王 強(qiáng)

（安徽省電力科學(xué)研究院）

1000MW超超臨界機(jī)組調(diào)試期間RUNBACK試驗(yàn)及其優(yōu)化

王 強(qiáng)

（安徽省電力科學(xué)研究院）

輔機(jī)故障減負(fù)荷（RUNBACK）功能是大型機(jī)組減少非停的重要保護(hù)手段。為檢驗(yàn)板集電廠2號(hào)機(jī)組單輔機(jī)處理能力及RUNBACK時(shí)機(jī)組性能，進(jìn)行了RUNBACK試驗(yàn)。本文主要對(duì)給水泵RUNBACK時(shí)主蒸汽壓力的控制方式和一次風(fēng)RUNBACK爐膛負(fù)壓控制方式進(jìn)行了重點(diǎn)的調(diào)整和優(yōu)化。最終實(shí)現(xiàn)了RUNBACK發(fā)生后機(jī)組狀態(tài)快速的過渡，平穩(wěn)地達(dá)到設(shè)定負(fù)荷，保障了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

RUNBACK；壓力跟隨；前饋；爐膛壓力

0 引言

發(fā)電機(jī)組的RUNBACK功能是機(jī)組在正常協(xié)調(diào)控制方式下，當(dāng)機(jī)組主要輔機(jī)因故障跳閘時(shí)，系統(tǒng)將機(jī)組負(fù)荷快速降到對(duì)應(yīng)跳閘輔機(jī)運(yùn)行工況下的機(jī)組所能達(dá)到的最大出力水平[1]。RUNBACK 發(fā)生時(shí)負(fù)荷指令的急劇減小，造成機(jī)組運(yùn)行工況的劇變，若控制不當(dāng)極易觸發(fā)機(jī)組MFT[2]。因此，RUNBACK功能的合理和完善對(duì)于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行、減少非停有著重要的意義。本文結(jié)合利辛板集電廠2號(hào)機(jī)組，對(duì)調(diào)試期間不同輔機(jī)RUNBACK時(shí)的具體情況作了探討和分析。

1 設(shè)備及不同輔機(jī)RUNBACK功能介紹

國投新集電力利辛板集電廠一期2×1000MW工程2號(hào)機(jī)組配套鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為SG-2918/29.3-M7006。該鍋爐為超超臨界參數(shù)、直流爐、雙切圓燃燒方式、固態(tài)排渣、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)，Π 型鍋爐。配備6臺(tái)磨煤機(jī)（5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用）。汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)廠的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式、九級(jí)回?zé)岢槠狡啓C(jī)。

板集電廠2號(hào)機(jī)組 RUNBACK 邏輯設(shè)計(jì)5種異常工況，磨煤機(jī)跳閘、單臺(tái)送風(fēng)機(jī)跳閘、單臺(tái)引風(fēng)機(jī)跳閘、單臺(tái)汽動(dòng)給水泵跳閘、單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)跳閘。RUNBACK后的動(dòng)作結(jié)果為：CCS協(xié)調(diào)模式自動(dòng)切至TF模式，鍋爐主控按照不同RUNBACK的降負(fù)荷速率下降（送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK降負(fù)荷速率為600MW/min，汽泵、一次風(fēng)機(jī)RUNBACK降負(fù)荷速率為900MW/min，磨煤機(jī)RUNBACK為300MW/min），汽機(jī)主控根據(jù)RUNBACK時(shí)的滑壓曲線控制機(jī)前壓力。跳磨順序?yàn)樽陨隙?，間隔時(shí)間8s/5s。一次風(fēng)機(jī)、給水泵RUNBACK保留3臺(tái)磨運(yùn)行，送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK保留4臺(tái)磨運(yùn)行。運(yùn)行的磨煤機(jī)（A、B磨煤機(jī)）等離子系統(tǒng)自動(dòng)投入。強(qiáng)關(guān)過熱器減溫水調(diào)門60s、強(qiáng)關(guān)再熱器減溫水調(diào)門30s后轉(zhuǎn)入自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2 RUNBACK試驗(yàn)過程及分析

2.1 磨煤機(jī)RUNBACK

任意一臺(tái)運(yùn)行的磨組跳閘，運(yùn)行磨煤機(jī)數(shù)量所對(duì)應(yīng)的最大出力小于當(dāng)前負(fù)荷即產(chǎn)生磨煤機(jī)RUNBACK。目標(biāo)負(fù)荷定義為運(yùn)行的磨煤機(jī)所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷。板集電廠磨煤機(jī)RUNBACK設(shè)計(jì)見表1。

