王 強

（安徽省電力科學研究院）

1000MW超超臨界機組調(diào)試期間RUNBACK試驗及其優(yōu)化

王 強

（安徽省電力科學研究院）

輔機故障減負荷（RUNBACK）功能是大型機組減少非停的重要保護手段。為檢驗板集電廠2號機組單輔機處理能力及RUNBACK時機組性能，進行了RUNBACK試驗。本文主要對給水泵RUNBACK時主蒸汽壓力的控制方式和一次風RUNBACK爐膛負壓控制方式進行了重點的調(diào)整和優(yōu)化。最終實現(xiàn)了RUNBACK發(fā)生后機組狀態(tài)快速的過渡，平穩(wěn)地達到設定負荷，保障了機組安全穩(wěn)定運行。

RUNBACK；壓力跟隨；前饋；爐膛壓力

0 引言

發(fā)電機組的RUNBACK功能是機組在正常協(xié)調(diào)控制方式下，當機組主要輔機因故障跳閘時，系統(tǒng)將機組負荷快速降到對應跳閘輔機運行工況下的機組所能達到的最大出力水平[1]。RUNBACK 發(fā)生時負荷指令的急劇減小，造成機組運行工況的劇變，若控制不當極易觸發(fā)機組MFT[2]。因此，RUNBACK功能的合理和完善對于機組穩(wěn)定運行、減少非停有著重要的意義。本文結合利辛板集電廠2號機組，對調(diào)試期間不同輔機RUNBACK時的具體情況作了探討和分析。

1 設備及不同輔機RUNBACK功能介紹

國投新集電力利辛板集電廠一期2×1000MW工程2號機組配套鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)，型號為SG-2918/29.3-M7006。該鍋爐為超超臨界參數(shù)、直流爐、雙切圓燃燒方式、固態(tài)排渣、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、全鋼構架、全懸吊結構，Π 型鍋爐。配備6臺磨煤機（5臺運行，1臺備用）。汽輪機采用上海汽輪機廠的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式、九級回熱抽汽式汽輪機。

板集電廠2號機組 RUNBACK 邏輯設計5種異常工況，磨煤機跳閘、單臺送風機跳閘、單臺引風機跳閘、單臺汽動給水泵跳閘、單臺一次風機跳閘。RUNBACK后的動作結果為：CCS協(xié)調(diào)模式自動切至TF模式，鍋爐主控按照不同RUNBACK的降負荷速率下降（送、引風機RUNBACK降負荷速率為600MW/min，汽泵、一次風機RUNBACK降負荷速率為900MW/min，磨煤機RUNBACK為300MW/min），汽機主控根據(jù)RUNBACK時的滑壓曲線控制機前壓力。跳磨順序為自上而下，間隔時間8s/5s。一次風機、給水泵RUNBACK保留3臺磨運行，送、引風機RUNBACK保留4臺磨運行。運行的磨煤機（A、B磨煤機）等離子系統(tǒng)自動投入。強關過熱器減溫水調(diào)門60s、強關再熱器減溫水調(diào)門30s后轉入自動調(diào)節(jié)。

2 RUNBACK試驗過程及分析

2.1 磨煤機RUNBACK

任意一臺運行的磨組跳閘，運行磨煤機數(shù)量所對應的最大出力小于當前負荷即產(chǎn)生磨煤機RUNBACK。目標負荷定義為運行的磨煤機所對應的負荷。板集電廠磨煤機RUNBACK設計見表1。

表1

2016年10月4日10時38分進行了單臺磨煤機RUNBACK試驗。試驗前機組負荷900MW協(xié)調(diào)方式運行，主汽壓力27.3MPa，給煤量353t/h，A、B、C、E、F 5臺磨煤機運行。10時38分20秒運行人員就地打閘F磨煤機，觸發(fā)磨煤機RUNBACK。根據(jù)跳閘后運行磨煤機的數(shù)量對應目標負荷為800MW,機組處于TF方式， 10時41分52秒機組實際負荷降至830MW,邏輯自動復位RUNBACK，負荷最終穩(wěn)定在800MW,磨煤機RUNBACK試驗結束。試驗曲線如圖1所示。

