1 000 MW機(jī)組給煤機(jī)運(yùn)行中的異常分析及處理

摘 要：某廠制粉系統(tǒng)采用的是正壓直吹式制粉系統(tǒng)，對于直吹式制粉系統(tǒng)而言，當(dāng)任意一臺(tái)磨煤機(jī)或給煤機(jī)解列或故障時(shí)，都將直接影響鍋爐的負(fù)荷，對機(jī)組運(yùn)行的可靠性產(chǎn)生影響?，F(xiàn)對給煤機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的一些異常進(jìn)行分析，總結(jié)了處理過程中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：1 000 MW機(jī)組;給煤機(jī);控制邏輯;低電壓穿越

中圖分類號：TM621? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）12-0068-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.12.019

0? ? 引言

對于正壓直吹式制粉系統(tǒng)，給煤機(jī)運(yùn)行狀況的正常與否，給煤是否穩(wěn)定可靠都直接關(guān)系到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。在給煤機(jī)正常運(yùn)行過程中，其可靠運(yùn)行主要受到來煤的品質(zhì)、設(shè)備的可靠程度、電源的穩(wěn)定供電以及監(jiān)盤人員調(diào)整等因素影響。本文對給煤機(jī)運(yùn)行中，給煤機(jī)運(yùn)行信號消失、給煤機(jī)煤量突升造成機(jī)組CCS跳閘、特殊工況下觸發(fā)的控制邏輯以及給煤機(jī)電源問題等異常情況進(jìn)行分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以提高給煤機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，對于火電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的意義。

1? ? 機(jī)組簡介

某廠1 000 MW燃煤發(fā)電機(jī)組，采用上海鍋爐廠引進(jìn)Alstom-Power Boiler Gmbh公司技術(shù)制造的塔式鍋爐，為超超臨界參數(shù)、直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、切圓燃燒方式塔式鍋爐，型號為SG-3040/27.56-M538。制粉系統(tǒng)為中速磨煤機(jī)一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置6臺(tái)CS2036HP型電子稱重式給煤機(jī)、6臺(tái)HP1163中速磨煤機(jī)，1臺(tái)給煤機(jī)對應(yīng)1臺(tái)磨煤機(jī)，給煤機(jī)采用變頻器進(jìn)行調(diào)速。

廠用電系統(tǒng)：機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，6 kV-22、23段由#13機(jī)A高廠變供電，6 kV-24、25段由#13機(jī)B高廠變供電，6 kV-26、27段由#14機(jī)A高廠變供電，6 kV-28、29段由#14機(jī)B高廠變供電。#07高備變作為#13、#14機(jī)高廠變事故備用電源。

2? ? 給煤機(jī)運(yùn)行中的異常

2.1? ? 給煤機(jī)運(yùn)行信號消失

現(xiàn)象：

（1）報(bào)警光字牌“給煤機(jī)F跳閘”紅色報(bào)警來;

（2）制粉系統(tǒng)總貌畫面F給煤機(jī)煤量按每秒2.5 t/h的速率減少直至0;

（3）鍋爐總煤量先下降后上升;

（4）F磨煤機(jī)各項(xiàng)參數(shù)保持不變（說明實(shí)際F給煤機(jī)的煤量未發(fā)生變化）;

（5）其余4臺(tái)磨煤量上升，磨碗差壓、一次風(fēng)量均上升;

（6）汽溫、汽壓、過熱度均發(fā)生大幅度波動(dòng)。

處理：

將F給煤機(jī)切手動(dòng)，手動(dòng)降低煤量，投入滅火蒸汽;根據(jù)其他磨煤量選擇是否解列AGC降低負(fù)荷;擺動(dòng)燃燒器擺角，調(diào)節(jié)減溫水量控制主再汽溫、過熱度;手動(dòng)增加BTU降低入爐煤量。參數(shù)穩(wěn)定后，將F制粉系統(tǒng)停運(yùn)，檢修更換DCS卡件后恢復(fù)正常。