表1

2016年10月4日10時(shí)38分進(jìn)行了單臺(tái)磨煤機(jī)RUNBACK試驗(yàn)。試驗(yàn)前機(jī)組負(fù)荷900MW協(xié)調(diào)方式運(yùn)行，主汽壓力27.3MPa，給煤量353t/h，A、B、C、E、F 5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。10時(shí)38分20秒運(yùn)行人員就地打閘F磨煤機(jī)，觸發(fā)磨煤機(jī)RUNBACK。根據(jù)跳閘后運(yùn)行磨煤機(jī)的數(shù)量對(duì)應(yīng)目標(biāo)負(fù)荷為800MW,機(jī)組處于TF方式， 10時(shí)41分52秒機(jī)組實(shí)際負(fù)荷降至830MW,邏輯自動(dòng)復(fù)位RUNBACK，負(fù)荷最終穩(wěn)定在800MW,磨煤機(jī)RUNBACK試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)曲線如圖1所示。

圖1

從曲線上可以看出跳閘一臺(tái)磨煤機(jī)后RUNBACK動(dòng)作正常，爐膛負(fù)壓最低值僅為－268Pa，機(jī)組其他各項(xiàng)主要運(yùn)行參數(shù)變化平穩(wěn)。

2.2 送風(fēng)機(jī)RUNBACK

送風(fēng)機(jī)RUNBACK目標(biāo)負(fù)荷設(shè)置為550MW；降負(fù)荷速率為600MW/min。2016年10月4日12時(shí)39分進(jìn)行了送風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)。試驗(yàn)前機(jī)組負(fù)荷900MW協(xié)調(diào)方式運(yùn)行，主汽壓力28.0MPa、爐膛負(fù)壓－50Pa、給煤量346t/h。A、 B、C、E、F 5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。12時(shí)4分39秒運(yùn)行人員手動(dòng)停B送風(fēng)機(jī)，B引風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖跳閘，觸發(fā)送風(fēng)機(jī)RUNBACK，機(jī)組控制方式由協(xié)調(diào)方式切換至TF模式，汽機(jī)側(cè)按照滑壓方式調(diào)節(jié)主汽壓力。F磨煤機(jī)自動(dòng)跳閘，保留A、B、C、E 4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。自動(dòng)投入A、B層等離子。超馳關(guān)過熱器一、二、三級(jí)減溫水調(diào)門60s、超馳關(guān)再熱器減溫水調(diào)門30s。12時(shí)41 分55秒機(jī)組實(shí)際負(fù)荷達(dá)到580MW， RUNBACK自動(dòng)復(fù)位，引風(fēng)機(jī)RUNBACK 試驗(yàn)結(jié)束，實(shí)際負(fù)荷最終穩(wěn)定在550MW。試驗(yàn)曲線如圖2所示。

圖2

通過送風(fēng)機(jī)RUNBACK曲線和試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)爐膛壓力最高值為745Pa，最低值為－90Pa，在這種單側(cè)送、引風(fēng)機(jī)跳閘的極端工況下，爐膛壓力在此范圍變化是可控的。再熱蒸汽溫下降了45℃，主蒸汽溫度下降了16℃，再熱蒸汽溫度下降較多，而過熱度最高達(dá)到了62℃，壁溫測(cè)點(diǎn)有幾處超溫現(xiàn)象。將給水指令的一階濾波時(shí)間由原來的30s改為35s，先要確保過熱度盡量在可控范圍內(nèi)，保證水冷壁不超溫。對(duì)于再熱汽溫偏低的情況以后的優(yōu)化方向可以在RUNBACK發(fā)生60s左右以一定速率關(guān)閉燃燼風(fēng)擋板，80s左右關(guān)閉跳閘磨的二次風(fēng)擋板到20個(gè)開度左右并與原開度取大。二次風(fēng)擋板的邏輯還未進(jìn)行修改，希望在以后運(yùn)行階段對(duì)擋板開度和再熱汽溫影響熟悉后再進(jìn)行優(yōu)化。另外當(dāng)送風(fēng)機(jī)跳閘后RUNBACK發(fā)生對(duì)側(cè)的引風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖跳閘，運(yùn)行側(cè)引風(fēng)機(jī)在自動(dòng)調(diào)節(jié)的情況下動(dòng)葉指令開到了75%，根據(jù)引風(fēng)機(jī)出力試驗(yàn)，對(duì)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉進(jìn)行75%的限幅，當(dāng)PID輸出大于75%時(shí)，會(huì)讓設(shè)定值保持在當(dāng)前值，此時(shí)手動(dòng)輸入的壓力設(shè)定值會(huì)保持在當(dāng)前的實(shí)際壓力上，所以RUNBACK發(fā)生后，爐膛壓力穩(wěn)定后是450Pa，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)后又及時(shí)的將其設(shè)置為－50Pa。因?yàn)樗汀⒁L(fēng)機(jī)存在聯(lián)鎖跳閘的功能所以不再進(jìn)行引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)。