圖1

從曲線上可以看出跳閘一臺磨煤機后RUNBACK動作正常，爐膛負壓最低值僅為－268Pa，機組其他各項主要運行參數(shù)變化平穩(wěn)。

2.2 送風機RUNBACK

送風機RUNBACK目標負荷設置為550MW；降負荷速率為600MW/min。2016年10月4日12時39分進行了送風機RUNBACK試驗。試驗前機組負荷900MW協(xié)調(diào)方式運行，主汽壓力28.0MPa、爐膛負壓－50Pa、給煤量346t/h。A、 B、C、E、F 5臺磨煤機運行。12時4分39秒運行人員手動停B送風機，B引風機聯(lián)鎖跳閘，觸發(fā)送風機RUNBACK，機組控制方式由協(xié)調(diào)方式切換至TF模式，汽機側按照滑壓方式調(diào)節(jié)主汽壓力。F磨煤機自動跳閘，保留A、B、C、E 4臺磨煤機運行。自動投入A、B層等離子。超馳關過熱器一、二、三級減溫水調(diào)門60s、超馳關再熱器減溫水調(diào)門30s。12時41 分55秒機組實際負荷達到580MW， RUNBACK自動復位，引風機RUNBACK 試驗結束，實際負荷最終穩(wěn)定在550MW。試驗曲線如圖2所示。

圖2

通過送風機RUNBACK曲線和試驗中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)爐膛壓力最高值為745Pa，最低值為－90Pa，在這種單側送、引風機跳閘的極端工況下，爐膛壓力在此范圍變化是可控的。再熱蒸汽溫下降了45℃，主蒸汽溫度下降了16℃，再熱蒸汽溫度下降較多，而過熱度最高達到了62℃，壁溫測點有幾處超溫現(xiàn)象。將給水指令的一階濾波時間由原來的30s改為35s，先要確保過熱度盡量在可控范圍內(nèi)，保證水冷壁不超溫。對于再熱汽溫偏低的情況以后的優(yōu)化方向可以在RUNBACK發(fā)生60s左右以一定速率關閉燃燼風擋板，80s左右關閉跳閘磨的二次風擋板到20個開度左右并與原開度取大。二次風擋板的邏輯還未進行修改，希望在以后運行階段對擋板開度和再熱汽溫影響熟悉后再進行優(yōu)化。另外當送風機跳閘后RUNBACK發(fā)生對側的引風機聯(lián)鎖跳閘，運行側引風機在自動調(diào)節(jié)的情況下動葉指令開到了75%，根據(jù)引風機出力試驗，對引風機動葉進行75%的限幅，當PID輸出大于75%時，會讓設定值保持在當前值，此時手動輸入的壓力設定值會保持在當前的實際壓力上，所以RUNBACK發(fā)生后，爐膛壓力穩(wěn)定后是450Pa，運行人員發(fā)現(xiàn)后又及時的將其設置為－50Pa。因為送、引風機存在聯(lián)鎖跳閘的功能所以不再進行引風機RUNBACK試驗。

2.3 第一次給水泵RUNBACK

2016年10月4日14時3分50秒，機組負荷910MW，運行人員手動打閘B汽動給水泵，給水泵RUNBACK發(fā)生，機組由CCS轉為TF方式運行，由DEH控制機前壓力，壓力設定值根據(jù)滑壓曲線來設定。試驗前機前壓力比壓力設定值低0.7MPa。試驗開始以后，壓力實際值一直高于壓力設定值1MPa以上，高調(diào)門為控制主蒸汽壓力快速關小，負荷3min內(nèi)從910MW降到了150MW，過程中高調(diào)、中調(diào)不斷關小導致四抽和冷再的壓力很低，小機打水困難，形成了惡性循環(huán)。試驗過程如圖3所示。

圖3

通過上述試驗過程及曲線可以看出高中壓調(diào)門快速關小是導致負荷快速下降的直接原因，究其根本原因是主蒸汽壓力控制的問題。可以從以下幾個方面分析：①給水泵RUNBACK時主蒸汽壓力設定值的濾波環(huán)節(jié)設置時間過長，表現(xiàn)為主蒸汽壓力設定值下降過于緩慢，高、中壓調(diào)門為了維持較高的主蒸汽壓力，快速關小調(diào)門。②給水泵RUNBACK的給水流量設定值的濾波環(huán)節(jié)時間設置稍短，導致給水流量設定值下降較快與實際給水流量偏差逐漸變小，導致A小機轉速升的相對變慢。③根據(jù)相關電廠的相關技術文獻可以在發(fā)生非燃料RUNBACK時對高中壓調(diào)門設置最小閥位限制，具體的數(shù)值要在試驗過程中確定。④RUNBACK發(fā)生以后，會使RUNBACK開始的前30s使壓力設定值跟蹤實際值，但是對于上述試驗過程中表現(xiàn)的情況30s是不夠的，可以適當延長此時間。綜合以上參數(shù)都需要重新的優(yōu)化調(diào)整，所以調(diào)試單位與總包、業(yè)主等相關單位組織了專題研討會。根據(jù)相關機組成功案例，最終確定修改給水泵RUNBACK時主蒸汽壓力的控制策略，即給水泵RUNBACK時，主蒸汽壓力設定值跟蹤實際主蒸汽壓力，調(diào)門保持當前開度。特別注意主再、熱汽溫變化情況。

