魯先超，李華東，朱禮祝，孔慶軍

（1. 華能嘉祥電廠，山東 嘉祥 272400；2.山東電力研究院，山東 濟(jì)南 250002；3.大唐黃島發(fā)電有限責(zé)任公司，山東 青島 266500；4.華能濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)寧 272057）

0 引言

RB功能就是當(dāng)發(fā)電機(jī)組主要輔機(jī)故障時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)處理事故并快速減負(fù)荷的功能。RB功能的可靠性對(duì)于防止發(fā)電機(jī)組滅火、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性有重要意義。特別是新建發(fā)電機(jī)組，按照原國(guó)家電力工業(yè)部“火力發(fā)電廠基本建設(shè)工程啟動(dòng)及竣工驗(yàn)收規(guī)程（1996年版）及相關(guān)規(guī)定”以及“火電發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)驗(yàn)收性能試驗(yàn)導(dǎo)則（1998年版）”完成168 h試運(yùn)后，在半年試生產(chǎn)期間必須進(jìn)行RB試驗(yàn)，以保證發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。另外，從發(fā)電廠自身的安全性、經(jīng)濟(jì)性考慮，在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于RB功能的實(shí)現(xiàn)具有強(qiáng)烈的要求。特別是RB控制功能在超超臨界發(fā)電機(jī)組上的應(yīng)用，其具體的控制方法有其獨(dú)特之處。

1 超超臨界發(fā)電機(jī)組RB試驗(yàn)的特點(diǎn)

超超臨界發(fā)電機(jī)組RB功能設(shè)計(jì)目的是保證重要輔機(jī)（空預(yù)器、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵、爐水泵、磨煤機(jī)等）故障跳閘后，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自動(dòng)快速降負(fù)荷至發(fā)電機(jī)組RB目標(biāo)值，保證發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。其動(dòng)作的對(duì)象是快速切除部分燃料、CCS切至TF方式等，同時(shí)要保證爐膛壓力、分離器出口溫度和主汽溫度等重要參數(shù)的穩(wěn)定。

2 超超臨界發(fā)電機(jī)組RB試驗(yàn)方案

2.1 超超臨界發(fā)電機(jī)組RB發(fā)生的條件

發(fā)電機(jī)組負(fù)荷大于某一定值，發(fā)電機(jī)組在協(xié)調(diào)控制方式，兩臺(tái)輔機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)一臺(tái)發(fā)生故障跳閘。發(fā)電機(jī)組負(fù)荷定值的確認(rèn)，要同時(shí)考慮單側(cè)輔機(jī)的最大出力以及鍋爐的最低穩(wěn)燃負(fù)荷。如果具備條件，RB試驗(yàn)前最好進(jìn)行單側(cè)輔機(jī)的最大出力試驗(yàn)。另外，考慮到不同輔機(jī)故障跳閘引發(fā)的RB有可能同時(shí)出現(xiàn)，這就要根據(jù)單側(cè)輔機(jī)的最大出力來(lái)確定其優(yōu)先權(quán)，以及由此引發(fā)的切除燃料的數(shù)量以及時(shí)間間隔等問(wèn)題。

汽動(dòng)給水泵跳閘一定時(shí)間后，電泵未聯(lián)啟，則發(fā)生給水泵RB。該時(shí)間根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)設(shè)定為5 s。

2.2 協(xié)調(diào)控制

超超臨界發(fā)電機(jī)組RB發(fā)生后，發(fā)電機(jī)組由原先的CCS方式自動(dòng)切至TF方式。發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷由鍋爐側(cè)控制，而汽輪機(jī)側(cè)控制發(fā)電機(jī)組的主汽壓力。對(duì)于超超臨界發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，考慮到燃水比控制對(duì)于分離器出口溫度及螺旋管壁溫的影響，鍋爐側(cè)應(yīng)該采用閉環(huán)控制，來(lái)保證燃料與給水流量的匹配。鍋爐側(cè)的閉環(huán)調(diào)節(jié)對(duì)于超超臨界發(fā)電機(jī)組的給水泵RB尤為重要。