分析：

制粉系統(tǒng)總貌上F給煤機(jī)煤量取自給煤機(jī)就地煤量折算，當(dāng)給煤機(jī)運(yùn)行信號消失時(shí)，將強(qiáng)制煤量為0，爬坡率為2.5。當(dāng)F磨煤量降低時(shí)，其他磨將加煤，但實(shí)際上F給煤機(jī)煤量并未減少。這時(shí)入爐煤量大幅上升，需將F給煤機(jī)切手動(dòng)，降低入爐煤量。這種情況畫面中的總煤量不變，實(shí)際入爐煤變多。運(yùn)行信號短時(shí)間消失，問題不大;但如果長時(shí)間消失，對燃燒系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

2.2? ? 給煤機(jī)煤量突升造成機(jī)組CCS跳閘

機(jī)組運(yùn)行工況：

負(fù)荷954 MW，A、B、C、D、E、F磨煤機(jī)運(yùn)行。煤量429 t，主再汽溫601/602 ℃。某時(shí)F給煤機(jī)電流大報(bào)警，F(xiàn)給煤機(jī)電流從4.2 A最大上升至13.7 A，約30 s后F給煤機(jī)煤量突升至115 t/h。

處理：

立即手動(dòng)降低F給煤機(jī)煤量，后煤量反饋逐漸下降至正常值，F(xiàn)給煤機(jī)電流逐漸恢復(fù)正常。其間燃料主控、鍋爐主控切手動(dòng)，CCS、一次調(diào)頻、INFIT退出，機(jī)組切至TF方式。令副值就地檢查，發(fā)現(xiàn)F給煤機(jī)來煤較潮，無其他異?，F(xiàn)象。待F給煤機(jī)電流、煤量正常，F(xiàn)磨煤機(jī)各參數(shù)正常后投入各自動(dòng)，投CCS協(xié)調(diào)、AGC。

分析：

（1）F給煤機(jī)來煤較潮，F(xiàn)煤倉落煤管和給煤機(jī)皮帶處來煤堵塞堆積，導(dǎo)致給煤機(jī)皮帶卡滯引起電流大，后突然疏通，導(dǎo)致煤量突升。

（2）F給煤機(jī)煤量突升后，燃料量指令420 t/h，總?cè)剂狭?39 t/h，兩者差值并不大。但F給煤機(jī)煤量反饋顯示值最大115.3 t/h，超過上限，導(dǎo)致F給煤量信號品質(zhì)壞，該品質(zhì)壞一直傳遞到燃料主控。后查閱資料得知，燃料主控切至手動(dòng)有兩個(gè)原因：1）當(dāng)聯(lián)鎖手動(dòng)信號為ON時(shí);2）當(dāng)輸入品質(zhì)壞時(shí)，并且品質(zhì)切換標(biāo)志為“1”。所以，應(yīng)及時(shí)切除“F給煤機(jī)煤量反饋測點(diǎn)品質(zhì)壞”引起的燃料主控。

值班人員在平時(shí)的工作中，應(yīng)及時(shí)了解給煤機(jī)來煤情況，加強(qiáng)對給煤機(jī)的運(yùn)行檢查，有針對性地提前調(diào)整預(yù)防;燃料主控切除后，在確認(rèn)各參數(shù)恢復(fù)正常后，及時(shí)投入?yún)f(xié)調(diào)、AGC，避免影響AGC投用率和發(fā)電量。

2.3? ? 特殊工況下觸發(fā)的控制邏輯

機(jī)組運(yùn)行工況：

機(jī)組A磨煤機(jī)大修，B、C、D、E、F磨煤機(jī)運(yùn)行。E磨因故停運(yùn)，負(fù)荷控制在700 MW，此時(shí)D給煤機(jī)斷煤信號來。

