350MW超临界机组一次风机RUNBACK试验研究

验研究

摘 要：介绍了350MW超临界机组一次风机RUNBACK试验的情况，一次风机RUNBACK试验的成功，为同类型机组进行RUNBACK试验提供了参考。通过RUNBACK试验，达到单台辅机故障跳闸时协制系统和燃烧器管理系统的协调动作，将机组各主要参数控制在正常运行范围内，为机组的长周期、安全、稳定运行打下了良好的基础，对电网的稳定运行起到了重要作用。

关键词：一次风机RUNBACK 试验；350MW超临界机组；协制系统 1 引言

RUNBACK(快速减负荷简称RB) 功能是指机组的重要辅机出现异常和故障情况下负荷指令和燃料量快速反应,以保证机组继续安全运行。火电机组的RB控制，是一项比较复杂的综合控制，其控制内容包含机组保护、自动调节、负荷控制、汽轮机电调，其过程对热工自动化要求很高。近年来RB 功能能否实现也成为了衡量火电厂自动化程度高低的重要标志之一。其功能的成功应用可以有效的抑制机组在重要辅机掉闸时工况继续恶化，避免事故扩大影响。

火力发电厂从控制工程角度来说是一个结构较为复杂的多变量控制系统，也是应用分散控制系统比较典型的控制实例。其控制系统发展至今，形成了较为成熟的控制应用。随着其设备运转的可靠性逐渐提高，不管从电网调频，还是从社会责任的角度，人们对其寄予“零非停”的期望越来越高，这就对火力发电厂控制工程提出了更严格的要求。

对于火力发电厂来说，重要设备的冗余是电力建设初期设计人员必须考虑的问题，在重要设备发生故障时，系统切换至冗余设备运行，能保障机组正常运转。但由于设备结构原因，单元机组重要辅机——如吸风机、送风机、一次风机等设备不能冗余配置，则该重要辅机掉闸事故会对机组运行造成剧烈扰动，如果扰动

量超过系统调节能力，就会导致锅炉灭火甚至汽轮机解列的停机事故发生，其所带来的经济考核和社会影响也是巨大的。

目前, 我国电站锅炉风机, 特别是一次风机在运行中普遍存在耗能高、噪音大的问题。

风机变速调节后, 风机耗功降低、运行效率提高、厂用电率降低, 节能效果显著, 但有些改造项目出现新的问题：如在机组大负荷时发生“抢风”现象；一次风机电机前侧轴承过热、损坏；一次风机RB 时造成变频器过负荷保护动作继而导致机组M FT 动作, 严重影响了风机及锅炉的安全、经济运行。

在各项RB 试验中，一次风机RB 试验历来是成功率比较低的一项。主要原因是两台运行的一次风机中，单台风机跳闸后，系统泄漏量过大，易导致一次风母管压力较低，全部磨煤机跳闸或使锅炉MFT 动作等问题。

2 机组概况

北郊热电350MW 超临界机组锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、尾部挡板调温、П型露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。锅炉设计燃用烟煤。锅炉尾部设置SCR 脱硝装置；炉后尾部布置一台四分仓容克式空气预热器；锅炉制造商为上海电气集团上海锅炉厂。机组控制系统由分散控制系统（DCS）和子控制系统构成。DCS 是整个机组控制系统的核心。DCS 是由上海新华控制技术（集团）科技有限公司提供的新华XDC800控制系统。

机组在进入168 小时试运前进行了RUNBACK（以下简称RB）功能试验，其中送风机、引风机RB 试验均是一次取得成功。一次风机RB 试验第一次失败，造成了MFT 动作，锅炉灭火；进行分析和优化后，第二次试验取得成功。RB 试验的成功为机组顺利通过168 小时试运和投产后的长周期、安全、稳定运行打下了良好的基础。

3 一次风机跳闸RB功能描述

运行机组在5 台磨煤机运行状况下，带负荷90%额定负荷以上，在各方人员准备就绪的情况下，要求运行人员严密监视主汽压力、炉膛负压以及主汽温，运行人员就地打闸一台一次风机触发RUN BACK，RUN BACK 触发后，自动切除上层磨煤机，跳磨时间间隔6s（保留下层三台运行磨煤机），并且目标煤量降到当前工况下目标负荷185MW 时的实际煤量，锅炉主控切除自动，跟踪实际煤量。

机组的RB功能由协制系统(CCS)和燃烧器管理系统(FSSS)共同实现[1]。CCS的RB控制任务是调节机组主要参数，使负荷快速平稳的降到机组允许的水平。当RB发生时将CCS切至机跟随方式，由锅炉主控控制负荷，汽机主控控制机前压力，同时向FSSS发送RB发生信号。FSSS的RB控制任务是完成磨煤机自上而下自动切除，使锅炉快速降负荷并稳燃。

