超臨界燃煤機組RB功能配置及試驗探討

吳利寧

（內(nèi)蒙古蒙東能源有限公司，呼倫貝爾 021000）

輔機故障減負(fù)荷（Run Back，RB）是指當(dāng)機組發(fā)生部分主要輔機故障跳閘使機組最大理論出力低于當(dāng)前實際負(fù)荷時，機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將機組負(fù)荷快速降到所有輔機實際所能達到的相應(yīng)出力，并能控制機組參數(shù)在允許范圍內(nèi)保持機組持續(xù)運行。RB功能的實現(xiàn)為機組在高度自動化運行方式下的安全性提供了保障。

隨著超臨界機組投產(chǎn)的日益增多，機組的穩(wěn)定可靠會對電網(wǎng)的安全帶來較大影響。RB控制策略是否優(yōu)良，對機組處于事故狀態(tài)時的調(diào)節(jié)能力和處理故障能力具有重要作用，可有效減少對重要設(shè)備的損壞和非停次數(shù)，保證機組長時間穩(wěn)定運行。本文通過對某600 MW超臨界火電機組開展RB控制策略分析，并根據(jù)Run Back試驗驗證了RB各項功能指標(biāo)是否完整可靠。

1 機組RB控制策略

1.1 機組概述

國家能源集團某電廠2×600 MW機組鍋爐為褐煤超臨界鍋爐，鍋爐型號為HG1950/25.4—HM15型超臨界、單爐膛、一次中間再熱、墻式切圓燃燒、帶啟動循環(huán)泵的變壓運行直流鍋爐。汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、直接空冷凝汽式汽輪機。單元機組配置2臺送風(fēng)機、2臺引風(fēng)機、2臺一次風(fēng)機，3臺35%MCR電動給水泵和6臺直吹式中速磨煤機。DCS型號為LN-2000。DEH型號為DEH-V數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。RB功能設(shè)計有送/引風(fēng)機RB、給水泵RB和一次風(fēng)機RB[1]。

1.2 機組RB控制策略

RB控制策略通過模擬量控制系統(tǒng)（Modulation Control System，MCS）和燃燒器管理系統(tǒng)（Furnace Safeguard Supervisory System，F(xiàn)SSS）合作實現(xiàn)此功能[2]。模擬量控制系統(tǒng)（MCS）包含機組最大出力計算、負(fù)荷指令變化率設(shè)定、協(xié)調(diào)控制方式切換、主汽壓力控制方式切換以及壓力變化率等RB控制回路，同時包括相應(yīng)輔機的快速控制，保證鍋爐不發(fā)生主燃料跳閘（Main Fuel Trip，MFT）。

1.3 RB投入條件

當(dāng)機組負(fù)荷大于335 MW且協(xié)調(diào)投入時，2臺一次風(fēng)機運行時發(fā)生1臺引風(fēng)機跳閘，觸發(fā)一次風(fēng)機RB；當(dāng)機組負(fù)荷大于360 MW且協(xié)調(diào)投入時，2臺送/引風(fēng)機運行時發(fā)生1臺送/引風(fēng)機跳閘，觸發(fā)送/引風(fēng)機RB；當(dāng)機組負(fù)荷大于460 MW且協(xié)調(diào)投入時，3臺給水泵運行時發(fā)生1臺給水泵跳閘，觸發(fā)給水泵RB[3]。

1.4 RB動作過程

機組正常運行過程中如果發(fā)生RB工況，將會執(zhí)行下列動作[4]：

（1）CCS控制系統(tǒng)將由協(xié)調(diào)控制方式（或AGC控制方式）自動切換到TF方式（汽機跟隨控制方式）；

（2）目標(biāo)負(fù)荷設(shè)定跟蹤機組實際負(fù)荷；

（3）一次調(diào)頻退出；

（4）主汽壓設(shè)定值將瞬間跟蹤當(dāng)前壓力，RB方式壓力變化速率設(shè)為0.2 MPa·min-1；CCS側(cè)汽機主控自動切換至TF方式，由汽機調(diào)門控制壓力等于設(shè)定壓力；

（5）主蒸汽、再熱蒸汽減溫水調(diào)節(jié)關(guān)閉；

（6）送風(fēng)機入口動葉切至手動；

（7）電泵再循環(huán)調(diào)閥切至手動。

不同設(shè)備的RB發(fā)生時，磨煤機的停止順序如下[5-7]。

（1）發(fā)生送/引風(fēng)機RB時，F(xiàn)SSS自動判斷當(dāng)4臺以上磨運行時，立即跳掉最上層磨，然后間隔10 s跳掉第2臺磨，保持4臺磨運行；

（2）發(fā)生一次風(fēng)機RB時，F(xiàn)SSS自動判斷當(dāng)5臺以上磨運行時，立即跳掉最上層磨，然后間隔5 s跳掉第2臺磨，再間隔5 s跳掉第3臺磨，保持3臺磨運行；

（3）發(fā)生給水泵RB時，F(xiàn)SSS自動判斷當(dāng)4臺以上磨運行時，立即跳掉最上層磨，然后間隔5 s跳掉第2臺磨，保持4臺磨運行。

2 機組RB靜態(tài)試驗

在機組停運的情況下，模擬RB控制邏輯發(fā)生條件進行RB功能模擬試驗。進行RB試驗的輔機動力電源開關(guān)在試驗位置。按照RB試驗卡內(nèi)容，逐步驗證RB控制策略[8]。檢查RB的觸發(fā)條件，不同原因的RB發(fā)生時，DI通道的動作應(yīng)正確。MCS中相關(guān)RB的控制邏輯正確，控制方式切換功能正常（CCS切TF方式），控制參數(shù)正確設(shè)定。不同原因的RB發(fā)生時，輔機之間控制上的設(shè)置正確，如引風(fēng)機跳閘聯(lián)鎖送風(fēng)機跳閘。檢查控制系統(tǒng)CCS與DEH信號的通信是否正確。

