李文杰

（浙江浙能臺(tái)州第二發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 臺(tái)州 317100）

1 機(jī)組概述

某燃煤電廠1050MW超超臨界機(jī)組采用上海汽輪機(jī)廠制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為N1050-27/600/600；采用東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司制造的超超臨界變壓運(yùn)行本生直流鍋爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、前后墻對(duì)沖燃燒方式，型號(hào)為DG3100/28.25-II1。DCS系統(tǒng)與DEH系統(tǒng)采用艾默生OVATION控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)。

2 事件經(jīng)過

機(jī)組AGC投入、控制方式為CCS模式（協(xié)調(diào)控制模式），DEH系統(tǒng)限壓控制方式投入；運(yùn)行人員設(shè)置DCS系統(tǒng)與DEH系統(tǒng)負(fù)荷上限均為1060MW。

17:21:53，機(jī)組實(shí)際負(fù)荷1059MW，A、B、C、D、F磨煤機(jī)運(yùn)行，主蒸汽壓力為27.19MPa，總?cè)剂狭繛?03t/h，主蒸汽溫度為600.78℃/600.43℃，再熱蒸汽溫度為602.48℃/603.87℃；機(jī)組控制方式由CCS模式自動(dòng)切至BF模式（鍋爐跟蹤控制模式）。

3 原因分析

3.1 機(jī)組干態(tài)運(yùn)行時(shí)，控制方式由CCS模式切至BF模式原因分析

圖1 DEH系統(tǒng)“負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)邏輯回路Fig.1 Logic loop of "load control input (coordination mode)" signal in DEH system

機(jī)組控制方式判斷邏輯回路在DCS系統(tǒng)組態(tài)。異常事件發(fā)生時(shí)，機(jī)組處于干態(tài)，基于此工況下對(duì)CCS模式、BF模式判斷條件解釋說明如下：

3.1.1 CCS模式成立條件

當(dāng)以下條件均滿足時(shí)，機(jī)組處于CCS模式：

1）鍋爐干態(tài)；2）非RB工況；3）汽泵A/B任一自動(dòng)；4）送風(fēng)機(jī)A/B任一自動(dòng)；5）引風(fēng)機(jī)A/B任一自動(dòng)；6）燃料主控自動(dòng)；7）實(shí)際負(fù)荷與主蒸汽壓力信號(hào)均非壞質(zhì)量；8）DEH系統(tǒng)初壓控制方式未投入；9）負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）。

3.1.2 BF模式成立條件

當(dāng)以下條件均滿足時(shí)，機(jī)組處于BF模式：

1）鍋爐干態(tài)；2）非RB工況；3）汽泵A/B任一自動(dòng)；4）送風(fēng)機(jī)A/B任一自動(dòng)；5）引風(fēng)機(jī)A/B任一自動(dòng)；6）燃料主控自動(dòng)；7）實(shí)際負(fù)荷與主蒸汽壓力信號(hào)均非壞質(zhì)量；8）DEH系統(tǒng)初壓控制方式未投入；9）負(fù)荷控制未投入（協(xié)調(diào)方式）。

其中，“負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)為DCS系統(tǒng)與DEH系統(tǒng)之間的硬接線傳輸信號(hào)，即：首先在DEH系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過相關(guān)邏輯回路組態(tài)生成“負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)，再通過硬接線傳送至DCS系統(tǒng)內(nèi)參與邏輯判斷。

查閱歷史曲線，在17:21:53時(shí)刻，DCS系統(tǒng)、DEH系統(tǒng)內(nèi)“負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)同時(shí)由1變?yōu)?。因此，機(jī)組控制方式由CCS模式切至BF模式。

3.2 “負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)變化原因分析

DEH系統(tǒng)“負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)邏輯回路如圖1所示。

如圖1所示，以下條件任一滿足時(shí)，“負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)置0：

1）“負(fù)荷控制協(xié)調(diào)方式請(qǐng)求”信號(hào)與“外部負(fù)荷不起作用（external deactive loadsetpoint）”信號(hào)同時(shí)置0，且運(yùn)行人員手動(dòng)撤出協(xié)調(diào)方式。

2）“外部負(fù)荷不起作用（external deactive loadsetpoint）”信號(hào)置1。

圖2 DEH系統(tǒng)“外部負(fù)荷不起作用”信號(hào)邏輯回路Fig.2 The signal logic circuit of DEH system"external deactive load setpoint"

