王鵬鵬，孫國強(qiáng)

（1．天津大港發(fā)電廠，天津300272； 2．國網(wǎng)能源哈密煤電公司，哈密839000）

輔機(jī)故障減負(fù)荷（RB）功能是一種對(duì)大型發(fā)電機(jī)組工況突變的保護(hù)控制功能。當(dāng)機(jī)組某些重要輔機(jī)跳閘，機(jī)組瞬間失去部分帶負(fù)荷能力時(shí)，依靠RB功能快速將機(jī)組負(fù)荷降至規(guī)定范圍，并且保持機(jī)組各主要運(yùn)行參數(shù)在安全穩(wěn)定范圍內(nèi)，以避免造成設(shè)備損壞或機(jī)組故障停運(yùn)［1］。RB功能的實(shí)現(xiàn)和可靠投入對(duì)于保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行、減少非正常停機(jī)和提高電網(wǎng)穩(wěn)定性都有著重要意義。

1 機(jī)組RB控制策略

1．1 功能概述

某火電廠2臺(tái)310MW機(jī)組RB邏輯示意圖見圖1。

機(jī)組鍋爐為 HG－1038／18．34－HM35型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒方式、雙層等離子無油點(diǎn)火。汽輪機(jī)為 NCK310－17．75／540／540型亞臨界、中間一次再熱、三缸雙排汽、單軸、直接空冷抽汽冷凝式汽輪機(jī)。單元機(jī)組配置2臺(tái)送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、3臺(tái)50%MCR電動(dòng)給水泵、5臺(tái)直吹式中速磨煤機(jī)。DCS為L(zhǎng)N－2000型分散控制系統(tǒng)，DEH為DEH－V型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

圖1 RB控制邏輯示意圖

RB控制策略對(duì)內(nèi)協(xié)調(diào)CCS（協(xié)調(diào)控制）各子系統(tǒng)，對(duì)外協(xié)調(diào)FSSS、SCS、DEH等控制系統(tǒng)，確保RB發(fā)生時(shí)運(yùn)行工況的快速、平穩(wěn)過渡。

1．2 RB功能的前提條件

機(jī)組在CCS方式或者TF（汽輪機(jī)跟蹤）方式，電負(fù)荷大于160MW，并且RB按鈕投入，3個(gè)條件同時(shí)滿足。

1．3 RB工況類別

機(jī)組設(shè)計(jì)的RB工況有以下5項(xiàng)：

（1）負(fù)荷＞180MW，4臺(tái)（或3臺(tái)）磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生1臺(tái)磨煤機(jī)跳閘，觸發(fā)磨煤機(jī)RB。

（2）負(fù)荷＞185MW，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生1臺(tái)引風(fēng)機(jī)跳閘，觸發(fā)引風(fēng)機(jī)RB。

（3）負(fù)荷＞185MW，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生1臺(tái)送風(fēng)機(jī)跳閘，觸發(fā)送風(fēng)機(jī)RB。

（4）負(fù)荷＞160MW，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)跳閘，觸發(fā)一次風(fēng)機(jī)RB。

（5）負(fù)荷＞160MW，2臺(tái)給水泵運(yùn)行時(shí)發(fā)生1臺(tái)給水泵跳閘，且延時(shí)5s后備用泵聯(lián)啟未成功，觸發(fā)給水泵RB。

1．4 RB動(dòng)作過程

1．4．1 磨煤機(jī) RB

如機(jī)組在CCS方式下發(fā)生磨煤機(jī)RB，則機(jī)組仍維持CCS方式運(yùn)行，機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷指令跟蹤磨煤機(jī)跳閘后記憶的剩余總給煤量所能帶的最大負(fù)荷，而機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷指令則按預(yù)設(shè)的降負(fù)荷速率降至目標(biāo)負(fù)荷指令。如果機(jī)組在TF方式下發(fā)生磨煤機(jī)RB，則由于鍋爐主控原來就在手動(dòng)，鍋爐主控指令由運(yùn)行人員手動(dòng)操作調(diào)整。