2.4 第二次給水泵RUNBACK試驗

2016年10月5日17時51分進行了第二次給水泵RUNBACK試驗。試驗前機組協(xié)調(diào)方式帶800MW負荷運行，主汽壓力24.7MPa，給水流量2414t/h，給煤量318t/h，A、B、C、E、F5臺磨煤機運行。17時51分23秒運行人員手動打閘A給水泵，觸發(fā)給水泵RUNBACK；目標負荷550MW,機組控制方式由協(xié)調(diào)方式切換至TF模式，汽機側調(diào)門保持不動跟蹤實際主汽壓力；F磨煤機自動跳閘，延時8s，E磨煤機自動跳閘，投入A、B層等離子。超馳關過熱器、再熱器減溫水調(diào)門后自動調(diào)節(jié)。17時56分10秒機組實際負荷在580MW，RUNBACK自動復位，在機組負荷為500MW時，運行人員手動將DEH側初壓切為限壓方式，最終機組負荷穩(wěn)定在500MW左右。RUNBACK 試驗完成。試驗曲線如圖4所示。

圖4

在整個過程中，機組各個主要參數(shù)極限值見表2。

表2

給水泵RUNBACK試驗機組主要參數(shù)記錄通過曲線和整個試驗的主要參數(shù)來看，此次給水泵RUNBACK相對平穩(wěn)，因不再根據(jù)滑壓曲線控制機前壓力，所以調(diào)門保持當前開度，對于主、再熱器汽溫在一定范圍內(nèi)降低是可以接受的。另外在RUNBACK復位以后運行人員要根據(jù)實際情況提前做好各個主要參數(shù)（特別是主、再熱蒸汽溫度）預測走向進行提前調(diào)節(jié)。

2.5 第一次一次風機RUNBACK

試驗前機組負荷為910MW、給水流量2490t/h、爐膛壓力為—118Pa、總煤量為353t/h、引風機動葉指令70%、引風機動葉反饋69.5%、主蒸汽壓力27.8MPa，A、B、C、D、E、F磨煤機運行。運行人員手動打閘B一次風機后觸發(fā)一次風機RUNBACK，在一次風機RUNBACK負荷前饋的作用下引風機動葉超馳關小8.8%，爐膛壓力仍然無法控制，在很短的時間內(nèi)爐膛壓力達到-2300Pa，MFT動作，一次風機RUNBACK失敗，具體過程見圖5。一次風機RUNBACK時引風機動葉前饋見表3。

圖5

表3

因為一次風機RUNBACK動作后，爐膛壓力在10s就達到了MFT動作值，所以分析原因為引風機動葉前饋深度不夠,將參數(shù)中（1100，－11）修改為（1100，－18），通過曲線動葉反饋可以看出引風機動葉執(zhí)行機構在指令發(fā)出后動作緩慢，動葉執(zhí)行器自身有一個10s的濾波功能，咨詢引風機動葉廠家后，將此時間修改為3s。爐膛的三個壓力開關達到動作值－2300Pa（三取二），延時2s，觸發(fā)MFT動作。而當壓力開關動作時，爐膛壓力模擬量值也為－2300pa，而經(jīng)過5s濾波后作為爐膛壓力自動控制的負壓值僅為－1670Pa，所以此工況下爐膛壓力濾波時間過長，整改為當發(fā)生一次風機RUNBACK時濾波時間為1s，一次風機RUNBACK結束后緩慢恢復為5s。而且通過歷史記錄可以看出，當一次風機B跳閘反饋，到一次風機RUNBACK動作經(jīng)過了3s，中間邏輯沒有設置延時。一次風機跳閘后若實際負荷－500＞50則觸發(fā)一次風機RUNBACK,在T選塊中的YES－＞NO時=NO－＞YES=20，即每秒變化20，所以要經(jīng)過2.5s到3s時間才會觸發(fā)RUNBACK，經(jīng)過ovation系統(tǒng)多個電廠的設置及分析，延時時間只要經(jīng)過兩個掃描周期即可，所以將20改為120。另外增加爐膛負壓偏差的前饋函數(shù)見表4。

