王迎旭（北京國(guó)際電氣工程有限責(zé)任公司，北京 100041）馮新江（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112700）

600MW火力發(fā)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB邏輯優(yōu)化研究

王迎旭（北京國(guó)際電氣工程有限責(zé)任公司，北京 100041）
馮新江（遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112700）

結(jié)合國(guó)華系統(tǒng)內(nèi)電廠發(fā)生RB后出現(xiàn)的問題，以及錦界電廠機(jī)組的自身特點(diǎn)，對(duì)國(guó)華錦界電廠600MW發(fā)電機(jī)組CCS中RB功能在運(yùn)行過程中存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了改進(jìn)、優(yōu)化方案及措施，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了全面的論證和總結(jié)，并對(duì)投運(yùn)效果進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

優(yōu)化；RB指令；跟蹤；鍋爐主控；穩(wěn)定運(yùn)行

1 引言

RunBack（RB）功能是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）的重要組成部分，設(shè)計(jì)的目的是保證在輔機(jī)故障跳閘后，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自動(dòng)迫降負(fù)荷至機(jī)組所允許的預(yù)定值，保證機(jī)組在此工況下的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。目前，機(jī)組在CCS正常投入運(yùn)行后，均進(jìn)行RB試驗(yàn)，但大部分機(jī)組的RB試驗(yàn)只是在特定的工況下進(jìn)行，機(jī)組隨機(jī)發(fā)生RB工況后，有RB誤發(fā)或動(dòng)作不正確的現(xiàn)象。通過機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生的異常RB情況，以及對(duì)國(guó)華其他兄弟電廠RB異常動(dòng)作情況的分析和研究，對(duì)國(guó)華錦界電廠協(xié)調(diào)控制中的RB功能進(jìn)行優(yōu)化，保證了RB功能的正常投運(yùn)，防止RB誤發(fā)及不正常動(dòng)作。對(duì)機(jī)組的整體性能及自動(dòng)化水平確實(shí)有很大的提高，而且極大地減少了機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全、穩(wěn)定性，進(jìn)而大大提高了機(jī)組的發(fā)電效率。

2 概述

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB功能主要包括：機(jī)組最大可能出力運(yùn)算回路、RB激活回路、RB動(dòng)作速率判斷回路以及減負(fù)荷功能。當(dāng)機(jī)組由于輔機(jī)故障發(fā)生RB時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行在汽機(jī)跟隨方式，汽機(jī)主控維持當(dāng)前機(jī)前壓力，鍋爐主控跟蹤RB指令至機(jī)組所允許的最大負(fù)荷，RB動(dòng)作項(xiàng)目主要包括：

? 鍋爐燃料（給煤機(jī)）

? 引風(fēng)機(jī)

? 送風(fēng)機(jī)

? 一次風(fēng)機(jī)

? 給水泵

? 爐水泵

? 空預(yù)器

RB動(dòng)作條件：RB功能投入、機(jī)組負(fù)荷大于360MW、機(jī)組最大允許負(fù)荷瞬間低于鍋爐主控指令5%，當(dāng)以上三個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)觸發(fā)RB動(dòng)作。

RB動(dòng)作后根據(jù)不同的輔機(jī)跳閘情況，選擇不同的降鍋爐主控指令的速率，其中鍋爐燃料RB動(dòng)作后降鍋爐主控指令的速率為50%/min,引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、給水泵、爐水泵RB動(dòng)作后降鍋爐主控指令的速率為150%/min，一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后動(dòng)作后降鍋爐主控指令的速率200%/min

3 存在的問題及優(yōu)化方案

3.1 RB首出判斷邏輯錯(cuò)誤，造成在無輔機(jī)跳閘的情況下畫面顯示輔機(jī)RB。

2012年10月14日17時(shí)53分協(xié)調(diào)控制畫面顯示除爐水泵外的其它所有RB動(dòng)作首出，但RB實(shí)際沒有動(dòng)作，在RB首出邏輯判斷是在RB投入的情況下，如果鍋爐主控指令大于哪個(gè)輔機(jī)出力0.5%就判斷為哪個(gè)輔機(jī)為RB首出。RB首出判斷邏輯如圖1所示：

圖1 RB首出判斷邏輯圖

在2012年10月14日17時(shí)53分39秒鍋爐主控指令達(dá)到110.5%，大于送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵、空預(yù)器、給煤機(jī)的最大出力110%且達(dá)到偏差報(bào)警值0.5%，使其各個(gè)RB首出同時(shí)發(fā)出，而實(shí)際RB都沒有動(dòng)作。

優(yōu)化方案：

將RB投入改為RB已觸發(fā)，這樣就只有在RB觸發(fā)后才會(huì)有首出顯示，防止對(duì)運(yùn)行人員的誤導(dǎo)。優(yōu)化后RB首出判斷邏輯如圖2所示：

