330 MW機組一次風機RB動作后運行操作策略分析

高勇

（華能嘉祥發電有限公司，山東嘉祥272400）

330 MW機組一次風機RB動作后運行操作策略分析

高勇

（華能嘉祥發電有限公司，山東嘉祥272400）

針對330 MW機組一次風機RB動作后汽包水位快速升高觸發MFT引起機組跳閘的問題，通過案例詳細地分析汽包水位變化過程影響因素，并結合現場實際運行經驗，提出了運行操作策略，總結了RB動作后汽包水位調節方法，制定預防和改進措施，有效解決了RB動作后導致機組跳閘問題。

一次風機RB；汽包水位；機組跳閘；預防措施

0 引言

某電廠2臺330 MW機組，鍋爐為上海鍋爐廠制造的SG-1036/17.5-M882型亞臨界壓力一次中間再熱強制循環汽包爐。鍋爐采用擺動式燃燒器、四角布置、切圓燃燒，單爐膛、Π型露天布置，全鋼架懸吊結構、平衡通風、固態排渣。鍋爐制粉系統為雙進雙出鋼球磨正壓一次風直吹式，切圓燃燒的擺動式煤粉燃燒器，每臺磨的一端帶四角1層一次風噴嘴，1臺磨煤機帶2層一次風噴嘴，2臺磨煤機共帶4層一次風噴嘴，自下向上分別對應A1、A2、B1、B2層噴嘴。煤粉燃燒器采用水平濃淡型。該鍋爐配置一次風機、引風機、送風機各2臺，其中2012年對一次風機進行了變頻改造，但改造后變頻器故障頻繁，機組RB動作頻繁。單臺一次風機跳閘后，對鍋爐汽包水位影響較大，若調整不及時，往往會因汽包水位高導致MFT動作，機組跳閘。據統計，6次單臺一次風機跳閘事故，由于負荷不同、制粉系統運行方式不同、運行人員操作水平不同，造成機組跳閘的有3次，都是水位高引起的，因此在一次風機RB后，運行人員如何安全、規范操作成為避免機組跳閘的關鍵。

1 一次風機RB動作案例

兩臺一次風機運行，其中一臺跳閘且機組負荷大于200 MW時，RB動作執行以下措施。1）切除B磨煤機，投入A1層等離子和A層油槍穩燃；2）一次風機變頻器投自動時，超馳全開另一臺一次風機的入口擋板，增加風機變頻轉速；3）RB動作后，發10 s脈沖到DEH，DEH切除遙控改為操作員自動，如果10 s后機前壓力設定值與測量值偏差大于0.1 MPa，則繼續給DEH發10 s脈沖降負荷，自動降負荷至165 MW，期間不能中止降負荷［1］。在負荷基本一致的情況下，1臺一次風機跳閘，機組RB動作，但由于操作策略不同，運行人員在處理過程中出現了給水自動切除和給水自動未切除的情況，導致最后結果不同。

1.1 給水自動切除工況

2013-09-21T00：44事故前機組運行情況。機組負荷278 MW，機組投入CCS-BF方式運行，A、B引風機運行，A、B送風機運行，A、B磨煤機運行，A、B一次風機變頻運行，A、B汽泵運行，汽包水位維持零位運行，汽包壓力17.55 MPa，主蒸汽溫度541℃，再熱蒸汽溫度541℃，爐膛負壓正常，各自動投入，機組運行正常，一次風母管壓力8.89 kPa，A、B小機轉速為4 857 r／min、4 873 r／min，A磨8個火嘴，B磨6個火嘴，事故前給水流量大于蒸汽流量約70 t／h。

00∶44∶10，鍋爐A一次風機變頻器跳閘，RB保護動作，B一次風機變頻器超馳開至最大，一次風壓快速降低至7.59 kPa，切除B磨，主汽壓力下降。立即穩定鍋爐燃燒，汽包水位快速下降，加強調整汽包水位，負荷快速下降，汽機主控TF自動切除為操作員自動方式。

