引風機RB靜態試驗時，對送風機、引風機互跳要特別關注。送風對引風的前饋控制，以及控制的強弱在MCS系統調試時一定要匹配好。另外，應該注意送引風機執行器動作速率的匹配。

3.2 一次風機RB

一次風機RB控制的難點在于一次風機的出力大小，一次風機RB時保證一次風壓大于跳磨值是一次風機RB成功與否的關鍵，這對一次風機出口關斷門的關斷時間提出了嚴格的要求。

大型發電機組，單臺一次風機一般按50%負荷設計。設計容量越大，對實現一次風機RB功能越有利，但對節能不利。風機設計裕度過大，會造成一次風機單耗過大，特別是采取擋板調節時，大量能量白白浪費在風機節流損失上；即使采取變頻調速，選用過大的壓頭和流量裕度，也會造成低負荷時風機運行在風機性能曲線最高點的左側，導致風機并聯困難，兩臺風機發生“搶風”現象。

一次風機故障跳閘發生RB時，為了防止一次風母管壓力嚴重下降，保證只有1臺一次風機運行時，有足夠的一次風滿足所剩磨煤機能正常運行，關閉同側空氣預熱器出口一次風擋板、一次風機出口聯絡擋板；關閉所跳閘的磨煤機的出口擋板、入口冷、熱風擋板。

另外，在爐膛壓力允許的范圍內，要盡可能的減少跳磨的時間間隔。對于一次風系統漏風嚴重的發電機組，可以考慮一次風機RB后，減少磨煤機的運行臺數。

為保證一次風機RB試驗的成功，在征得鍋爐廠的書面認可后，可以適當降低一次風壓低跳磨的保護定值或者是增加一次風壓低延時跳磨。同時，在進行一次風機RB試驗時，運行人員要密切注意燃燒狀況，如果出現燃燒惡化、斷火現象，要果斷切除磨煤機，甚至手動MFT，以防事故擴大化。

3.3 給水泵RB

對于超超臨界鍋爐來說，由于給水泵RB發生后，給水側控制的任務不是汽包水位，而是分離器出口溫度、蒸汽的過熱度以及螺旋管壁溫，因此，超超臨界發電機組給水泵RB的要點是燃水比的控制，即燃料與給水流量的匹配。包含兩個方面：一是給水流量對于燃料變化控制的滯后時間要短于正常控制，二是跳磨的時間間隔與給水泵RB后給水流量變化的匹配問題。

小汽輪機的供汽汽源對于超超臨界鍋爐給水泵RB非常重要，這要分幾種具體情況來分析：①小汽輪機采用輔汽供汽；②小汽輪機采用四抽供汽，發生給水泵RB后，四抽壓力低，切至高壓汽源供汽；③小汽輪機采用四抽供汽，發生給水泵RB后，四抽壓力低供汽汽源不切換。對于第1種情況，試驗一般能夠成功；對于第2種情況，要預防水沖擊和小機超速；對于第3種情況，也是試驗時遇到的最多的情況，主汽壓力的設定曲線是非常重要的，如果試驗一次不能成功，要根據試驗時的實際情況，對曲線作出調整。另外，在爐膛壓力允許的范圍內，要盡可能的減小跳磨的時間間隔。另外，在試驗過程中如果出現蒸汽過熱度過低的情況，在降低給水流量時，要注意防止省煤器入口流量低保護動作。

電泵的熱備用對于保證給水泵RB試驗失敗后發電機組的安全運行是必要的手段。值得注意的是電泵熱備用時，其運行信號要強制，并在試驗完成后放開。

4 RB試驗的數據分析

本文僅對天津北疆電廠1 000 MW超超臨界發電機組送、引風機RB、一次風機RB和給水泵RB試驗進行數據分析。

4.1 送風機、引風機RB

試驗開始前工況：

發電機組負荷921.6 MW，主汽壓力25.3 MPa，主汽溫度587.8℃，再熱蒸汽溫度573.4℃，爐膛負壓 -121 Pa，給水流量 2 485 t/h，磨煤機 A、B、C、D、E運行。

試驗結束時工況：

發電機組負荷549.9 MW，主汽壓力16.5 Mpa，主汽溫度567.68℃，再熱蒸汽溫度530.8℃，爐膛負壓 107.8 Pa，給水流量 1482.5 t/h，磨煤機 A、B、C運行。

RB發生無大油槍運行，投微油點火油槍，試驗曲線如圖1所示。

圖1 送、引風機RB曲線

4.2 一次風機RB

試驗開始前工況：

發電機組負荷907.7 MW，主汽壓力25.7 Mpa，主汽溫度594.5℃，再熱蒸汽溫度570.9℃，爐膛負壓-52.6 Pa，給水流量 2535.7 t/h，磨煤機 A、B、C、D、E 運行。

試驗結束時工況：

發電機組負荷552.9 MW，主汽壓力16.2 Mpa，主汽溫度539.5℃，再熱蒸汽溫度521.1℃，爐膛負壓-216.2 Pa，給水流量 1 512 t/h，磨煤機 A、B、C運行。

RB發生無大油槍運行，投微油點火油槍，試驗曲線如圖2所示。一次風壓的維持取決于跳磨的時間間隔，執行器的動作時間和系統的嚴密性，并注意防止爆燃現象的發生。

圖2 一次風機RB曲線

4.3 給水泵RB

試驗開始前工況：

發電機組負荷911.1 MW，主汽壓力25.8 MPa，主汽溫度595.8℃，再熱蒸汽溫度590℃，爐膛負壓-102.6 Pa，給水流量 2 450 t/h，磨煤機 A、B、C、D、E運行。

試驗結束時工況：

發電機組負荷552.6 MW，主汽壓力15.2 MPa，主汽溫度562.1℃，再熱蒸汽溫度 544.0℃，爐膛負壓-164.5 Pa，給水流量 1 311.1 t/h，磨煤機 A、B、C運行。

RB發生無大油槍運行，投微油點火油槍，試驗曲線如圖3所示。超超臨界發電機組給水RB試驗中，對發電機組安全運行影響最大的參數一般是蒸汽過熱度（分離器出口溫度或螺旋管壁溫），只要蒸汽過熱度變化不超出發電機組安全所需要的定值，該試驗一般會成功。

超超臨界發電機組的蓄熱能力明顯小于亞臨界發電機組；發電機組RB后主汽壓力的變化是滑壓，發電機組RB后，除了給水流量的調整外，燃料量也要隨給水流量以及蒸汽過熱度的變化而調整。

圖3 給水泵RB曲線

5 結語

RB試驗要取得令人滿意的結果，試驗人員必須熟悉現場的設備狀況、運行狀況，并針對實際狀況，作出具體的方案。試驗前的準備工作要細，完成負荷擺動試驗、RB靜態試驗，確認除氧器壓力調節回路可靠，并加強與現場運行、檢修人員的溝通。