火電廠RUNBACK過程分析及可靠性建議

李軍亮

[摘 ? ?要]RB試驗是協調控制系統乃至整個熱控系統在調試及投運過程中一個綜合性的重要實驗項目。CCS以及熱控裝置、熱控系統的優化、調整是建立在機組燃燒等運行工況通過不斷優化、調整最終穩定運行的基礎上，而RB試驗則是建立在CCS及其他熱控系統所有調試項目全部完成、投運正常的基礎上進行。CCS的RB實驗對機組的整體性能及自動化水平的提高有重大的意義。完善及可靠性的RB功能設計能夠保證機組在主要輔機故障跳閘后安全穩定運行。

[關鍵詞]火電廠RB（RUNBACK）;過程分析可靠性;ccs

[中圖分類號]TK323 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）05–000–03

Runpack Process Analysis and Reliability Suggestion of Thermal Power Plant

Li Jun-liang

[Abstract]RB test is a comprehensive and important experimental project in the process of debugging and putting into operation of the coordinated control system and even the whole thermal control system.The optimization and adjustment of CCS， thermal control device and thermal control system is based on the continuous optimization and adjustment of unit combustion and other operating conditions， while RB test is based on the completion of all commissioning items of CCS and other thermal control systems and normal operation.RB experiment of CCS is of great significance to improve the overall performance and automation level of the unit.The perfect and reliable RB function design can ensure the safe and stable operation of the unit after the main auxiliary equipment fails to trip.

[Keywords]RB（RUNBACK）; process analysis reliability of thermal power plant

當主要輔機發生部分故障跳閘，使鍋爐最大出力低于給定功率時，協調控制系統將機組負荷快速降低到機組實際所能達到的相應出力，并控制機組在允許參數范圍內繼續運行的過程稱為RUNBACK（簡稱RB）。RB的目的是檢驗機組和控制系統在故障下的適應能力，是對控制系統性能和功能的檢驗，RB功能的實現為機組在高度自動化運行方式下提供了安全保障。

協調控制系統RB功能設計的目的是保證在輔機故障后，協調控制系統自動迫降至機組所允許的預定負荷，保證機組的安全、穩定運行。RB試驗不僅是檢驗協調控制系統及其它自動控制系統調節品質和性能，以及在輔機故障跳閘后的抗干擾能力，而且通過RB試驗對其控制回路進行逐步的調整和優化，使熱控系統在最佳工況下運行，從而實現機組的全程負荷控制。RB試驗的成功關鍵在于各試驗項目負荷迫降速率的設定、RB工況機組運行方式的確定及RB發生后的運行操作指導。

1 ?RB過程分析如下

火電廠機組RB功能包括磨煤機、送風機、引風機、一次風機、給水泵、增壓風機的故障跳閘快速減負荷。每種輔機故障對應不同的RB速率及負荷目標值，當發生幾種設備RB時，所有設備RB速率比較，取最大者為最終減負荷速率，同理目標負荷取小，控制機組減負荷，直到新的負荷指令等于或小于單臺輔機的最大承受能力。

機組運行過程中發生RB，協調控制切至機跟隨運行。由汽機控制主汽壓力，鍋爐主控跟蹤最大允許負荷，最大允許負荷按一定的速率下降，后作用到風煤回路。送風調節回路和燃料主控根據鍋爐指令分別調整送風量和燃料量，最終將二次風量和燃料量降低到RB回路的最大允許負荷。RB設計項目及單臺輔機最大負荷、負荷迫降速率如表1所示。

RB控制回路根據輔機實際運行情況實時計算鍋爐最大允許負荷，當發生輔機跳閘，鍋爐最大允許負荷被限制為對應的百分數。正常運行時實際鍋爐指令和鍋爐最大允許負荷比較，一旦實際鍋爐指令大于最大允許負荷將觸發RB過程。其動作過程如圖1所示。