00∶45∶02，鍋爐汽包水位低于－180 mm，給水“自動”切除，運行人員發現水位繼續下降，最低至－220 mm，立即增加了A、B汽泵出力，給水流量由918 t／h增加至1 071 t／h。

00∶45∶20，發現汽包水位快速上升至＋175 mm，立即開啟A、B汽泵再循環，同時降低A、B汽泵出力。

00∶46∶03，汽包水位降至＋136 mm，當時給水流量和蒸汽流量偏差大，減緩降低給水流量，但給水流量大于蒸汽流量近200 t／h，給水流量與蒸汽流量的平衡破壞，水位變化趨勢必然要升高；再加上一次風壓由7.76 kPa升至8.58 kPa，燃料量的增加導致燃燒突然加強，引起水位升高，兩個因素疊加在一起，汽包水位快速上升至＋300 mm。

00∶46∶42，機組跳閘，MFT首出原因為鍋爐汽包水位高高。

整個處理過程中各參數變化趨勢見圖1。

圖1 給水自動切除工況變化趨勢

1.2 給水自動投入工況

2013－09－21T09∶35事故前機組運行情況。機組負荷282 MW，機組投入CCS－BF方式運行，A、B引風機運行，A、B送風機運行，B一次風機變頻、A一次風機工頻運行，A、B磨煤機運行，A、B汽泵運行，汽包水位維持零位運行，汽包壓力17.27 MPa，主蒸汽溫度541℃，再熱蒸汽溫度541℃，爐膛負壓正常，各自動投入，機組運行正常。一次風母管壓力8.57 kPa，A、B小機轉速分別為4 820 r／min、4 814r／min，A、B磨均全磨運行，事故前給水流量大于蒸汽流量約60 t／h。

09∶35∶22，A一次風機工頻方式跳閘，RB保護動作，B磨煤機跳閘，DEH遙控自動切為手動，立即增加B一次風機出力，穩定鍋爐燃燒，控制汽包水位，負荷快速降至180 MW，汽包水位最低降至－149 mm，最高升至＋92 mm，給水自動全程投入。整個處理過程中各參數變化趨勢見圖2。

圖2 給水自動未切除工況變化趨勢

兩次一次風機跳閘RB動作處理的歷史趨勢圖對比可以看出，給水自動切除工況，給水流量曲線如圖1所示，降低給水流量不果斷。降低給水流量的原則是盡快達到給水流量與蒸汽流量的相對平衡，甚至可以略低于蒸汽流量。給水自動未切除工況，給水流量經過自動調節最終與蒸汽流量一致。事故處理的薄弱點還是在對汽包水位變化的趨勢分析和在給水流量的控制上。

2 一次風機RB動作后運行策略分析

2.1 該鍋爐的汽包水位保護設定值

汽包正常水位在汽包中心線以下220 mm，其高低報警及高低跳閘水位限定值如表1所示。

2.2 鍋爐汽包水位變化分析

單臺一次風機跳閘，機組RB動作，直接跳閘B磨煤機切除燃料，由于燃料量快速減小約50%，爐內熱負荷快速下降，水冷壁吸熱量減少，爐水體積縮小，蒸發量減少，使水位暫時快速下降，此為虛假水位，給水流量并未減少［2］。RB動作初期，負荷快速下降，由于燃燒調節滯后，導致主汽壓力快速大幅升高，爐水中的汽泡數量有所減少，汽包水位暫時降低。

表1 汽包水位定值

機組RB動作的過程就是快速減負荷的過程，蒸汽流量的快速變化打破了RB動作前給水流量和蒸汽流量的平衡關系，汽泵固有的調速特性決定了給水流量的降低必將延遲于蒸汽流量的降低，給水流量遠高于蒸汽流量，導致汽包水位必將快速升高；機組RB功能通過DEH快速減負荷，跟蹤的是機組RB動作前的機前壓力，無法真正實現機前壓力的相對穩定，經過燃燒調節后，機前壓力通常伴隨負荷下降，汽包內的水飽和溫度降低，爐水汽泡量又將增加，水位同樣存在上升的可能；RB動作后，運行人員為穩燃，手動加強燃燒過多，爐水體積膨脹，水位暫時升高［3］。