1．4．2 磨煤機(jī)以外的輔機(jī)RB

非磨煤機(jī)原因的RB發(fā)生時(shí)，機(jī)組自動(dòng)切至TF方式，鍋爐主控器切手動(dòng)，燃料主控器仍自動(dòng)接受鍋爐主控器指令控制風(fēng)量和給煤量，鍋爐主控器根據(jù)預(yù)設(shè)的RB降負(fù)荷速率（引風(fēng)機(jī)RB為150MW／min，送風(fēng)機(jī)RB為150MW／min，一次風(fēng)機(jī) RB 為180MW／min，給 水 泵 RB 為180MW／min）按照RB目標(biāo)負(fù)荷（引風(fēng)機(jī)RB為180MW，送風(fēng)機(jī)RB為180MW，一次風(fēng)機(jī)RB為155MW，給水泵RB為155MW）所對(duì)應(yīng)的給煤量作為鍋爐燃料指令快速減煤量和風(fēng)量；同時(shí)機(jī)組自動(dòng)切為滑壓方式運(yùn)行，汽輪機(jī)主控自動(dòng)調(diào)壓，主汽壓力設(shè)定值為滑壓曲線函數(shù)中機(jī)組負(fù)荷的對(duì)應(yīng)值，汽輪機(jī)主控跟隨RB目標(biāo)負(fù)荷按預(yù)設(shè)的RB降負(fù)荷速率（引風(fēng)機(jī)RB為75MW／min，送風(fēng)機(jī)RB為75MW／min，一次風(fēng)機(jī)RB為100MW／min，給水泵RB為100MW／min）快速關(guān)小汽輪機(jī)調(diào)門，并根據(jù)壓力設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)前主汽壓力。

引風(fēng)機(jī)RB、送風(fēng)機(jī)RB、給水泵RB發(fā)生后，立即自動(dòng)跳閘1臺(tái)磨煤機(jī)，保留3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行；一次風(fēng)機(jī)RB后自動(dòng)跳閘1臺(tái)磨煤機(jī)，間隔5s跳閘下1臺(tái)磨煤機(jī)（跳閘順序自上至下），保留2臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行；RB發(fā)生后自動(dòng)投入制粉系統(tǒng)中運(yùn)行燃燒器層對(duì)應(yīng)的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)。

1．5 RB復(fù)位

當(dāng)機(jī)組實(shí)際電負(fù)荷與RB目標(biāo)值的偏差小于5MW時(shí)自動(dòng)復(fù)位RB信號(hào)，也可以在機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定后由運(yùn)行人員手動(dòng)復(fù)位RB；RB信號(hào)消失后，鍋爐主控手動(dòng)，汽輪機(jī)主控自動(dòng)，機(jī)組運(yùn)行在機(jī)跟隨（TF）方式下。

2 機(jī)組RB功能靜態(tài)試驗(yàn)

為在實(shí)際動(dòng)態(tài)試驗(yàn)之前確保RB邏輯的正確性，首先在機(jī)組停機(jī)情況下進(jìn)行RB靜態(tài)試驗(yàn)。逐項(xiàng)進(jìn)行相關(guān)輔機(jī)最大給煤量、最大引風(fēng)量、最大送風(fēng)量、最大一次風(fēng)量、最大給水量等測(cè)試，單側(cè)風(fēng)機(jī)、單臺(tái)電泵運(yùn)行時(shí)，逐漸增加單臺(tái)輔機(jī)的葉片開度或轉(zhuǎn)速，檢驗(yàn)其是否過電流。記錄單臺(tái)輔機(jī)的最大帶負(fù)荷能力，作為RB發(fā)生后機(jī)組負(fù)荷目標(biāo)值。

根據(jù)機(jī)組RB控制策略設(shè)計(jì)，模擬RB產(chǎn)生的條件，切除1臺(tái)運(yùn)行中的輔機(jī)，檢查負(fù)荷運(yùn)算回路、負(fù)荷指令變化等RB功能回路，并按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)初步設(shè)定負(fù)荷指令變化速率，檢查RB工況發(fā)生后，控制系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生RB邏輯信號(hào)送往機(jī)、鍋爐主控器和FSSS系統(tǒng)。FSSS系統(tǒng)按要求切除相應(yīng)磨煤機(jī)，并投入運(yùn)行燃燒器層等離子點(diǎn)火系統(tǒng)。RB負(fù)荷指令取代鍋爐負(fù)荷指令，通過燃料主控快速將鍋爐負(fù)荷減到RB目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的數(shù)值。在減負(fù)荷過程中，汽輪機(jī)主控中的主汽壓力控制系統(tǒng)和MCS的其他主要參數(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，對(duì)機(jī)組各主要參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。通過逐項(xiàng)模擬RB產(chǎn)生的條件，檢查RB動(dòng)作情況來驗(yàn)證邏輯的正確性。

