吳廣偉

(遼寧東科電力有限公司，沈陽(yáng) 110006)

0 引 言

某電廠670 MW機(jī)組鍋爐系超臨界參數(shù)直流爐，單爐膛、四角切圓燃燒、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、Π型布置。鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)采用帶有爐水循環(huán)泵的強(qiáng)制循環(huán)方式[1]。

該機(jī)組在調(diào)試期間多次因爐水循環(huán)泵的控制邏輯設(shè)置不合理引發(fā)設(shè)備跳閘，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組總給水流量低低觸發(fā)鍋爐總?cè)剂咸l。因此，對(duì)爐水循環(huán)泵的跳閘過(guò)程及原因進(jìn)行詳細(xì)分析，并針對(duì)存在的問(wèn)題提出改進(jìn)措施[2]。

1 啟動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)備

1.1 啟動(dòng)系統(tǒng)

啟動(dòng)系統(tǒng)主要由汽水分離器及進(jìn)出口連接管、儲(chǔ)水箱、爐水循環(huán)泵及相關(guān)管路、疏水?dāng)U容器以及設(shè)計(jì)容量為60%BMCR主蒸汽流量的高、低壓二級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)組成[3]。4臺(tái)汽水分離器布置在鍋爐上方，經(jīng)汽水分離器分離出來(lái)的蒸汽進(jìn)入頂棚包墻系統(tǒng)，然后依次流經(jīng)一級(jí)過(guò)熱器、二級(jí)分隔屏過(guò)熱器和末級(jí)過(guò)熱器，最后由主汽管道引出通過(guò)汽輪機(jī)高、低壓旁路系統(tǒng)排入凝汽器；汽水分離器分離出的水從分離器底部排入儲(chǔ)水箱，再經(jīng)儲(chǔ)水箱下部的爐水循環(huán)泵升壓后與來(lái)自高壓加熱器出口的給水混合，一起輸送至省煤器入口集箱和省煤器內(nèi)重新參與工質(zhì)循環(huán)[4]。

1.2 爐水循環(huán)泵控制邏輯

該機(jī)組采用LUVAK250-300/1型爐水循環(huán)泵。在機(jī)組啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行階段，爐水循環(huán)泵可在啟動(dòng)系統(tǒng)和省煤器及爐膛水冷壁之間建立有效的循環(huán)，減少了能量損失和工質(zhì)損失[5]。

爐水循環(huán)泵最初設(shè)計(jì)的主要控制邏輯如下。

保護(hù)跳閘條件(任何一個(gè)條件滿足)：

1)儲(chǔ)水箱液位低低，延時(shí)5 s；

2)負(fù)荷大于35%BMCR，延時(shí)3 s；

3)電機(jī)溫度高高，延時(shí)3 s；

4)爐水循環(huán)泵出口流量低且最小流量閥未開(kāi)，延時(shí)60 s；

5)爐水循環(huán)泵運(yùn)行60 s后，最小流量閥和泵出口閥均未開(kāi)。 聯(lián)鎖啟動(dòng)條件：任意燃燒器投運(yùn)時(shí)，負(fù)荷小于30%BMCR，延時(shí)3 s。

2 爐水循環(huán)泵跳閘過(guò)程分析

事件1：用主蒸汽流量定義鍋爐負(fù)荷，構(gòu)成爐水循環(huán)泵控制邏輯組態(tài)，引發(fā)設(shè)備跳閘。主蒸汽流量是通過(guò)流經(jīng)汽輪機(jī)的蒸汽流量與流經(jīng)高壓旁路的蒸汽流量之和計(jì)算得到，其中高壓旁路蒸汽流量是通過(guò)高壓旁路閥門的開(kāi)度和蒸汽壓力等參數(shù)換算得來(lái)。

如圖1所示，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，高壓旁路處于自動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)高壓旁路閥門開(kāi)度來(lái)維持沖轉(zhuǎn)壓力恒定，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升至2 416 r/min時(shí)，因主蒸汽壓力波動(dòng)增大，高壓旁路閥門開(kāi)度隨之增大至54.31%位置，此時(shí)流經(jīng)高壓旁路閥門的折算蒸汽流量剛好達(dá)到35%BMCR，引發(fā)爐水循環(huán)泵突然跳閘，進(jìn)而導(dǎo)致省煤器入口給水流量大幅度降低，觸發(fā)鍋爐MFT(main fuec trip)動(dòng)作。

圖1 主蒸汽流量定義鍋爐負(fù)荷方式下機(jī)組運(yùn)行曲線Fig.1 Unit operation curve under the main steam flow defines boiler load mode