2.3 運行操作對機組的影響分析

原設計為一次風機RB動作，B磨煤機跳閘后，由于爐膛喪失了接近50%的燃料量，爐膛燃燒迅速減弱，汽包水位快速降低（此為虛假水位，給水流量并未減少），但為了防止汽包水位低二值導致MFT，運行人員被迫保持給水流量大于蒸汽流量，隨后汽包水位大幅反彈，此時控制調節不當即可能造成水位高導致MFT。由于僅設計兩臺磨煤機帶額定負荷，一臺磨煤機的出力很大，跳閘一臺磨煤機后對爐膛燃燒影響很大。另外，RB動作只設計跳閘B磨煤機也是不合理的，有些情況下，為了保持主汽溫和再汽溫正常，運行人員將B磨煤機的出力控制得要比A磨煤機大，火嘴投運個數多，這種情況下跳閘B磨對汽包水位造成的影響更大。

機組RB后，負荷快速降低，汽包出現虛假水位，水位下降過快，運行人員擔心汽包水位降低過多，在給水自動未切除時，盲目的將給水自動切至手動控制，立即大幅增加兩臺汽泵出力，使給水流量遠遠大于蒸汽流量，導致給水流量和蒸汽流量的平衡關系破壞，汽包水位快速升高。

RB動作后負荷快速下降，小機指令快速降低，但因汽泵轉速控制延遲特性，造成指令與反饋偏差大，給水自動跳手動，汽泵出力仍在高位，若調節不及時，短時就會水位突升，造成水位高導致MFT［4］。

機組跳閘前，運行人員為節能省電，切除了一次風機變頻自動控制，手動調節一次風機風壓。RB動作后，本應自動增加未跳閘的一次風機轉速沒有增加，導致母管一次風壓降低過多。爐側運行人員為了穩定鍋爐燃燒，立即手動快速增加未跳閘一次風機出力，導致一次風壓快速升高，鍋爐燃燒突然加強，引起汽包水位升高。

以上幾種因素疊加，促使汽包水位急劇升高。在汽包水位升高的過程中，運行人員沒有把握好快速減水時機，采取降低給水流量的措施不夠，處理不夠果斷，最終導致水位升高至+300 mm，鍋爐MFT機組跳閘，還有一點是運行人員事故處理配合不夠默契，缺乏經驗，操作技能水平不高。

3 一次風機RB動作后汽包水位調節方法

一次風機RB動作后，水位處理是非常困難的，時間緊迫，一兩分鐘時間內，任何一點小的失誤都可能導致機組跳閘。

圖3是模擬的一次風機跳閘后汽包水位變化趨勢圖。拐點1為一次風機RB動作，鍋爐燃燒率大幅下降，形成的虛假水位。拐點2為負荷快速下降，蒸汽流量大幅降低，給水流量降低延遲于蒸汽流量，致使汽包水位最低并反彈。拐點3為運行人員快速干擾，打開汽泵再循環，降低汽泵轉速等手段，使得給水流量降低或給水三沖量自動方式下自動調節的作用，使得給水流量和蒸汽流量維持基本平衡，最終維持汽包水位穩定。當一次風機跳閘RB動作后，汽包水位下降過快，為防止汽包水位過低，應增加給水量，但給水流量絕不能增加過多，在給水自動跳手動前，自動調節已經增加流量了，否則拐點2后很難將給水量減下來。

圖3 一次風機RB動作后汽包水位變化趨勢模擬

一次風機RB動作后，運行人員的控制策略應該是盡可能保持給水自動，不能盲目解除給水自動控制。如果給水自動解除，因虛假水位過于頻繁，要充分考慮給水自動解除前給水流量已經增加的部分，稍微增加一點或不增加，因為此時機組快速降負荷，蒸汽流量正快速降低。一旦拐點2出現，要快減汽泵出力，及時開啟一臺汽泵再循環，直至給水流量和蒸汽流量基本平衡，必要時可開啟兩臺汽泵再循環。需要特別指出的是，如果給水自動未跳手動，此時不要開啟小機再循環，否則可能因給水流量變化導致給水自動解除。若兩臺汽泵再循環均全開后，水位升高趨勢仍較快，必要時可將一臺汽泵打閘或停運一臺汽前泵降低給水流量，電泵聯啟后，根據水位變化趨勢和給水流量和蒸汽流量的平衡關系調節汽包水位［5］。