圖2 優(yōu)化后RB首出判斷邏輯圖

在經(jīng)過優(yōu)化后沒發(fā)生RB首出誤發(fā)的現(xiàn)象，同時(shí)為運(yùn)行人員正確判斷RB是否發(fā)生提供可靠的依據(jù)。

圖3 燃料出力計(jì)算邏輯圖

3.2 RB誤動(dòng)作案例分析

國(guó)華某電廠2010年6月7日14時(shí)55分49秒098，3C給煤機(jī)遙控反饋消失，14時(shí)55分49秒271，3C給煤機(jī)遙控反饋信號(hào)恢復(fù)，14時(shí)55分49秒319，3C給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失，14時(shí)55分49秒686，3C給煤機(jī)運(yùn)行反饋信號(hào)恢復(fù)。14時(shí)55分50秒910燃料RB動(dòng)作。14時(shí)56分12秒512給水泵RB動(dòng)作，3E、3D磨煤機(jī)相繼跳閘，2臺(tái)汽動(dòng)給水泵的指令置于最大值。14時(shí)57分59秒526，3A汽動(dòng)給水泵手動(dòng)停運(yùn)。14時(shí)58分11秒668汽包水位高保護(hù)動(dòng)作，MFT動(dòng)作。

事后分析為何會(huì)觸發(fā)機(jī)組的給水RB動(dòng)作，在給煤機(jī)跳閘信號(hào)出現(xiàn)后會(huì)觸發(fā)燃料RB,此時(shí)鍋爐主控指令會(huì)跟蹤RB指令即輔機(jī)最大允許出力，鍋爐主控處于跟蹤狀態(tài)且跟蹤RB指令，此跟蹤狀態(tài)會(huì)持續(xù)到RB觸發(fā)脈沖的結(jié)束，但給煤機(jī)的跳閘信號(hào)又迅速消失，給煤機(jī)的運(yùn)行信號(hào)恢復(fù)，造成輔機(jī)最大出力恢復(fù)到93%以上，大于給水泵最大允許出力92%，觸發(fā)給水泵的RB，使給水泵指令置于最大且不能人為干預(yù)，導(dǎo)致汽包水位高M(jìn)FT保護(hù)動(dòng)作。

通過對(duì)此案例的分析，我們發(fā)現(xiàn)其主要原因還是出在給煤機(jī)運(yùn)行和跳閘信號(hào)出現(xiàn)瞬間的變位，即發(fā)生開關(guān)量的抖動(dòng)。所以通過一個(gè)防開關(guān)量抖動(dòng)的邏輯就可以有效的防止此情況的發(fā)生。

國(guó)華錦界電廠的燃料出力計(jì)算邏輯圖如圖3所示：

從此邏輯圖可以看出，在給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)量信號(hào)發(fā)生抖動(dòng)時(shí)，就會(huì)使燃料出力來回變化，假如5臺(tái)給煤機(jī)運(yùn)行，每臺(tái)給煤機(jī)允許出力常數(shù)為110%，通過計(jì)算燃料允許出力就為110%，在RB邏輯中為防止RB的誤發(fā)，在輔機(jī)出力大于95%時(shí)還要再加20%，即RB指令為130%，如果其中一臺(tái)給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)改變，其它輔機(jī)運(yùn)行正常則輔機(jī)最大允許出力就決定于燃料的出力，那么輔機(jī)最大允許出力將變?yōu)?8%，同時(shí)觸發(fā)燃料RB，鍋爐主控指令跟蹤RB指令，但是在RB觸發(fā)的脈沖時(shí)間之內(nèi)此給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)，燃料出力將此給煤機(jī)的出力重新計(jì)算在內(nèi)，輔機(jī)的最大允許出力就恢復(fù)為110%，同時(shí)RB指令變?yōu)?30%，而此時(shí)的鍋爐主控仍處于跟蹤狀態(tài)，那么鍋爐主控指令將跟蹤RB指令到130%，在邏輯中鍋爐主控指令最大被限制在120%，但這也大于了送風(fēng)、引風(fēng)、一次風(fēng)、空預(yù)器、給水泵、燃料各110%的輔機(jī)最大允許出力，所以將會(huì)把以上輔機(jī)的RB全部觸發(fā)，并按照最嚴(yán)重的輔機(jī)RB動(dòng)作下去，國(guó)華錦界電廠最嚴(yán)重的輔機(jī)RB是一次風(fēng)機(jī)RB，跳閘磨煤機(jī)至最后兩臺(tái)運(yùn)行，這會(huì)給機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重的隱患。