2.3 降負(fù)荷速率

對(duì)于超超臨界發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，由于超超臨界發(fā)電機(jī)組不存在汽包虛假水位的問(wèn)題，其RB后的降負(fù)荷速率只要考慮與燃料的變化速率相匹配，防止調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)振蕩就可以了。

2.4 主汽壓力控制

對(duì)于超超臨界發(fā)電機(jī)組RB發(fā)生后發(fā)電機(jī)組主汽壓力的控制，一般采用滑壓運(yùn)行方式，并且不能采用汽輪機(jī)調(diào)節(jié)門(mén)的禁開(kāi)邏輯。由于超超臨界發(fā)電機(jī)組不存在汽包虛假水位的問(wèn)題，因此，其主汽壓力的下降速率的設(shè)定可以明顯快于亞臨界發(fā)電機(jī)組。

對(duì)于超超臨界發(fā)電機(jī)組的給水RB要考慮RB動(dòng)作后給水泵出口壓力，以保證上水，防止分離器出口溫度和螺旋管壁溫超過(guò)保護(hù)定值而跳機(jī)。

2.5 FSSS功能

RB發(fā)生后，鍋爐側(cè)控制發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷，為快速降低發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷，要求控制方案中RB發(fā)生后，鍋爐側(cè)具有快速降低發(fā)熱量的功能。為此，RB發(fā)生后，對(duì)于四角切圓的發(fā)電機(jī)組，F(xiàn)SSS從上往下按照一定的時(shí)間間隔，依次切掉部分燃料。對(duì)于對(duì)沖或“W”火焰的發(fā)電機(jī)組，F(xiàn)SSS要根據(jù)鍋爐廠家提供的切燃料的次序，按照一定的時(shí)間間隔，依次切掉部分燃料。間隔時(shí)間的確定要注意平衡發(fā)電機(jī)組快速減負(fù)荷的要求和防止發(fā)電機(jī)組燃燒工況劇烈變化之間的矛盾。對(duì)于一次風(fēng)機(jī)RB，其切除燃料的時(shí)間間隔要大大短于其他工況。

RB發(fā)生后發(fā)電機(jī)組自動(dòng)投油（或等離子）穩(wěn)燃，對(duì)于發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定燃燒以及爐膛壓力的控制是非常有利的。

2.6 偏差大切手動(dòng)

偏差是指系統(tǒng)輸出指令與反饋的差值，這個(gè)差值要保持在一定的范圍內(nèi)，但在RB時(shí)禁止偏差大切手動(dòng)、禁止小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速偏差大切遙控，對(duì)于RB試驗(yàn)成功非常重要。

2.7 汽溫控制

超超臨界發(fā)電機(jī)組RB發(fā)生后，過(guò)熱汽溫和再熱汽溫同亞臨界發(fā)電機(jī)組一樣，也會(huì)下降，但是其減溫水門(mén)的動(dòng)作不同：1）再熱減溫水調(diào)節(jié)門(mén)、總調(diào)節(jié)門(mén)關(guān)閉；除給水泵RB外，過(guò)熱減溫水調(diào)節(jié)門(mén)、總門(mén)不超弛關(guān)；再熱減溫水調(diào)節(jié)門(mén)、總門(mén)關(guān)閉。

由于超超臨界發(fā)電機(jī)組過(guò)熱減溫水引自進(jìn)入鍋爐的總給水，實(shí)質(zhì)上調(diào)整了工質(zhì)流量在水冷壁和過(guò)熱器之間的分配比例。減溫水量改變了這些中間區(qū)段的熱量/水量比值，因而區(qū)段內(nèi)工質(zhì)溫度發(fā)生相應(yīng)變化。但因最終進(jìn)入鍋爐的總給水量未改變，燃水比未改變，穩(wěn)態(tài)時(shí)鍋爐出口過(guò)熱汽溫也不會(huì)改變。因此，RB發(fā)生后，超超臨界發(fā)電機(jī)組關(guān)減溫水對(duì)于過(guò)熱汽溫的影響是暫態(tài)的。給水泵RB發(fā)生后，考慮到爐膛燃燒的穩(wěn)定性，燃料減少的速率必定要小于給水流量減少的速率，過(guò)熱減溫水的切除，有利于控制螺旋管壁溫和分離器出口溫度。