2.3 第一次給水泵RUNBACK

2016年10月4日14時(shí)3分50秒，機(jī)組負(fù)荷910MW，運(yùn)行人員手動(dòng)打閘B汽動(dòng)給水泵，給水泵RUNBACK發(fā)生，機(jī)組由CCS轉(zhuǎn)為TF方式運(yùn)行，由DEH控制機(jī)前壓力，壓力設(shè)定值根據(jù)滑壓曲線來設(shè)定。試驗(yàn)前機(jī)前壓力比壓力設(shè)定值低0.7MPa。試驗(yàn)開始以后，壓力實(shí)際值一直高于壓力設(shè)定值1MPa以上，高調(diào)門為控制主蒸汽壓力快速關(guān)小，負(fù)荷3min內(nèi)從910MW降到了150MW，過程中高調(diào)、中調(diào)不斷關(guān)小導(dǎo)致四抽和冷再的壓力很低，小機(jī)打水困難，形成了惡性循環(huán)。試驗(yàn)過程如圖3所示。

圖3

通過上述試驗(yàn)過程及曲線可以看出高中壓調(diào)門快速關(guān)小是導(dǎo)致負(fù)荷快速下降的直接原因，究其根本原因是主蒸汽壓力控制的問題。可以從以下幾個(gè)方面分析：①給水泵RUNBACK時(shí)主蒸汽壓力設(shè)定值的濾波環(huán)節(jié)設(shè)置時(shí)間過長，表現(xiàn)為主蒸汽壓力設(shè)定值下降過于緩慢，高、中壓調(diào)門為了維持較高的主蒸汽壓力，快速關(guān)小調(diào)門。②給水泵RUNBACK的給水流量設(shè)定值的濾波環(huán)節(jié)時(shí)間設(shè)置稍短，導(dǎo)致給水流量設(shè)定值下降較快與實(shí)際給水流量偏差逐漸變小，導(dǎo)致A小機(jī)轉(zhuǎn)速升的相對(duì)變慢。③根據(jù)相關(guān)電廠的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)可以在發(fā)生非燃料RUNBACK時(shí)對(duì)高中壓調(diào)門設(shè)置最小閥位限制，具體的數(shù)值要在試驗(yàn)過程中確定。④RUNBACK發(fā)生以后，會(huì)使RUNBACK開始的前30s使壓力設(shè)定值跟蹤實(shí)際值，但是對(duì)于上述試驗(yàn)過程中表現(xiàn)的情況30s是不夠的，可以適當(dāng)延長此時(shí)間。綜合以上參數(shù)都需要重新的優(yōu)化調(diào)整，所以調(diào)試單位與總包、業(yè)主等相關(guān)單位組織了專題研討會(huì)。根據(jù)相關(guān)機(jī)組成功案例，最終確定修改給水泵RUNBACK時(shí)主蒸汽壓力的控制策略，即給水泵RUNBACK時(shí)，主蒸汽壓力設(shè)定值跟蹤實(shí)際主蒸汽壓力，調(diào)門保持當(dāng)前開度。特別注意主再、熱汽溫變化情況。

2.4 第二次給水泵RUNBACK試驗(yàn)

2016年10月5日17時(shí)51分進(jìn)行了第二次給水泵RUNBACK試驗(yàn)。試驗(yàn)前機(jī)組協(xié)調(diào)方式帶800MW負(fù)荷運(yùn)行，主汽壓力24.7MPa，給水流量2414t/h，給煤量318t/h，A、B、C、E、F5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。17時(shí)51分23秒運(yùn)行人員手動(dòng)打閘A給水泵，觸發(fā)給水泵RUNBACK；目標(biāo)負(fù)荷550MW,機(jī)組控制方式由協(xié)調(diào)方式切換至TF模式，汽機(jī)側(cè)調(diào)門保持不動(dòng)跟蹤實(shí)際主汽壓力；F磨煤機(jī)自動(dòng)跳閘，延時(shí)8s，E磨煤機(jī)自動(dòng)跳閘，投入A、B層等離子。超馳關(guān)過熱器、再熱器減溫水調(diào)門后自動(dòng)調(diào)節(jié)。17時(shí)56分10秒機(jī)組實(shí)際負(fù)荷在580MW，RUNBACK自動(dòng)復(fù)位，在機(jī)組負(fù)荷為500MW時(shí)，運(yùn)行人員手動(dòng)將DEH側(cè)初壓切為限壓方式，最終機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在500MW左右。RUNBACK 試驗(yàn)完成。試驗(yàn)曲線如圖4所示。