3 機(jī)組RB功能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

在靜態(tài)試驗(yàn)完成并確認(rèn)無誤后，對(duì)RB功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)前分別對(duì)A、B層等離子點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行試投，確保功能正常，將機(jī)組投CCS方式，且RB功能按鈕投入，汽包水位高低保護(hù)（定值：＋240mm，－330mm）、爐膛壓力高低保護(hù)（定值：＋3 240Pa，－2 490Pa）檢查確認(rèn)投入，逐項(xiàng)進(jìn)行各項(xiàng)輔機(jī)RB試驗(yàn)。

3．1 磨煤機(jī)RB

機(jī)組負(fù)荷281MW，A、C、D、E磨煤機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行人員在操作員站手動(dòng)停止E磨煤機(jī)，立即觸發(fā)磨煤機(jī)RB，機(jī)組維持CCS方式運(yùn)行，目標(biāo)負(fù)荷指令跟蹤磨煤機(jī)RB延時(shí)2s后A、C、D磨煤機(jī)實(shí)時(shí)總煤量所折算的最大負(fù)荷218MW，實(shí)際負(fù)荷指令按預(yù)設(shè)的12MW／min速率降至218MW，主汽壓力維持定壓方式，設(shè)定值不變，4min后機(jī)組負(fù)荷降至222MW，自動(dòng)復(fù)位RB。磨煤機(jī)RB試驗(yàn)期間機(jī)組各主要參數(shù)變化值見表1。

表1 磨煤機(jī)RB時(shí)機(jī)組各主要參數(shù)的變化

3．2 引風(fēng)機(jī)RB

機(jī)組負(fù)荷278MW，A、C、D、E磨煤機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行人員在操作員站手動(dòng)停止A側(cè)引風(fēng)機(jī)，立即觸發(fā)引風(fēng)機(jī)RB，動(dòng)作過程如下：自動(dòng)關(guān)閉A引風(fēng)機(jī)出口擋板；聯(lián)鎖跳閘A送風(fēng)機(jī)、關(guān)閉A送風(fēng)機(jī)出口擋板；聯(lián)鎖跳閘E磨煤機(jī)；投入A層等離子；B側(cè)引風(fēng)機(jī)靜葉根據(jù)A側(cè)引風(fēng)機(jī)跳閘前靜葉開度按比例函數(shù)自動(dòng)超馳增加開度，以幫助調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓；同時(shí)B側(cè)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉根據(jù)A側(cè)送風(fēng)機(jī)跳閘前動(dòng)葉開度按比例函數(shù)自動(dòng)超馳增加開度，以幫助調(diào)節(jié)送風(fēng)量的不足；RB同時(shí)機(jī)組切至TF控制方式，鍋爐主控以150MW／min的降負(fù)荷速率將鍋爐主控指令降至180MW所對(duì)應(yīng)的煤量上；主汽壓力設(shè)定自動(dòng)切為滑壓方式，汽輪機(jī)主控器自動(dòng)控制主汽壓力。8min后機(jī)組負(fù)荷降至184MW，自動(dòng)復(fù)位RB。引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)期間機(jī)組各主要參數(shù)變化值見表2。