2.8 出力平衡問(wèn)題

RB發(fā)生后，運(yùn)行輔機(jī)要迅速開(kāi)大出力，也就是跳閘輔機(jī)的部分出力要盡快轉(zhuǎn)移到運(yùn)行輔機(jī)上，必須在運(yùn)行輔機(jī)加指令高限，以防止出現(xiàn)過(guò)電流的現(xiàn)象。

對(duì)于在其控制回路中具有出力平衡功能的輔機(jī)跳閘時(shí)，其PID必須加小于50的高限防止出現(xiàn)過(guò)飽和現(xiàn)象，影響反向調(diào)節(jié)的品質(zhì)。

2.9 CCS與DEH接口

RB發(fā)生時(shí)，CCS到DEH的開(kāi)度指令如果是4～20 mA信號(hào)，應(yīng)該屏蔽CCS到DEH的RB指令（開(kāi)關(guān)量）；CCS到DEH的開(kāi)度指令如果是脈沖信號(hào)，可以考慮采用CCS到DEH的RB指令（開(kāi)關(guān)量）。

2.10 煤質(zhì)校正回路

超超臨界發(fā)電機(jī)組發(fā)生RB時(shí)，為解決RB發(fā)生后，短時(shí)間內(nèi)燃料與給水流量的不完全匹配問(wèn)題，煤質(zhì)校正回路要切除或閉鎖。

2.11 分離器出口溫度控制

超超臨界發(fā)電機(jī)組發(fā)生RB時(shí)，分離器出口溫度校正應(yīng)先閉鎖后放開(kāi)，以解決RB發(fā)生后，短時(shí)間內(nèi)燃料與給水流量的不完全匹配問(wèn)題，并可以保證RB后期燃水比的控制。

RB發(fā)生后，給水流量對(duì)于燃料變化控制的滯后時(shí)間要大大短于正?？刂?，在控制邏輯中對(duì)于該時(shí)間可以通過(guò)RB發(fā)生信號(hào)進(jìn)行切換。

3 超超臨界發(fā)電機(jī)組RB控制的難點(diǎn)及試驗(yàn)注意事項(xiàng)

3.1 送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)RB

送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)互跳對(duì)于送引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)的成功是必要的。所以送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)RB靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)，對(duì)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)互跳要特別關(guān)注。送風(fēng)對(duì)引風(fēng)的前饋控制，以及控制的強(qiáng)弱在MCS系統(tǒng)調(diào)試時(shí)一定要匹配好。另外，應(yīng)該注意送引風(fēng)機(jī)執(zhí)行器動(dòng)作速率的匹配。

3.2 一次風(fēng)機(jī)RB

一次風(fēng)機(jī)RB控制的難點(diǎn)在于一次風(fēng)機(jī)的出力大小，一次風(fēng)機(jī)RB時(shí)保證一次風(fēng)壓大于跳磨值是一次風(fēng)機(jī)RB成功與否的關(guān)鍵，這對(duì)一次風(fēng)機(jī)出口關(guān)斷門(mén)的關(guān)斷時(shí)間提出了嚴(yán)格的要求。

大型發(fā)電機(jī)組，單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)一般按50%負(fù)荷設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)容量越大，對(duì)實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)RB功能越有利，但對(duì)節(jié)能不利。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)裕度過(guò)大，會(huì)造成一次風(fēng)機(jī)單耗過(guò)大，特別是采取擋板調(diào)節(jié)時(shí)，大量能量白白浪費(fèi)在風(fēng)機(jī)節(jié)流損失上；即使采取變頻調(diào)速，選用過(guò)大的壓頭和流量裕度，也會(huì)造成低負(fù)荷時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在風(fēng)機(jī)性能曲線最高點(diǎn)的左側(cè)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)并聯(lián)困難，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生“搶風(fēng)”現(xiàn)象。