處理：

立即解除AGC，降低機(jī)組負(fù)荷，投入D磨煤機(jī)滅火蒸汽，降低D給煤機(jī)煤量指令，控制磨出口溫度正常，投入B、C層大油槍穩(wěn)燃，調(diào)節(jié)汽引轉(zhuǎn)速，維持爐壓正常。減負(fù)荷過程中，兩磨RB動(dòng)作（負(fù)荷630 MW以上，給煤機(jī)斷煤信號大于90 s RB觸發(fā)），機(jī)組切至TF方式，所有在運(yùn)給煤機(jī)自動(dòng)切手動(dòng)，燃料自動(dòng)切手動(dòng)，在運(yùn)給煤機(jī)指令75 t/h，B、C、F磨煤機(jī)總煤量230 t/h。就地敲打D給煤機(jī)落煤管后，下煤正常，斷煤信號隨即消失。此時(shí)，D給煤機(jī)煤量自動(dòng)上升至75 t/h（RB動(dòng)作后，煤量指令會(huì)發(fā)給在運(yùn)給煤機(jī)，此時(shí)取的是給煤機(jī)變頻器正轉(zhuǎn)信號，因此D磨煤機(jī)的煤量也會(huì)直接上升至75 t/h），為防止煤量增加過快，參數(shù)擾動(dòng)較大，立即降低D給煤機(jī)的煤量至最低煤量，此時(shí)過熱度有上升趨勢，通過調(diào)整焓值偏置控制過熱度在正常范圍內(nèi)。參數(shù)穩(wěn)定后，投入給煤機(jī)自動(dòng)，投入CCS，逐漸增加D給煤機(jī)煤量，投入自動(dòng)。

分析：

在燃料控制邏輯圖中，給煤機(jī)運(yùn)行信號取的是“給煤機(jī)變頻電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行”信號，只要此信號在，是不會(huì)觸發(fā)“強(qiáng)降給煤機(jī)轉(zhuǎn)速”指令的（該指令觸發(fā)條件：MFT信號來或給煤機(jī)變頻電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行信號消失）。

那么，根據(jù)給煤機(jī)控制邏輯，由于“強(qiáng)降給煤機(jī)轉(zhuǎn)速”指令未觸發(fā)，給煤機(jī)煤量指令就依然取的是上一級指令，上一級指令可能是來自給煤總操指令，或者來自磨煤機(jī)RB觸發(fā)后發(fā)出的指令。

煤層投運(yùn)信號取的是該層給煤機(jī)運(yùn)行90 s后，且火檢至少有3個(gè)正常。當(dāng)D給煤機(jī)斷煤后，給煤機(jī)運(yùn)行信號消失（區(qū)別于之前的運(yùn)行信號，該信號取自PLC，低于最低煤量，給煤機(jī)狀態(tài)為黃色），煤層投運(yùn)信號失去，觸發(fā)了磨RB。磨RB動(dòng)作后，使得給煤機(jī)得到一個(gè)65的指令（實(shí)際煤量要乘以1.15）。因此這個(gè)時(shí)候D給煤機(jī)煤量指令是會(huì)直接上升至65的。當(dāng)就地敲打落煤管，下煤正常后，該給煤機(jī)煤量會(huì)直接上升至75 t/h。

因此，在發(fā)生給煤機(jī)斷煤導(dǎo)致磨煤機(jī)RB動(dòng)作時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)注該給煤機(jī)當(dāng)時(shí)的指令，及時(shí)將斷煤給煤機(jī)的指令降低，防止下煤恢復(fù)正常后，煤量突升至75 t/h。若發(fā)生此種情況，應(yīng)及時(shí)將該給煤機(jī)煤量減至最低煤量，防止由于大量煤粉進(jìn)入爐膛，導(dǎo)致主再汽溫、過熱度、爐壓等參數(shù)大幅波動(dòng)。遇到此類異常工況時(shí)，要把握好對煤水比的控制。

2.4? ? 給煤機(jī)供電電源異常

現(xiàn)象：

某日，機(jī)組1 000 MW負(fù)荷，6臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，給煤機(jī)A、B、C同時(shí)跳閘，RB動(dòng)作。由于給煤機(jī)跳閘后不會(huì)聯(lián)跳磨煤機(jī)，A、B、C三臺(tái)磨煤機(jī)內(nèi)存粉進(jìn)入爐膛，引起實(shí)際煤水比失調(diào)，水冷壁壁溫上升較快，最后水冷壁出口溫度達(dá)到高Ⅲ值致使MFT動(dòng)作。后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，引起給煤機(jī)A、B、C同時(shí)跳閘的原因?yàn)榻o煤機(jī)甲MCC雙電源自動(dòng)切換裝置誤動(dòng)作，導(dǎo)致給煤機(jī)甲MCC失電。