發(fā)生給煤機(jī)狀態(tài)反復(fù)改變的原因一般有兩種，一是給煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)（開關(guān)量）發(fā)生跳變，而實(shí)際給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)并沒有改變。此種情況易發(fā)生于給煤機(jī)狀態(tài)輸出繼電器品質(zhì)不好，使得其發(fā)出跳變的開關(guān)量信號(hào)。另一種是給煤機(jī)實(shí)際發(fā)生了跳閘，但運(yùn)行人員為了及時(shí)加負(fù)荷，在RB沒有動(dòng)作結(jié)束（即RB觸發(fā)脈沖時(shí)間）就又啟動(dòng)這臺(tái)給煤機(jī)或另一臺(tái)給煤機(jī)，同樣會(huì)使燃料出力又恢復(fù)到原值。

針對(duì)此種情況優(yōu)化的邏輯回路，如圖4所示：

圖4 優(yōu)化的邏輯回路圖

在給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)后加入一反延時(shí)TOF塊，其延時(shí)時(shí)間稍大于RB動(dòng)作的時(shí)間，這樣在發(fā)生給煤機(jī)跳閘時(shí)RB會(huì)正常動(dòng)作，但如在RB持續(xù)時(shí)間內(nèi)又有給煤機(jī)啟動(dòng)或原跳閘給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)又恢復(fù)時(shí)，不會(huì)將其出力計(jì)算在內(nèi)，要在RB的持續(xù)時(shí)間之后再計(jì)入燃料出力，從而可避免在RB發(fā)生時(shí)，鍋爐主控在跟蹤RB指令，使鍋爐主控指令大于各個(gè)輔機(jī)出力而誤發(fā)其它輔機(jī)的RB。

通過此邏輯優(yōu)化后有效的防止了RB的誤發(fā)現(xiàn)象。

4 結(jié)論

通過對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB功能的改進(jìn)和優(yōu)化，將其應(yīng)用于國(guó)華錦界電廠已投產(chǎn)的4臺(tái)600MW機(jī)組上，沒有發(fā)生一次機(jī)組RB的誤動(dòng)作，RB動(dòng)作的正確率100%。使RB功能全部穩(wěn)定投入在線運(yùn)行，極大地提高了機(jī)組的自動(dòng)化水平和整體性能，大大減少了機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，從安全、穩(wěn)定、節(jié)能、降耗、環(huán)保等方面全面改善了機(jī)組的運(yùn)行狀況，提高了機(jī)組的發(fā)電效率。

圖15 某公司2MW風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)的主要參數(shù)趨勢(shì)曲線

5.2 降低測(cè)試成本和風(fēng)險(xiǎn)

除了因?yàn)闇y(cè)試難以實(shí)現(xiàn)外，MATLAB/SIMULINK仿真帶來的最大貢獻(xiàn)是可以降低測(cè)試中的成本和風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的風(fēng)電主控開發(fā)過程中都是要進(jìn)行大量的帶載測(cè)試的，但是，很多測(cè)試是具有很大風(fēng)險(xiǎn)且成本是非常高昂的，如果能夠預(yù)先進(jìn)行仿真，對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，即可發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)系統(tǒng)的問題所在，從而能夠減少帶載測(cè)試的次數(shù)，從而有效的控制了測(cè)試的成本和風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)束語

基于建模的風(fēng)電主控開發(fā)模式可以輕松的實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)臨界和極限狀態(tài)下的無風(fēng)險(xiǎn)仿真，與此同時(shí)也帶來了成本的降低、提高了代碼的復(fù)用率、縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間等眾多優(yōu)點(diǎn)，且此種方法也可以為其他機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的控制系統(tǒng)的開發(fā)提供相應(yīng)的參考。

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作者簡(jiǎn)介

曹金青（1985-），男，河南南陽人，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院碩士研究生在讀，現(xiàn)就職于貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司，主要從事風(fēng)電控制系統(tǒng)的研究與市場(chǎng)推廣工作。

Research on RB logic Optimization of Coordinated Control System600MW Thermal Power Unit

With the emerging problems after RB in the plants of GUOHUA system, and the own characteristics of the SHANXI GUOHUA JINJIE power plant, the detailed analysis is given during unit operating process. Optimized schemes and measures are proposed; and comprehensive evaluation and summary are concluded. Finally, a comprehensive evaluation for the operation results is given.

Optimization; RB directive; Tracking; Boiler control; Stable operation

B

1003-0492(2014)01-0096-03

TP273

王迎旭（1974-），男，河北邢臺(tái)人，1998年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W(xué)校，現(xiàn)就職于北京國(guó)際電氣工程有限責(zé)任公司。

馮新江（1973-），男，遼寧錦州人，1994年畢業(yè)于沈陽電力高等?？茖W(xué)校，現(xiàn)就職于遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司。