一次風(fēng)機(jī)故障跳閘發(fā)生RB時(shí)，為了防止一次風(fēng)母管壓力嚴(yán)重下降，保證只有1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，有足夠的一次風(fēng)滿足所剩磨煤機(jī)能正常運(yùn)行，關(guān)閉同側(cè)空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)擋板、一次風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)擋板；關(guān)閉所跳閘的磨煤機(jī)的出口擋板、入口冷、熱風(fēng)擋板。

另外，在爐膛壓力允許的范圍內(nèi)，要盡可能的減少跳磨的時(shí)間間隔。對(duì)于一次風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重的發(fā)電機(jī)組，可以考慮一次風(fēng)機(jī)RB后，減少磨煤機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

為保證一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)的成功，在征得鍋爐廠的書(shū)面認(rèn)可后，可以適當(dāng)降低一次風(fēng)壓低跳磨的保護(hù)定值或者是增加一次風(fēng)壓低延時(shí)跳磨。同時(shí)，在進(jìn)行一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)時(shí)，運(yùn)行人員要密切注意燃燒狀況，如果出現(xiàn)燃燒惡化、斷火現(xiàn)象，要果斷切除磨煤機(jī)，甚至手動(dòng)MFT，以防事故擴(kuò)大化。

3.3 給水泵RB

對(duì)于超超臨界鍋爐來(lái)說(shuō)，由于給水泵RB發(fā)生后，給水側(cè)控制的任務(wù)不是汽包水位，而是分離器出口溫度、蒸汽的過(guò)熱度以及螺旋管壁溫，因此，超超臨界發(fā)電機(jī)組給水泵RB的要點(diǎn)是燃水比的控制，即燃料與給水流量的匹配。包含兩個(gè)方面：一是給水流量對(duì)于燃料變化控制的滯后時(shí)間要短于正常控制，二是跳磨的時(shí)間間隔與給水泵RB后給水流量變化的匹配問(wèn)題。

小汽輪機(jī)的供汽汽源對(duì)于超超臨界鍋爐給水泵RB非常重要，這要分幾種具體情況來(lái)分析：①小汽輪機(jī)采用輔汽供汽；②小汽輪機(jī)采用四抽供汽，發(fā)生給水泵RB后，四抽壓力低，切至高壓汽源供汽；③小汽輪機(jī)采用四抽供汽，發(fā)生給水泵RB后，四抽壓力低供汽汽源不切換。對(duì)于第1種情況，試驗(yàn)一般能夠成功；對(duì)于第2種情況，要預(yù)防水沖擊和小機(jī)超速；對(duì)于第3種情況，也是試驗(yàn)時(shí)遇到的最多的情況，主汽壓力的設(shè)定曲線是非常重要的，如果試驗(yàn)一次不能成功，要根據(jù)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際情況，對(duì)曲線作出調(diào)整。另外，在爐膛壓力允許的范圍內(nèi)，要盡可能的減小跳磨的時(shí)間間隔。另外，在試驗(yàn)過(guò)程中如果出現(xiàn)蒸汽過(guò)熱度過(guò)低的情況，在降低給水流量時(shí)，要注意防止省煤器入口流量低保護(hù)動(dòng)作。

電泵的熱備用對(duì)于保證給水泵RB試驗(yàn)失敗后發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行是必要的手段。值得注意的是電泵熱備用時(shí)，其運(yùn)行信號(hào)要強(qiáng)制，并在試驗(yàn)完成后放開(kāi)。

4 RB試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析

本文僅對(duì)天津北疆電廠1 000 MW超超臨界發(fā)電機(jī)組送、引風(fēng)機(jī)RB、一次風(fēng)機(jī)RB和給水泵RB試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

4.1 送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)RB

試驗(yàn)開(kāi)始前工況：

發(fā)電機(jī)組負(fù)荷921.6 MW，主汽壓力25.3 MPa，主汽溫度587.8℃，再熱蒸汽溫度573.4℃，爐膛負(fù)壓 -121 Pa，給水流量 2 485 t/h，磨煤機(jī) A、B、C、D、E運(yùn)行。