當(dāng)時(shí)，6臺(tái)給煤機(jī)電源分別取自給煤機(jī)甲、乙MCC，其中給煤機(jī)甲MCC給A、B、C給煤機(jī)供電，給煤機(jī)乙MCC給D、E、F給煤機(jī)供電。每段給煤機(jī)MCC均配置了兩路電源，采用雙電源自動(dòng)切換裝置供電，這兩路電源一路為主電源，一路為備用電源，當(dāng)兩路電源都正常時(shí)由主電源供電。每臺(tái)給煤機(jī)的動(dòng)力電源和控制電源取自同一電源。

分析：

雙電源自動(dòng)切換裝置供電，其優(yōu)點(diǎn)是在主電源發(fā)生故障時(shí)，能夠自動(dòng)快速地切至備用電源供電，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。但是，雙電源自動(dòng)切換裝置也存在著以下幾點(diǎn)隱患：

（1）電源故障時(shí)，切換可能不成功;

（2）電源故障時(shí)，切換時(shí)間可能過長;

（3）裝置本身誤動(dòng)作導(dǎo)致負(fù)載失電;

（4）對于“自投自復(fù)型”切換裝置，其電源為認(rèn)主的形式，在主電源發(fā)生故障恢復(fù)后會(huì)自行切回主電源供電，這樣，多一次切換就會(huì)多一次風(fēng)險(xiǎn)。

2.4.1? ? 給煤機(jī)電源改造

為了消除雙電源自動(dòng)切換裝置供電的隱患，對機(jī)組6臺(tái)給煤機(jī)的電源進(jìn)行分散供電改造，分別布置于本機(jī)組各段400 V PC母線上，如圖1、圖2所示。

以上電源改造其優(yōu)點(diǎn)是能夠分散給煤機(jī)供電電源故障帶來的風(fēng)險(xiǎn)，但這樣的供電方式也有一些缺點(diǎn)：

（1）給煤機(jī)的電源對應(yīng)關(guān)系與原先相比變得復(fù)雜起來;

（2）當(dāng)母線發(fā)生失電故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交叉影響，這對運(yùn)行人員的處理反應(yīng)能力提出了更高的要求;

（3）無法避免給煤機(jī)自身由于控制電源和動(dòng)力電源同源帶來的風(fēng)險(xiǎn);

（4）無法避免由于電網(wǎng)故障而導(dǎo)致機(jī)組廠用電源電壓下降的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4.2? ? 低電壓穿越問題

經(jīng)過上述分析可知，雖然已經(jīng)將機(jī)組6臺(tái)給煤機(jī)的電源分散供電，但這樣仍然避免不了因電網(wǎng)故障導(dǎo)致機(jī)組廠用電源電壓整體下降的風(fēng)險(xiǎn)[2]。當(dāng)電源電壓發(fā)生下降的時(shí)候，給煤機(jī)變頻器的各個(gè)部分受低電壓的影響程度各有不同。根據(jù)電壓下降的程度以及持續(xù)時(shí)間的不同，變頻器可能繼續(xù)運(yùn)行，也可能閉鎖停機(jī)[3]。嚴(yán)重時(shí)，機(jī)組所有給煤機(jī)停止運(yùn)行，觸發(fā)“全爐膛燃料喪失”邏輯，致使鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘。

給煤機(jī)低電壓穿越問題，可以分為動(dòng)力回路的低電壓穿越和控制回路的低電壓穿越[4]。

由于給煤機(jī)變頻器動(dòng)力電源與給煤機(jī)控制電源的低電壓穿越能力有所不同，采用動(dòng)力電源和控制電源同電源的接線方式顯然是不妥當(dāng)?shù)?。為了進(jìn)一步提高給煤機(jī)運(yùn)行的可靠性，該廠將給煤機(jī)的控制電源從原來的與自身動(dòng)力電源同源，改為由本機(jī)組熱控220 V電源柜供電，熱控電源柜由本機(jī)組UPS進(jìn)行供電。每臺(tái)給煤機(jī)的控制電源各自有一個(gè)單獨(dú)的開關(guān)，分別送到各自的就地控制柜，滿足了給煤機(jī)控制電源對低電壓穿越能力的要求。