表2 引風(fēng)機(jī)RB時(shí)機(jī)組各主要參數(shù)的變化

3．3 送風(fēng)機(jī)RB

機(jī)組負(fù)荷280MW，A、C、D、E磨煤機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行人員在操作員站手動(dòng)停止A側(cè)送風(fēng)機(jī)，立即觸發(fā)送風(fēng)機(jī)RB，動(dòng)作過程如下：關(guān)閉A送風(fēng)機(jī)出口擋板，RB觸發(fā)延時(shí)60s打開送風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)擋板；聯(lián)鎖跳閘E磨煤機(jī)；自動(dòng)投入A層等離子；雙側(cè)引風(fēng)機(jī)靜葉根據(jù)爐膛負(fù)壓的波動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓；B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉根據(jù)A送風(fēng)機(jī)跳閘前動(dòng)葉開度對(duì)應(yīng)比例函數(shù)超馳增加開度，以幫助調(diào)節(jié)送風(fēng)量的不足。RB同時(shí)機(jī)組切至TF方式，鍋爐主控以150MW／min的降負(fù)荷速率將鍋爐主控指令降至180MW所對(duì)應(yīng)的煤量上，主汽壓力設(shè)定自動(dòng)切為滑壓方式，汽輪機(jī)主控器自動(dòng)控制主汽壓力，6min后機(jī)組負(fù)荷降至194MW，各參數(shù)穩(wěn)定，手動(dòng)復(fù)位RB。引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)期間機(jī)組各主要參數(shù)變化見表3。

表3 送風(fēng)機(jī)RB時(shí)機(jī)組各主要參數(shù)的變化

3．4 一次風(fēng)機(jī)RB

機(jī)組負(fù)荷272MW，A、B、C、D磨煤機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行人員在操作員站手動(dòng)停止A側(cè)一次風(fēng)機(jī)，立即觸發(fā)一次風(fēng)機(jī)RB，動(dòng)作過程如下：關(guān)閉A一次風(fēng)機(jī)出口擋板，RB觸發(fā)后延時(shí)60s打開一次風(fēng)機(jī)出口聯(lián)絡(luò)擋板；聯(lián)鎖跳閘D磨煤機(jī)，延時(shí)5s跳C磨煤機(jī)；發(fā)10s脈沖將所有過熱、再熱減溫水調(diào)門切手動(dòng)超馳關(guān)閉；自動(dòng)投入A、B層等離子，雙側(cè)引風(fēng)機(jī)靜葉根據(jù)爐膛負(fù)壓的波動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓、雙側(cè)送風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量；同時(shí)，B一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板根據(jù)A一次風(fēng)機(jī)跳閘前入口調(diào)節(jié)擋板開度，對(duì)應(yīng)比例函數(shù)超馳增加開度，以快速穩(wěn)定一次風(fēng)壓；RB同時(shí)機(jī)組切至TF方式，鍋爐主控以180MW／min的降負(fù)荷速率將鍋爐主控指令降至155MW所對(duì)應(yīng)的煤量上，主汽壓力設(shè)定自動(dòng)切為滑壓方式，汽輪機(jī)主控器自動(dòng)控制主汽壓力，3min后機(jī)組負(fù)荷降至159MW，自動(dòng)復(fù)位RB。一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)期間機(jī)組各主要參數(shù)變化值見表4。

表4 一次風(fēng)機(jī)RB時(shí)機(jī)組各主要參數(shù)的變化

3．5 給水泵RB

機(jī)組負(fù)荷281MW，A、C、D、E磨煤機(jī)運(yùn)行，A、C給水泵運(yùn)行，B給水泵備用退出；運(yùn)行人員在操作員站手動(dòng)停止C給水泵，延時(shí)5s觸發(fā)給水泵RB，動(dòng)作過程如下：關(guān)閉C給水泵出口門，超馳打開C給水泵再循環(huán)門；聯(lián)鎖跳閘E磨煤機(jī)，自動(dòng)投入A層等離子；雙側(cè)引風(fēng)機(jī)靜葉根據(jù)爐膛負(fù)壓的波動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓，雙側(cè)送風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量；由于給水流量與主汽流量偏差突升，A電泵勺管迅速開大；RB同時(shí)機(jī)組切至TF方式，鍋爐主控以180MW／min的降負(fù)荷速率將鍋爐主控指令降至155MW所對(duì)應(yīng)的煤量上，主汽壓力設(shè)定自動(dòng)切為滑壓方式，汽輪機(jī)主控器自動(dòng)控制主汽壓力，7min后機(jī)組負(fù)荷降至159MW，自動(dòng)復(fù)位RB。給水泵RB試驗(yàn)期間機(jī)組各主要參數(shù)變化值見表5。

表5 給水泵RB時(shí)機(jī)組各主要參數(shù)的變化

4 機(jī)組RB控制策略完善

在整個(gè)RB試驗(yàn)過程中，機(jī)組各主要參數(shù)在正常范圍內(nèi)變化，沒有引起任何保護(hù)動(dòng)作，所有參數(shù)均由相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制和恢復(fù)，RB功能可以滿足機(jī)組安全運(yùn)行要求。但在RB試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，為使RB功能更加可靠，針對(duì)這些問題對(duì)控制策略進(jìn)行了如下改進(jìn)［2］：