2.6 第二次一次風機RUNBACK

2016年10月5日21時08分進行了第二次一次風機RUNBACK試驗。試驗前機組負荷為800MW協(xié)調(diào)方式運行，主汽壓力為25.4MPa，爐膛壓力為－69.6Pa，給煤量為310t/h，A、B、C、E、F 磨煤機運行，21時8分22秒運行人員手動打閘B一次風機，觸發(fā)一次風機RUNBACK；機組負荷目標值為500MW，汽機側按滑壓曲線調(diào)節(jié)主汽壓力，系統(tǒng)處于TF控制模式，F(xiàn) 磨煤機自動跳閘，延時5s E磨煤機自動跳閘，保留A、B、C 3 臺磨煤機運行。21時11分46秒機組實際負荷降至530MW， RUNBACK自動復位，一次風機RUNBACK試驗完成。DEH側操作員手動切限壓后，實際負荷最終穩(wěn)定在450MW 左右。試驗曲線如圖6所示。

表4

圖6

通過第二次一次風機RUNBACK可以看出各項主要參數(shù)過渡比較平穩(wěn)，但是爐膛壓力在濾波前的模擬量負壓值達到了－1790Pa，之后爐膛正壓達到了1800Pa。通過曲線分析引風機動葉指令在一次風機RUNBACK后，超馳關小11%后此時負壓偏差依然在變大的情況下，發(fā)現(xiàn)引風機動葉指令在之后的5s保持當前值不變，通過閉鎖增邏輯中發(fā)現(xiàn)，當引風機動葉指令與反饋偏差＞5%時，閉鎖增發(fā)5s，所以邏輯中在一次風機RUNBACK發(fā)生時將此閉鎖增和閉鎖減的脈沖時間由5s修改為1s。之后通過詢問ovation系統(tǒng)的多臺機組發(fā)現(xiàn)均具有此5s的閉鎖功能，希望相關電廠能在發(fā)生一次風機RUNBACK時，將5s脈沖適當減小，否則會因引風機動葉閉鎖導致負壓不可控，進而導致機組負壓大MFT。

3 結束語

火電機組RUNBACK過程控制的要點主要是前期跳磨時的爐膛負壓控制，中期的水煤配比、主蒸汽壓力的控制，以及后期的主、再熱的汽溫控制。給水泵RUNBACK時主蒸汽的壓力控制由原來的滑壓控制改為跟蹤實際主蒸汽壓力的控制，負荷可以快速平穩(wěn)過渡，但要注意后期的主、再熱汽溫的控制和調(diào)整。一次風機RUNBACK主要是對爐膛負壓和一次風壓力的控制，一次風機RUNBACK，磨煤機相繼跳閘，不僅爐膛送風、送粉量急劇減少，同時熱負荷急劇下降，對于爐膛壓力影響非常大，要通過前饋快速實現(xiàn)爐膛負壓峰值的回頭。所以一定要通過磨煤機RUNBACK的跳磨試驗及跳磨間隔對爐膛負壓影響的大小選擇前饋的的強度。特別注意在前饋起作用期間，避免引風機動葉控制的偏差大切手動、閉鎖增減等情況發(fā)生?？傊?，RUNBACK試驗是一項牽涉到機組整個熱力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的復雜性能的試驗項目。要順利地完成RUNBACK試驗，既要求基建調(diào)試中有良好的工作基礎，亦要求機組控制系統(tǒng)設計合理、控制設備可控性好。板集電廠2號機組通過RUNBACK試驗，完善和優(yōu)化了RUNBACK邏輯和控制策略。

[1]陳文林.600MW直流鍋爐RUNBACK功能分析及優(yōu)化[C].2010年全國發(fā)電廠熱工自動化專業(yè)會議論文集,2010.

[2]于慶彬，張金勇，步士喜.600MW機組的 RUNBACK功能改進及試驗研究[C].2013年中國電機工程學會年會論文集,2013.

2016-12-26）