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)工況：

發(fā)電機(jī)組負(fù)荷549.9 MW，主汽壓力16.5 Mpa，主汽溫度567.68℃，再熱蒸汽溫度530.8℃，爐膛負(fù)壓 107.8 Pa，給水流量 1482.5 t/h，磨煤機(jī) A、B、C運(yùn)行。

RB發(fā)生無(wú)大油槍運(yùn)行，投微油點(diǎn)火油槍，試驗(yàn)曲線如圖1所示。

圖1 送、引風(fēng)機(jī)RB曲線

4.2 一次風(fēng)機(jī)RB

試驗(yàn)開(kāi)始前工況：

發(fā)電機(jī)組負(fù)荷907.7 MW，主汽壓力25.7 Mpa，主汽溫度594.5℃，再熱蒸汽溫度570.9℃，爐膛負(fù)壓-52.6 Pa，給水流量 2535.7 t/h，磨煤機(jī) A、B、C、D、E 運(yùn)行。

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)工況：

發(fā)電機(jī)組負(fù)荷552.9 MW，主汽壓力16.2 Mpa，主汽溫度539.5℃，再熱蒸汽溫度521.1℃，爐膛負(fù)壓-216.2 Pa，給水流量 1 512 t/h，磨煤機(jī) A、B、C運(yùn)行。

RB發(fā)生無(wú)大油槍運(yùn)行，投微油點(diǎn)火油槍，試驗(yàn)曲線如圖2所示。一次風(fēng)壓的維持取決于跳磨的時(shí)間間隔，執(zhí)行器的動(dòng)作時(shí)間和系統(tǒng)的嚴(yán)密性，并注意防止爆燃現(xiàn)象的發(fā)生。

圖2 一次風(fēng)機(jī)RB曲線

4.3 給水泵RB

試驗(yàn)開(kāi)始前工況：

發(fā)電機(jī)組負(fù)荷911.1 MW，主汽壓力25.8 MPa，主汽溫度595.8℃，再熱蒸汽溫度590℃，爐膛負(fù)壓-102.6 Pa，給水流量 2 450 t/h，磨煤機(jī) A、B、C、D、E運(yùn)行。

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)工況：

發(fā)電機(jī)組負(fù)荷552.6 MW，主汽壓力15.2 MPa，主汽溫度562.1℃，再熱蒸汽溫度 544.0℃，爐膛負(fù)壓-164.5 Pa，給水流量 1 311.1 t/h，磨煤機(jī) A、B、C運(yùn)行。

RB發(fā)生無(wú)大油槍運(yùn)行，投微油點(diǎn)火油槍，試驗(yàn)曲線如圖3所示。超超臨界發(fā)電機(jī)組給水RB試驗(yàn)中，對(duì)發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行影響最大的參數(shù)一般是蒸汽過(guò)熱度（分離器出口溫度或螺旋管壁溫），只要蒸汽過(guò)熱度變化不超出發(fā)電機(jī)組安全所需要的定值，該試驗(yàn)一般會(huì)成功。

超超臨界發(fā)電機(jī)組的蓄熱能力明顯小于亞臨界發(fā)電機(jī)組；發(fā)電機(jī)組RB后主汽壓力的變化是滑壓，發(fā)電機(jī)組RB后，除了給水流量的調(diào)整外，燃料量也要隨給水流量以及蒸汽過(guò)熱度的變化而調(diào)整。

圖3 給水泵RB曲線

5 結(jié)語(yǔ)

RB試驗(yàn)要取得令人滿意的結(jié)果，試驗(yàn)人員必須熟悉現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀況、運(yùn)行狀況，并針對(duì)實(shí)際狀況，作出具體的方案。試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作要細(xì)，完成負(fù)荷擺動(dòng)試驗(yàn)、RB靜態(tài)試驗(yàn)，確認(rèn)除氧器壓力調(diào)節(jié)回路可靠，并加強(qiáng)與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行、檢修人員的溝通。