圖4

在整個(gè)過程中，機(jī)組各個(gè)主要參數(shù)極限值見表2。

表2

給水泵RUNBACK試驗(yàn)機(jī)組主要參數(shù)記錄通過曲線和整個(gè)試驗(yàn)的主要參數(shù)來看，此次給水泵RUNBACK相對(duì)平穩(wěn)，因不再根據(jù)滑壓曲線控制機(jī)前壓力，所以調(diào)門保持當(dāng)前開度，對(duì)于主、再熱器汽溫在一定范圍內(nèi)降低是可以接受的。另外在RUNBACK復(fù)位以后運(yùn)行人員要根據(jù)實(shí)際情況提前做好各個(gè)主要參數(shù)（特別是主、再熱蒸汽溫度）預(yù)測(cè)走向進(jìn)行提前調(diào)節(jié)。

2.5 第一次一次風(fēng)機(jī)RUNBACK

試驗(yàn)前機(jī)組負(fù)荷為910MW、給水流量2490t/h、爐膛壓力為—118Pa、總煤量為353t/h、引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉指令70%、引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉反饋69.5%、主蒸汽壓力27.8MPa，A、B、C、D、E、F磨煤機(jī)運(yùn)行。運(yùn)行人員手動(dòng)打閘B一次風(fēng)機(jī)后觸發(fā)一次風(fēng)機(jī)RUNBACK，在一次風(fēng)機(jī)RUNBACK負(fù)荷前饋的作用下引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉超馳關(guān)小8.8%，爐膛壓力仍然無法控制，在很短的時(shí)間內(nèi)爐膛壓力達(dá)到-2300Pa，MFT動(dòng)作，一次風(fēng)機(jī)RUNBACK失敗，具體過程見圖5。一次風(fēng)機(jī)RUNBACK時(shí)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉前饋見表3。

圖5

表3

因?yàn)橐淮物L(fēng)機(jī)RUNBACK動(dòng)作后，爐膛壓力在10s就達(dá)到了MFT動(dòng)作值，所以分析原因?yàn)橐L(fēng)機(jī)動(dòng)葉前饋深度不夠,將參數(shù)中（1100，－11）修改為（1100，－18），通過曲線動(dòng)葉反饋可以看出引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)在指令發(fā)出后動(dòng)作緩慢，動(dòng)葉執(zhí)行器自身有一個(gè)10s的濾波功能，咨詢引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉廠家后，將此時(shí)間修改為3s。爐膛的三個(gè)壓力開關(guān)達(dá)到動(dòng)作值－2300Pa（三取二），延時(shí)2s，觸發(fā)MFT動(dòng)作。而當(dāng)壓力開關(guān)動(dòng)作時(shí)，爐膛壓力模擬量值也為－2300pa，而經(jīng)過5s濾波后作為爐膛壓力自動(dòng)控制的負(fù)壓值僅為－1670Pa，所以此工況下爐膛壓力濾波時(shí)間過長，整改為當(dāng)發(fā)生一次風(fēng)機(jī)RUNBACK時(shí)濾波時(shí)間為1s，一次風(fēng)機(jī)RUNBACK結(jié)束后緩慢恢復(fù)為5s。而且通過歷史記錄可以看出，當(dāng)一次風(fēng)機(jī)B跳閘反饋，到一次風(fēng)機(jī)RUNBACK動(dòng)作經(jīng)過了3s，中間邏輯沒有設(shè)置延時(shí)。一次風(fēng)機(jī)跳閘后若實(shí)際負(fù)荷－500＞50則觸發(fā)一次風(fēng)機(jī)RUNBACK,在T選塊中的YES－＞NO時(shí)=NO－＞YES=20，即每秒變化20，所以要經(jīng)過2.5s到3s時(shí)間才會(huì)觸發(fā)RUNBACK，經(jīng)過ovation系統(tǒng)多個(gè)電廠的設(shè)置及分析，延時(shí)時(shí)間只要經(jīng)過兩個(gè)掃描周期即可，所以將20改為120。另外增加爐膛負(fù)壓偏差的前饋函數(shù)見表4。