為提高給煤機(jī)變頻器的低電壓穿越能力，保證給煤機(jī)電源不受外界影響，該廠利用機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)，進(jìn)行了給煤機(jī)變頻器低電壓穿越的改造，加裝了隔離型電壓暫降保護(hù)器（RTM）。當(dāng)給煤機(jī)變頻器的交流輸入電壓正常時(shí)，RTM處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)給煤機(jī)的交流動(dòng)力電源出現(xiàn)電壓暫時(shí)下降或短時(shí)中斷時(shí)，給煤機(jī)變頻器的直流母線電壓就會(huì)下降，這時(shí)RTM輸出的高壓直流電就會(huì)送到變頻器的直流母線端，為其提供電壓支撐，從而保證變頻器不會(huì)因交流欠壓而停機(jī)。RTM模塊在該過程中起到了對變頻器的支撐作用。當(dāng)交流電壓恢復(fù)正常后，RTM自動(dòng)退出支撐，回歸待機(jī)狀態(tài)，為下一次電網(wǎng)出現(xiàn)電壓暫時(shí)下降或短時(shí)中斷做好準(zhǔn)備。

經(jīng)過試驗(yàn)，當(dāng)輸入電壓降至20%的額定電壓，即由395 V降至79 V，經(jīng)過10 s后恢復(fù)電壓，變頻器的輸出電壓在此過程中保持380 V不變，變頻器能夠正常運(yùn)行;當(dāng)輸入電壓降至60%的額定電壓，即由395 V降至237 V，經(jīng)過10 s后恢復(fù)電壓，變頻器的輸出電壓在此過程中保持380 V不變，變頻器能夠正常運(yùn)行;當(dāng)輸入電壓降至90%的額定電壓，即由395 V降至356 V，經(jīng)過10 s后恢復(fù)電壓，變頻器的輸出電壓在此過程中保持380 V不變，變頻器能夠正常運(yùn)行;當(dāng)輸入電壓降至0%的額定電壓，即由395 V降至0 V，經(jīng)過10 s后恢復(fù)電壓，變頻器的輸出電壓在此過程中保持380 V不變，變頻器能夠正常運(yùn)行。

現(xiàn)場配置低電壓穿越系統(tǒng)的情況：每三臺(tái)給煤機(jī)配置一套。自本機(jī)組直流220 V母線引入兩路直流電源，直流電源甲供A、B、C給煤機(jī)變頻器低壓穿越用，直流電源乙供D、E、F給煤機(jī)變頻器低壓穿越用。

由于給煤機(jī)低壓穿越裝置是作為主電源低電壓后的備用電源，當(dāng)主電源電壓降低到一定程度后，會(huì)自動(dòng)聯(lián)鎖投入，所以在改造后的給煤機(jī)停送電時(shí)應(yīng)注意：

（1）給煤機(jī)變頻器電源送電后，方可使低電壓穿越柜內(nèi)模塊送電運(yùn)行;

（2）低電壓穿越柜內(nèi)模塊停電后，方可將給煤機(jī)變頻器電源停電。

3? ? 結(jié)語

給煤機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，影響著鍋爐燃燒的穩(wěn)定以及機(jī)組帶負(fù)荷的能力[5]。對于直吹式制粉系統(tǒng)而言，若運(yùn)行中給煤機(jī)出現(xiàn)問題，將直接影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定及負(fù)荷。給煤機(jī)運(yùn)行中遇到的異常，如皮帶打滑、斷煤等情況較為常見。但是對于給煤機(jī)運(yùn)行信號消失、由于斷煤觸發(fā)磨RB動(dòng)作后斷煤的給煤機(jī)瞬間來煤等情況，在處理過程中還要求我們對控制邏輯有深入的理解，只有熟知邏輯控制的過程，才能正確地處理相應(yīng)的故障。從電氣的角度考慮，供電的可靠性與給煤機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也是息息相關(guān)的，該廠通過對給煤機(jī)供電電源的一系列改造，有效提高了給煤機(jī)運(yùn)行的可靠性。

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收稿日期：2022-03-28

作者簡介：紀(jì)翾（1988—），男，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，研究方向：發(fā)電運(yùn)行。