查閱歷史曲線，異常事件發(fā)生時(shí)刻，僅“外部負(fù)荷不起作用（external deactive loadsetpoint）”信號(hào)由0變?yōu)?；除此之外，其余信號(hào)均無變化且無運(yùn)行人員撤出協(xié)調(diào)方式請(qǐng)求。因此，判斷“負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)變化原因?yàn)椤巴獠控?fù)荷不起作用（external deactive loadsetpoint）”信號(hào)由0變?yōu)?。

3.3 “外部負(fù)荷不起作用（external deactive loadsetpoint）”信號(hào)變化原因分析

DEH系統(tǒng)“外部負(fù)荷不起作用（external deactive loadsetpoint）”信號(hào)邏輯回路如圖2所示。

如圖2所示，以下條件任一滿足時(shí)，“外部負(fù)荷不起作用（external deactive loadsetpoint）”信號(hào)置1：

1）“TSE系統(tǒng)故障（fault in TSE）”信號(hào)置1。

2）“SGC第52步指令（SGC STEAM TURBINE (MS)STEP52）”信號(hào)置1。

3）“限制功能動(dòng)作（limiting function active）”信號(hào)置1。

4）“帶負(fù)荷運(yùn)行（load operation）”信號(hào)與“限壓模式投入（limit pressure mode is on）”信號(hào)不同時(shí)置1。

查閱歷史曲線，異常事件發(fā)生時(shí)刻，僅“限制功能動(dòng)作（limiting function active）”信號(hào)由0變?yōu)?；除此之外，其余信號(hào)均無變化。因此，判斷“外部負(fù)荷不起作用（external deactive loadsetpoint）”信號(hào)變化原因?yàn)椤跋拗乒δ軇?dòng)作（limiting function active）”信號(hào)由0變?yōu)?。

圖3 DEH系統(tǒng)“限制功能動(dòng)作”信號(hào)邏輯回路Fig.3 "Limited function active" signal logic circuit in DEH system

3.4 “限制功能動(dòng)作（limiting function active）”信號(hào)變化原因分析

DEH系統(tǒng)“限制功能動(dòng)作（limiting function active）”信號(hào)邏輯回路如圖3所示。

查閱歷史曲線，異常事件發(fā)生時(shí)刻，“負(fù)荷設(shè)定值跟蹤（track load setpoint）”信號(hào)置0。因此，如圖3所示，“設(shè)定值控制（swfset）”信號(hào)為“主蒸汽壓力控制偏差（main steam pressure deviation）”信號(hào)與“負(fù)荷設(shè)定值的壓力修正系數(shù)（pipel）”信號(hào)兩者的乘積。由于“負(fù)荷設(shè)定值的壓力修正系數(shù)（pipel）”信號(hào)值為常數(shù)0，因此，“設(shè)定值控制（swfset）”信號(hào)值為0。

綜上，異常事件發(fā)生時(shí)刻，“限制功能動(dòng)作（limiting function active）”信號(hào)置1的判斷條件如下：“負(fù)荷設(shè)定值限制（load setpoint limitation）”信號(hào)與“延時(shí)負(fù)荷設(shè)定值（delayed load setpoint）”信號(hào)的差值小于0.1MW。由于“負(fù)荷設(shè)定值限制（load setpoint limitation）”信號(hào)為運(yùn)行人員設(shè)置的DEH系統(tǒng)負(fù)荷上限值，即為1060MW；因此，需要進(jìn)一步分析機(jī)組穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，“延時(shí)負(fù)荷設(shè)定值（delayed load setpoint）”信號(hào)變化原因。

3.5 “延時(shí)負(fù)荷設(shè)定值（delayed load setpoint）”信號(hào)變化原因分析

DCS系統(tǒng)汽機(jī)主控回路經(jīng)運(yùn)算生成的汽輪機(jī)功率指令，通過硬接線傳送至DEH系統(tǒng)，并經(jīng)過一定的升/降負(fù)荷速率運(yùn)算生成“延時(shí)負(fù)荷設(shè)定值（delayed load setpoint）”信號(hào)。查閱歷史曲線，異常事件發(fā)生前，機(jī)組負(fù)荷指令基本穩(wěn)定，且運(yùn)行人員無任何操作。