事件2：用總?cè)剂狭慷x鍋爐負(fù)荷，構(gòu)成爐水循環(huán)泵控制邏輯組態(tài)，引發(fā)設(shè)備跳閘。如圖2所示，在機(jī)組升負(fù)荷階段，為防止鍋爐在干態(tài)與濕態(tài)之間頻繁切換，需及時(shí)增加制粉系統(tǒng)的燃料量，當(dāng)燃料量增加過(guò)快且達(dá)到鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量對(duì)應(yīng)的總?cè)剂狭康?5%程度時(shí)，引發(fā)爐水循環(huán)泵聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作，設(shè)備跳閘。但由于燃料在爐膛中還未充分燃燒，鍋爐短時(shí)吸收不到足夠的熱量，鍋爐尚未完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換，此時(shí)爐水循環(huán)泵突然跳閘，進(jìn)而導(dǎo)致省煤器入口給水流量大幅度降低，觸發(fā)鍋爐MFT動(dòng)作。

圖2 總?cè)剂狭慷x鍋爐負(fù)荷方式下機(jī)組運(yùn)行曲線Fig.2 Unit operation curve under total fuel defines boiler load mode

3 控制邏輯改進(jìn)

針對(duì)爐水循環(huán)泵試運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員對(duì)爐水循環(huán)泵的控制邏輯進(jìn)行了分析，改進(jìn)建議如下。

1)用機(jī)組的電負(fù)荷代替鍋爐負(fù)荷完成爐水循環(huán)泵控制邏輯組態(tài)。當(dāng)機(jī)組具有一定電負(fù)荷時(shí)可代表鍋爐具備了相應(yīng)的熱量，已進(jìn)入干態(tài)運(yùn)行模式，用此參數(shù)來(lái)聯(lián)鎖保護(hù)停止?fàn)t水循環(huán)泵具有可行性；但當(dāng)發(fā)電機(jī)突然解列或汽輪機(jī)突然跳閘情況下，機(jī)組電負(fù)荷瞬間消失，此時(shí)聯(lián)鎖啟動(dòng)爐水循環(huán)泵是不合理的，鍋爐可能仍處于干態(tài)下運(yùn)行或正轉(zhuǎn)態(tài)中，將引起儲(chǔ)水箱水位的快速下降后又快速上升的劇烈變化，威脅到機(jī)組或設(shè)備的運(yùn)行安全。

2)將原邏輯中負(fù)荷因素對(duì)爐水循環(huán)泵狀態(tài)變化的聯(lián)鎖控制邏輯刪除，避免特殊工況下設(shè)備的錯(cuò)誤啟動(dòng)或停止，其他保護(hù)項(xiàng)目足以保證設(shè)備本體的運(yùn)行安全。在進(jìn)行鍋爐濕態(tài)與干態(tài)間相互轉(zhuǎn)換時(shí)，運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況適時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)或停止?fàn)t水循環(huán)泵。

3)考慮到目前大多數(shù)電廠對(duì)熱工自動(dòng)化控制程度要求較高，特別是具有機(jī)組一鍵啟停功能的電廠，就需要設(shè)置合理的控制邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制。結(jié)合機(jī)組運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，提出使用儲(chǔ)水箱水位與過(guò)熱度的參數(shù)組合來(lái)定義鍋爐狀態(tài)轉(zhuǎn)換的臨界點(diǎn)，相應(yīng)增加“儲(chǔ)水箱水位大于某定值且過(guò)熱度小于0 ℃，延時(shí)3 s” 聯(lián)鎖啟動(dòng)爐水循環(huán)泵以及“儲(chǔ)水箱水位小于某定值且過(guò)熱度大于5 ℃，延時(shí)3 s” 聯(lián)鎖停止?fàn)t水循環(huán)泵的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制，并在后期的試運(yùn)過(guò)程中驗(yàn)證了控制邏輯是正確且合理的。

4 結(jié) 語(yǔ)

爐水循環(huán)泵作為強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的關(guān)鍵設(shè)備，在鍋爐進(jìn)行濕態(tài)與干態(tài)間的轉(zhuǎn)換時(shí)具有重要作用。通過(guò)分析提出：

1)采用鍋爐負(fù)荷參數(shù)或機(jī)組電負(fù)荷參數(shù)來(lái)聯(lián)鎖啟動(dòng)或停止?fàn)t水循環(huán)泵，存在邏輯設(shè)置不合理的情況，特殊工況下會(huì)威脅機(jī)組的運(yùn)行安全；

2)采用儲(chǔ)水箱水位與過(guò)熱度的參數(shù)組合來(lái)聯(lián)鎖啟動(dòng)或停止?fàn)t水循環(huán)泵的邏輯優(yōu)化策略。