2 ?RB設計動作過程

RB的過程被分為分為兩個階段，在第一階段機組運行方式由協調切為機跟隨運行，鍋爐按設定速率降低到最大允許負荷;汽機控制壓力，壓力設定值為RB時的實際壓力，一直維持到這一階段結束。在此期間因鍋爐指令降低燃燒減弱，鍋爐產生的蒸汽減少，主汽壓力下降，汽輪機為了維持主汽壓力等于壓力設定值會關小調門憋壓，維持主汽壓力，隨著汽機閥門關小進氣量減少汽機負荷降低，此時汽輪機維持一個較高的壓力，實際負荷和壓力不匹配汽機節流較大，負荷屬于失控狀態。當汽機電負荷小于鍋爐最大允許負荷（要求汽機與鍋爐的負荷反饋匹配）或RB已發出5 min后結束第一階段。此處設計5 min延時復位的意義是：當因煤質變化引起鍋爐指令和汽機指令不匹配時，如果煤質較好RB迫降鍋爐到50%，50%的燃料量能滿足60%汽機負荷所需的能量，根據能量守恒，汽輪機負荷不能降低到50%以下，將導致RB第一階段不能復位，因此設計5 min延時，判定5 min后鍋爐已處于穩定狀態，可以結束第一階段，進行下一步功能。

在RB第一階段由汽輪機維持鍋爐壓力為RB時刻的實際壓力值，有助于在鍋爐快降負荷過程中維持鍋爐側各參數穩定，有利于汽包水位、汽溫模擬量控制系統的調節。因此RB第一階段目的為：在鍋爐快降負荷過程中維持爐側重要參數穩定，在鍋爐負荷降到后，鍋爐指令，燃料，風量不發生劇烈變化的前提下再進行下一步動作。RB第一階段結束后汽機維持一個較實際機組負荷對應滑壓值偏高的壓力，汽機節流較大，機爐側能量不平衡。

RB第一階段結束后進入第二階段：此時壓力設定值再次跟蹤實際壓力，以消除RB第一階段汽機調壓產生的偏差。隨后壓力設定值按1.5%/ min的速率下降，汽輪機調節主汽壓力等于壓力設定值。主汽壓力設定值降低至最小壓力設定值（本案為10 MPa）和負荷對應的滑壓值取大值。此時仍為汽機控壓，隨著壓力設定值的降低，汽機調門開大，機組負荷會有小幅度的上漲。在壓力設定值降到最小壓力或者壓力設定值降低到與機組實際負荷對應的滑壓值相等時，RB第二階段被復位，RB過程結束。控制系統認為此時鍋爐產生能量和汽輪機消耗的能量平衡。此時汽輪機的負荷由鍋爐決定，鍋爐燃燒工況好，則汽機負荷高，否則負荷偏低，因此RB第二階段的主要任務是：消除RB第一階段汽機多余節流部分，使壓力和負荷平衡，機爐側能量平衡。此設計思想是：實際壓力和負荷匹配后認為鍋爐產生的蒸汽和實際負荷消耗的蒸汽處于平衡狀態。

RB過程結束后鍋爐跟蹤指令取消，機組運行方式由機跟隨切換為爐跟隨，由汽輪機控制負荷，負荷設定值為RB過程結束時的實際負荷。鍋爐控制主汽壓力，壓力設定值為當前實際壓力，控制系統認為此時鍋爐產生能量和汽輪機消耗的能量平衡。只需運行人員檢查實際工況，并手動投入汽機主控自動，機組再次轉為協調運行，至此全部RB過程結束。實際RB動作曲線如圖2所示。

3 ?火電廠RB可靠性建議

3.1 ?燃料及送風自動切手動問題

鍋爐主控回路是負荷指令回路與燃燒控制系統之間的接口，即通過該回路將負荷指令發送到二次風量控制回路及燃料控制回路。在RB發生后，鍋爐主控跟蹤最大允許負荷，鍋爐在磨煤機跳閘后（分為RB切除A磨煤機運行和磨煤機本身跳閘），磨煤機一次風關斷擋板關閉，一次風量迅速降為0 kg/h。在此過程中容易出現磨煤機一次風量偏差大，觸發該磨煤機一次風量“NOTOK”信號報警。該信號將導致送風機、一次風機、四臺磨煤機外部故障并解為手動運行，四臺磨煤機手動又將燃料主控解為手動。如果在RB發生后燃料量尚未降到鍋爐最大允許負荷前，發生因“NOTOK”信號解除送風和燃料主控自動，雖然鍋爐主控跟蹤最大允許負荷，會降至目標值，但是燃料和送風因切除自動維持在“NOTOK”信號發出時刻的負荷運行（較RB回路最大允許負荷高），不利于機組的安全運行。