梳理DCS系統(tǒng)汽輪機(jī)主控回路，在機(jī)組CCS模式下，汽壓偏差（主蒸汽壓力設(shè)定值-主蒸汽壓力實(shí)際值）信號(hào)經(jīng)過具有死區(qū)和限幅功能的壓力修正函數(shù)運(yùn)算生成“壓力拉回”回路；機(jī)組負(fù)荷指令通過一階慣性環(huán)節(jié)修正后與“壓力拉回”回路運(yùn)算輸出值相加，并疊加一次調(diào)頻分量，最終產(chǎn)生汽輪機(jī)功率指令。

查閱歷史曲線，異常事件發(fā)生前的17:19:57～17:20:38時(shí)間段內(nèi)，由于一次調(diào)頻信號(hào)頻繁動(dòng)作，造成汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度隨之頻繁變化；與此同時(shí)，汽壓偏差值逐漸增大，由-0.2MPa增加至-0.5MPa，超過“壓力拉回”回路預(yù)設(shè)動(dòng)作死區(qū)（-0.4MPa）。因此，“壓力拉回”回路輸出值逐漸增大，最終造成汽輪機(jī)功率指令與“延時(shí)負(fù)荷設(shè)定值（delayed load setpoint）”信號(hào)值同步增大。

“延時(shí)負(fù)荷設(shè)定值（delayed load setpoint）”信號(hào)變化趨勢(shì)如圖4所示。

隨著“延時(shí)負(fù)荷設(shè)定值（delayed load setpoint）”信號(hào)值逐漸增大，并最終滿足“限制功能動(dòng)作（limiting function active）”信號(hào)置1的條件時(shí)，“負(fù)荷控制投入（協(xié)調(diào)方式）”信號(hào)經(jīng)上述相關(guān)邏輯回路的運(yùn)算后由1變?yōu)?，機(jī)組控制方式由CCS模式切至BF模式。

4 防范措施

1）針對(duì)直流鍋爐大遲延、大慣性的特點(diǎn)，當(dāng)一次調(diào)頻信號(hào)動(dòng)作時(shí)，機(jī)組主要依靠汽輪機(jī)高壓調(diào)門動(dòng)作，利用鍋爐蓄能，以滿足一次調(diào)頻需求。梳理機(jī)組邏輯回路內(nèi)一次調(diào)頻分量設(shè)置情況，在DCS系統(tǒng)汽機(jī)主控回路以及DEH系統(tǒng)負(fù)荷控制回路內(nèi)均疊加一次調(diào)頻分量。當(dāng)汽輪機(jī)高壓調(diào)門調(diào)節(jié)裕度足夠時(shí)，意味著增加了高壓調(diào)門調(diào)節(jié)幅度；同時(shí)，也增加了機(jī)組穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，特別是額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)主蒸汽壓力波動(dòng)的幅度。

取消DCS系統(tǒng)汽機(jī)主控回路內(nèi)一次調(diào)頻分量，完成典型工況（60%Pe、75%Pe、90%Pe）下頻差分別為±0.067Hz、±0.1Hz的一次調(diào)頻試驗(yàn)。一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)如表1所示。

根據(jù)表1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，取消DCS系統(tǒng)汽機(jī)主控回路內(nèi)一次調(diào)頻分量，一次調(diào)頻效果也能滿足要求。

綜上，可以取消DCS系統(tǒng)汽機(jī)主控回路內(nèi)一次調(diào)頻分量。

2）查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)對(duì)于一次調(diào)頻變化負(fù)荷的要求如下：額定負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組應(yīng)參與一次調(diào)頻，增負(fù)荷方向最大調(diào)頻負(fù)荷增量幅度不小于3%。針對(duì)額定負(fù)荷為1050MW的機(jī)組，設(shè)置負(fù)荷上限值為1060MW，顯然不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，運(yùn)行人員需提高DCS系統(tǒng)與DEH系統(tǒng)負(fù)荷上限設(shè)定值，以滿足機(jī)組額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的一次調(diào)頻需求。

圖4 “延時(shí)負(fù)荷設(shè)定值”信號(hào)變化趨勢(shì)Fig.4 Change trend of "delay load setting value(delayed load setpoint)" signal

表1 典型工況下一次調(diào)頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)Table 1 Next FM dynamic response index under typical working conditions

5 結(jié)束語(yǔ)

DCS系統(tǒng)與DEH系統(tǒng)之間的信號(hào)傳送主要采用硬接線方式，這些信號(hào)之間的邏輯關(guān)系容易被運(yùn)行、維護(hù)人員忽視。通過梳理DCS系統(tǒng)與DEH系統(tǒng)之間互連硬接線信號(hào)的邏輯關(guān)系，提前做好事故預(yù)想，能夠有效提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性。