（1）設(shè)置RB發(fā)生時(shí)自動(dòng)取消爐膛負(fù)壓、送風(fēng)、一次風(fēng)壓、燃料主控、汽包水位、汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)定值與被調(diào)量偏差大切手動(dòng)邏輯。避免偏差大切手動(dòng)導(dǎo)致不進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的情況，盡量發(fā)揮系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

（2）增加在RB動(dòng)作后發(fā)一定時(shí)間的脈沖閉鎖燃料主控器輸出增大的邏輯，有效避免RB發(fā)生后燃料主控器反調(diào)加煤情況的發(fā)生。

（3）增加RB發(fā)生后將A、B、C給煤機(jī)給煤量控制強(qiáng)制投入自動(dòng)方式邏輯。因RB發(fā)生后燃料主控器維持自動(dòng)，A、B、C給煤機(jī)給煤量控制均投入自動(dòng)，可以保證迅速地減少給煤量快速降負(fù)荷。

（4）由于非磨煤機(jī)因素引起的RB發(fā)生后汽輪機(jī)主控先減負(fù)荷然后調(diào)節(jié)主汽壓力，設(shè)置RB發(fā)生后發(fā)90s脈沖閉鎖調(diào)節(jié)指令的增加邏輯。在RB初期防止汽輪機(jī)調(diào)壓PID控制器反調(diào)，使汽輪機(jī)調(diào)門開大。

（5）為防止RB發(fā)生后尚在運(yùn)行的送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、電動(dòng)給水泵過電流，將對(duì)應(yīng)各調(diào)節(jié)器指令輸出上限限制在90%開度，并增加上述輔機(jī)超額定電流閉鎖相應(yīng)調(diào)節(jié)指令增加邏輯，避免RB后單側(cè)運(yùn)行設(shè)備過負(fù)荷跳閘引起整個(gè)機(jī)組跳閘。

（6）當(dāng)磨煤機(jī)RB、引風(fēng)機(jī)RB、送風(fēng)機(jī)RB、給水泵RB時(shí)，保留3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，主汽、再熱汽溫基本可以維持，因此過熱、再熱減溫水調(diào)門仍維持自動(dòng)調(diào)節(jié)；而當(dāng)一次風(fēng)機(jī)RB時(shí)保留2臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，主汽、再熱汽溫下降幅度較大，因此將邏輯完善為：一次風(fēng)機(jī)RB發(fā)生后，超馳關(guān)閉過熱減溫水總門、再熱減溫水總門，并且發(fā)出10s脈沖，將所有過熱、再熱減溫水調(diào)節(jié)門切至手動(dòng)超馳關(guān)閉，以有效減小汽溫下降幅度。

5 結(jié)語

通過對(duì)RB控制策略的完善和實(shí)際的RB試驗(yàn)，使該機(jī)組RB功能可靠地投入運(yùn)行。機(jī)組投產(chǎn)后的運(yùn)行實(shí)踐也表明：當(dāng)該機(jī)組的某一重要輔機(jī)發(fā)生跳閘時(shí)，不需要運(yùn)行人員任何干預(yù)，依靠RB功能完全能夠?qū)⒏鬟\(yùn)行主要參數(shù)控制在允許范圍之內(nèi)，有力地保障了機(jī)組在事故工況下的安全運(yùn)行。RB功能的完善和可靠投入，對(duì)于保障機(jī)組安全運(yùn)行、降低非正常停機(jī)的頻率、減輕運(yùn)行壓力、控制操作風(fēng)險(xiǎn)等均有著非常積極的意義。

［1］朱延海．1 955t／h直流鍋爐快速減負(fù)荷控制策略優(yōu)化及試驗(yàn)［J］．發(fā)電設(shè)備，2010，24（4）：276－279．

［2］尹峰，朱北恒，項(xiàng)謹(jǐn)，等．火電機(jī)組全工況自動(dòng)RB控制策略的研究與應(yīng)用［J］．浙江電力，2008，27（4）：5－8．