2.6 第二次一次風(fēng)機(jī)RUNBACK

2016年10月5日21時(shí)08分進(jìn)行了第二次一次風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)。試驗(yàn)前機(jī)組負(fù)荷為800MW協(xié)調(diào)方式運(yùn)行，主汽壓力為25.4MPa，爐膛壓力為－69.6Pa，給煤量為310t/h，A、B、C、E、F 磨煤機(jī)運(yùn)行，21時(shí)8分22秒運(yùn)行人員手動(dòng)打閘B一次風(fēng)機(jī)，觸發(fā)一次風(fēng)機(jī)RUNBACK；機(jī)組負(fù)荷目標(biāo)值為500MW，汽機(jī)側(cè)按滑壓曲線調(diào)節(jié)主汽壓力，系統(tǒng)處于TF控制模式，F(xiàn) 磨煤機(jī)自動(dòng)跳閘，延時(shí)5s E磨煤機(jī)自動(dòng)跳閘，保留A、B、C 3 臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。21時(shí)11分46秒機(jī)組實(shí)際負(fù)荷降至530MW， RUNBACK自動(dòng)復(fù)位，一次風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)完成。DEH側(cè)操作員手動(dòng)切限壓后，實(shí)際負(fù)荷最終穩(wěn)定在450MW 左右。試驗(yàn)曲線如圖6所示。

表4

圖6

通過第二次一次風(fēng)機(jī)RUNBACK可以看出各項(xiàng)主要參數(shù)過渡比較平穩(wěn)，但是爐膛壓力在濾波前的模擬量負(fù)壓值達(dá)到了－1790Pa，之后爐膛正壓達(dá)到了1800Pa。通過曲線分析引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉指令在一次風(fēng)機(jī)RUNBACK后，超馳關(guān)小11%后此時(shí)負(fù)壓偏差依然在變大的情況下，發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉指令在之后的5s保持當(dāng)前值不變，通過閉鎖增邏輯中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉指令與反饋偏差＞5%時(shí)，閉鎖增發(fā)5s，所以邏輯中在一次風(fēng)機(jī)RUNBACK發(fā)生時(shí)將此閉鎖增和閉鎖減的脈沖時(shí)間由5s修改為1s。之后通過詢問ovation系統(tǒng)的多臺(tái)機(jī)組發(fā)現(xiàn)均具有此5s的閉鎖功能，希望相關(guān)電廠能在發(fā)生一次風(fēng)機(jī)RUNBACK時(shí)，將5s脈沖適當(dāng)減小，否則會(huì)因引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉閉鎖導(dǎo)致負(fù)壓不可控，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組負(fù)壓大MFT。

3 結(jié)束語

火電機(jī)組RUNBACK過程控制的要點(diǎn)主要是前期跳磨時(shí)的爐膛負(fù)壓控制，中期的水煤配比、主蒸汽壓力的控制，以及后期的主、再熱的汽溫控制。給水泵RUNBACK時(shí)主蒸汽的壓力控制由原來的滑壓控制改為跟蹤實(shí)際主蒸汽壓力的控制，負(fù)荷可以快速平穩(wěn)過渡，但要注意后期的主、再熱汽溫的控制和調(diào)整。一次風(fēng)機(jī)RUNBACK主要是對(duì)爐膛負(fù)壓和一次風(fēng)壓力的控制，一次風(fēng)機(jī)RUNBACK，磨煤機(jī)相繼跳閘，不僅爐膛送風(fēng)、送粉量急劇減少，同時(shí)熱負(fù)荷急劇下降，對(duì)于爐膛壓力影響非常大，要通過前饋快速實(shí)現(xiàn)爐膛負(fù)壓峰值的回頭。所以一定要通過磨煤機(jī)RUNBACK的跳磨試驗(yàn)及跳磨間隔對(duì)爐膛負(fù)壓影響的大小選擇前饋的的強(qiáng)度。特別注意在前饋起作用期間，避免引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉控制的偏差大切手動(dòng)、閉鎖增減等情況發(fā)生?？傊?，RUNBACK試驗(yàn)是一項(xiàng)牽涉到機(jī)組整個(gè)熱力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的復(fù)雜性能的試驗(yàn)項(xiàng)目。要順利地完成RUNBACK試驗(yàn)，既要求基建調(diào)試中有良好的工作基礎(chǔ)，亦要求機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、控制設(shè)備可控性好。板集電廠2號(hào)機(jī)組通過RUNBACK試驗(yàn)，完善和優(yōu)化了RUNBACK邏輯和控制策略。

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2016-12-26）