3.1 一次风机RB 逻辑：

一次风机RB触发条件：任意一台一次风机跳闸、实际负荷>195MW、RB功能投入。

一次风机RB 复位条件：实际负荷<185MW，RB 动作60s 后可手动复位。 一次风机RB动作后目标煤量80t。减燃料速率为170t/min，RB动作后协调切除，转到机跟随控制方式，汽机主控30s禁增，燃料主控禁增，联锁关闭减温水调门维持30s。主汽压力滑压运行，速率1MPa/min，引风机动叶超驰关小8%，持续30s，自上而下跳磨煤机(保留3台磨)，5台磨煤机运行时，跳磨间隔6S。

3.2 首次一次风机RB 试验失败原因分析：

首次一次风机RB试验失败，做一次风RB前炉膛燃烧情况符合做一次风RB实验条件，负荷大于310MW，各系统工作正常稳定。当一次风机跳闸后，一次风RB动作，由于炉膛正压过大触发MFT，炉膛保护动作，炉膛灭火。

造成膛正压过大触发MFT原因：

a、通过分析跳闸时动叶指令关门指令已回头，考虑是否拓宽保炉膛压力护定值，可将正压调回来。

b、炉膛压力由负转正后，吸风机动叶指令已反转可动叶执行器反馈延时7s反转，正压达到锅炉保护值锅炉灭火，此时定值已回头，可实际反馈未动。

c、一次风RB动作后，吸风机动叶指令调节过强，回头反向调节时时间过长。 3.3 第二次一次风机RB 试验成功原因分析 针对首次试验失败的原因提出以下优化方法： a. 优化炉膛压灭火保护定值

与锅炉厂进行沟通将炉膛压灭火保护定值由1520Pa与-1780Pa更改为1800Pa和-2000Pa，在设备允许条件下拓宽保炉膛压力护定值。

b. 吸风机动叶死区过大

与机务专业对吸风机动叶精度定位，减小物理死区。对吸风动叶执行器参数进行检查，动叶执行器参数中逆止时间为5s，时间过长，影响负压调节时间，将其改为1s。通过调节吸风机动叶反馈与指令跟踪有了较大幅度的提升。

c. 吸风机动叶指令逻辑优化

优化炉膛压力逻辑，增加变参逻辑，对不同工况使用不同参数，使控制更加细微。并将炉膛压力控制回路中的一节惯性环节的时间由3s，提高到1s，并将高低由±1000增大到±2000，提高吸风调整的控制预度。优化磨煤机自动参数，使5台磨均满足负荷自动调节657标准。

通过以上方法优化后进行了一次风机RB 试验，实验前机组工况如下： 机组负荷：320MW

协制方式：炉跟机协调 运行磨情况：A、B、C、D、E 总给煤量：157.4t/h

主汽压力：23.7MPa 炉膛负压：-101.2Pa 主汽温度：513℃ 再热汽温：508℃

运行人员就地事故按钮停B 一次风机，机组设备具体动作如下： 1）B 一次风机停运后，联跳E 磨煤机组,间隔5 秒跳D 磨煤机组； 2）机组协制方式由炉跟机协调自动切至机跟随方式； 3）机组负荷由337.7MW 以350MW/min 的速率下降至175MW； 4）主汽压力按照1MPa/min 速率向17MPa 滑动；

5）过热器一级减温水、二级减温水、及再热减温水均切除自动，并关至全关状态。

实际负荷为降至185MW,一次风机RB复位，机组各主要参数趋于稳定，RB 试验成功，在整个试验过程中，机组各个主要参数的变化过程：

一次风机RB 机组主参数记录：

参数 最低 最高 设定值 单位 主汽压力 19.14 23.76 负荷曲线 MPa 炉膛压力 -1528.47 561.1 -90 Pa 一次风压力 6 6.911. 负荷指令曲线 KPa 主汽温度 492 513 跟踪实际 ℃ 再热汽温 4 509 跟踪实际 ℃ 4 结论

一次风机RB试验的成功，使机组自动控制系统经受住了考验。其动作过程和解决方法的特殊性，对其它同类型机组具有借鉴意义。RB功能正常投入后，当重要辅机故障跳闸时，机组负荷能自动快速减到单台辅机所允许的出力水平而稳定运行，避免了因运行人员操作不当而造成的不必要停机，为机组的长周期、安全、稳定运行打下了良好的基础，对电网的稳定运行起到了重要作用。

参考文献：

[1] 朱北恒.RB 控制技术试验研究[J].中国电力, 2004, 37 (6):69 70.