在磨煤機電機停運時，切換三個一次風流量測點為“0 kg/h”，同時閉鎖2V3功能塊“NOTOK”信號發出。如果在RB過程中因別的原因造成燃料和送風解手動情況，需要運行人員根據機組最大允許負荷和機組實際運行工況手動調節送風機動葉和磨煤機負荷擋板，以保證機組的穩定運行。

3.2 ?RB信號誤發

因通訊或信號故障導致RB信號誤發，而此時所有相關主輔機全部運行正常。機組按預定動作執行RB，此時由協調切至機跟隨方式，鍋爐主控跟蹤最大允許負荷120%（此時無輔機跳閘）。最終導致主汽壓力和主氣溫度隨爐指令迅速上升，主汽溫度高保護動作汽機跳閘，隨后小機由于給水流量低保護動作跳閘，給水泵全停觸發MFT動作，鍋爐滅火。

措施：針對本次非停采取的措施為：將RB后鍋爐指令跟蹤最大允許負荷改為跟蹤最大允許負荷和實際鍋爐指令的小值。

3.3 ?燃燒惡化導致RB復位后異常

風煙RB過程中，因燃燒惡化鍋爐蒸發量減少，導致RB第一階段負荷快速拉低，RB第一階段很快復位。在第二階段壓力設定值下降過程中，實際主汽壓力持續過快降低，汽機控制主汽壓力將調門關至很低，汽機負荷快速下降接近0功率，逆功率。RB過程結束后汽機負荷只有8 MW，機組切爐跟隨運行。在RB過程結束后汽機維持當前負荷設定值8 MW，隨著鍋爐燃燒的恢復，主汽壓力迅速上升，導致壓力上升過快旁路調節開，機組切基本方式運行。

措施：此處在RB結束時，不用投入爐跟隨運行，仍保持機跟隨運行，隨著鍋爐燃燒恢復壓力升高，汽機維持壓力快速打開調門升高負荷，由運行人員根據隨后的燃燒狀況適時投入爐跟隨——協調。

3.4 ?滑壓曲線改變后導致RB后汽包水位失控

為了響應“節能減排”號召，減少啟機油耗，完成了低參數啟動技改，將10 MPa沖轉改為7.5 MPa，也就是說將鍋爐最小壓力由10 MPa改為7.5 MPa。低參數啟動改造后修改了機組滑壓運行曲線，增大了滑壓運行期間，減少正常運行節流。原設計滑壓運行范圍為50～90%改為37.5%到92.5%。在RB第二階段壓力設定值按1.5%/min的速率下降，最終降低至最小壓力設定值和負荷對應的滑壓值取大值。因最小壓力設定值及滑壓曲線的改變，導致每次RB主汽壓力設定值在第二階段降低至8.5 MPa左右而不是被限制在10 MPa，相應的汽包壓力也較之前降低。此時即使汽動給水泵轉速降至最低也不能阻止汽包水位的上漲，最終導致汽包水位高滅火。處理措施為：在機組啟動后主汽壓力超10 MPa后，修改鍋爐最小壓力為10 MPa，保證發生RB后汽包壓力不致于滑至較低值，保證汽包水位控制在正常范圍內。

3.5 ?RB后汽溫調節

隨著RB后燃燒的減弱，鍋爐主再熱汽溫下降較30 ℃左右，減溫水自動調節不能滿足汽溫調節，增加了RB后超馳關閉減溫水的邏輯，大大減弱了主再熱汽溫溫降。

4 ?結語

機組RB控制是一項復雜的綜合性控制過程，牽涉到鍋爐、汽機多個子系統的協調動作。RB控制功能的投入效果是衡量機組控制性能的重要指標。RB控制功能的投入，反映了機組具有了協調控制系統的一種重要設計思想控制系統自適應能力。機組主要輔機在運行中突然跳閘是突發事件。此時若僅靠運行操作，很難保證機組的安全運行。本文通過對RB過程的分析以及火電廠歷年RB問題的統計及采取的措施，大大的提高了RB工況下機組的安全性。

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