4 一次風機RB動作后防止機組跳閘預案

一次風機RB處理的難點不是爐膛燃燒不穩問題，而是汽包水位先降至某一低值后再反彈，由于汽泵轉速延遲性較大，在高水位處引發MFT。如果將切除的燃料進行分批分時間段進行切除，爐膛燃燒不會急劇降低，汽包水位就不會出現大幅度的虛假水位，水位調整相對容易。運行經驗表明，單臺一次風機的出力較大，即使少切除兩個火嘴，也不會影響粉管風速。

4.1 一次風機RB的邏輯優化

原邏輯為一次風機RB跳閘B磨煤機，修改為RB動作后，A1、A2、B1、B2 4層粉投入時，切除B2層4個BSOD（burner shut－off damper），切除B2給煤機，8 s后切除B1層對角2個BSOD（B13、B11）。

A1、A2、B1三層粉運行時，切除B2層BSOD，切除B2給煤機，4 s后切除B1層對角2個BSOD（B13、B11）；A2、B1、B2層運行時切除A1層BSOD，切除A1給煤機，4 s后切除B2層對角2個BSOD（B23、B21）。

B1、A2兩層粉運行時，切除B2層BSOD，切除B2給煤機，4 s后切除A1層BSOD，切除A1給煤機。

4.2 一次風機RB動作后防止機組跳閘的操作措施

保持鍋爐給水在自動狀態，不得切至手動。

汽泵再循環調節門投入自動，防止給水泵軸向推力過大或給水泵汽化。

運行人員應熟悉一臺汽泵一臺電泵并列運行時給水自動的要求以及小機遙調切除時的處理。

如果給水自動跳手動，要快減汽泵出力，及時開啟一臺汽泵再循環，直至給水流量基本平衡，必要時再開啟兩臺汽泵再循環。

兩臺汽泵再循環全開后，汽包水位升高仍較快，可停止一臺汽泵降低給水流量，電泵聯啟后，再根據水位變化趨勢、給水流量和蒸汽流量的平衡關系調節汽包水位。

機組負荷接近目標負荷后，投入DEH遙控，投入TF方式運行。

5 結語

通過對一次風機跳閘RB動作后汽包水位變化過程和機組跳閘原因分析，運行人員掌握了整個動作處理的過程和汽包水位調節方法；通過優化RB邏輯，減小燃燒對汽包水位的影響；采取預防措施，做到超前調節，果斷處理，實現了機組的安全運行，有效預防了因一次風機跳閘RB動作導致機組跳閘的事故。

［1］楊印廷，張國棟.330 MW機組RB功能分析［J］.電力科學與工程，2008，24（5）：59－63.

［2］王晉一.自然循環鍋爐汽包水位的變化及控制［J］.東北電力技術，2003（10）：32－34.

［3］容鑾恩.300 MW火力發電機組叢書－燃煤鍋爐機組［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［4］牟福祥，梁春利，卓響.一起汽包水位異常的事故分析［J］.電力安全技術，2012，14（2）：37－39.

［5］白賢祥.強制循環鍋爐的汽包水位調整［J］.華中電力，2003，16（1）：66－68.

Analysis of Operating Strategy to RB Process of Primary Air Fan on the 330 MW Unit

GAO Yong
（Huaneng Jiaxiang Power Generation Co.，Ltd.，Shandong Jiaxiang，272400，China）

We take aim at the problem of unit trip caused by MFT due to sharp increasing of steam-drum water-level after PAF RB.Water-level changing process and relevant factors are analyzed in details and operating strategy and preventive measures are put forward on the basis of practical experiences.

PAF RB；steam drum water-level；unit trip；preventive measures

TM621.2

B

1007－9904（2015）06－0051－04

2015－01－09

高勇（1978），男，工程師，主要從事發電廠集控運行工作。