3 機組RB動態(tài)試驗

在完成靜態(tài)試驗并驗證邏輯無誤后，開展RB功能的動態(tài)試驗。試驗前先試投A層和B層的等離子點火系統(tǒng)，確認(rèn)其功能是否正常，投入機組CCS運行方式，投入RB的功能按鈕，逐項開展每一項的輔機RB試驗。

3.1 送/引風(fēng)機RB試驗

2018年1月31日13：58，機組主控處于協(xié)調(diào)控制，機組負(fù)荷穩(wěn)定在533 MW，主汽壓設(shè)定值23.81 MPa，主汽壓實際值22.93 MPa，主汽溫度547 ℃。2018年1月31日13：58，A引風(fēng)機就地打閘，RB觸發(fā)。觸發(fā)RB動作后，機組主控由協(xié)調(diào)控制方式切換至汽機跟隨方式，壓力調(diào)節(jié)切換至滑壓方式，主汽壓設(shè)定值將瞬間跟蹤當(dāng)前壓力，RB方式壓力變化速率設(shè)為0.2 MPa·min-1。另一臺運行電泵增大出力，立即跳掉最上層F磨，然后間隔5 s跳掉第2臺磨，保持4臺磨運行。過熱器、再熱器減溫水調(diào)節(jié)門超馳關(guān)30 s后開始恢復(fù)自動調(diào)整，啟動F層油槍點火程控。RB動作過程中，機組負(fù)荷最低降到383 MW，主汽壓降到22.57 MPa，過熱汽溫降到534 ℃，爐膛負(fù)壓降到-190 Pa，一次風(fēng)壓最高升到12.71 kPa，機組的主要參數(shù)變化穩(wěn)定，見圖1。

圖1 送/引風(fēng)機RB試驗結(jié)果

3.2 給水泵RB試驗

2018年1月31日18：02，機組主控處于協(xié)調(diào)控制，機組負(fù)荷穩(wěn)定在532 MW，主汽壓設(shè)定值22.93 MPa，主汽壓實際值22.93 MPa，主汽溫度539 ℃。2018年1月31日18：02，B電動給水泵就地打閘，RB觸發(fā)。觸發(fā)RB動作后，機組主控由協(xié)調(diào)控制方式切換至汽機跟隨方式，壓力調(diào)節(jié)切換至滑壓方式。另一臺運行電泵增大出力，立即跳掉最上層F磨，然后間隔5 s跳掉第2臺磨，保持4臺磨運行。過熱器、再熱器減溫水調(diào)節(jié)門超馳關(guān)30 s后開始恢復(fù)自動調(diào)整，啟動F層油槍點火程控。RB動作過程中，機組負(fù)荷最低降到419 MW，主汽壓降到21.53 MPa，過熱汽溫降到533 ℃，爐膛負(fù)壓降到-714 Pa，一次風(fēng)壓最高升到11.38 kPa，機組的主要參數(shù)變化穩(wěn)定，見圖2。

3.3 一次風(fēng)機RB試驗

2018年1月31日20：18，機組主控處于協(xié)調(diào)控制，機組負(fù)荷穩(wěn)定在407 MW，主汽壓設(shè)定值20.05 MPa，主汽壓實際值20.05 MPa，主汽溫度548 ℃。2018年1月31日20：18，A一次風(fēng)機就地打閘，RB觸發(fā)。觸發(fā)RB動作后，機組主控由協(xié)調(diào)控制方式切換至汽機跟隨方式，壓力調(diào)節(jié)切換至滑壓方式，主汽壓設(shè)定值將瞬間跟蹤當(dāng)前壓力，RB方式壓力變化速率設(shè)為0.2 MPa·min-1。另一臺運行一次風(fēng)機增大出力，立即跳掉最上層F磨，然后間隔5 s跳掉第2臺磨，再間隔5 s跳掉第3臺磨，保持3臺磨運行。過熱器、再熱器減溫水調(diào)節(jié)門超馳關(guān)30 s后開始恢復(fù)自動調(diào)整，啟動F層油槍點火程控。RB動作過程中，機組負(fù)荷最低降到289 MW，主汽壓降到19.41 MPa，過熱汽溫降到538 ℃，爐膛負(fù)壓降到-506 Pa，一次風(fēng)壓最高升到11.59 kPa，機組的主要參數(shù)變化穩(wěn)定，見圖3。

圖2 給水泵RB試驗

圖3 一次風(fēng)機RB試驗

4 RB試驗結(jié)果分析

通過開展機組主要輔機的RB動態(tài)特性試驗，可驗證RB功能是否良好，確認(rèn)機組在發(fā)生RB動作時是否能將運行的主要參數(shù)控制在允許誤差范圍內(nèi)，達到突發(fā)主要輔機跳閘工況時機組能夠?qū)崿F(xiàn)快速安全降負(fù)荷的目的。

5 結(jié)語

通過機組RB試驗表明，在發(fā)生重要輔機跳閘時，不需運行人員干預(yù)，通過RB功能即可將主要的運行參數(shù)控制在允許范圍內(nèi)，有效保障機組的安全可靠運行。通過投入RB功能，不僅保障了機組安全可靠，還大大減少了非停次數(shù)，緩解了運行人員的壓力。機組RB控制策略的闡述及動態(tài)試驗數(shù)據(jù)總結(jié)也能為同類型機組在設(shè)計RB功能時提供相關(guān)參考和數(shù)據(jù)。