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黃衛(wèi)劍 （1965-）
男，廣東化州人，畢業(yè)于武漢水利電力大學(xué)生產(chǎn)過程及自動化專業(yè)，高級工程師，長期從事電廠生產(chǎn)過程自動化控制系統(tǒng)的開發(fā)研究、調(diào)試、系統(tǒng)優(yōu)化試驗(yàn)、火電廠熱工技術(shù)監(jiān)督等工作。

摘要：介紹了超臨界機(jī)組送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK的主要動作要求，詳細(xì)描述了2次送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)過程及RUNBACK過程中遇到的問題和解決方法，最后給出了一次成功的送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)結(jié)果，并對其結(jié)果進(jìn)行了深入分析。

關(guān)鍵詞：超臨界機(jī)組；送風(fēng)機(jī)；引風(fēng)機(jī)；RUNBACK；試驗(yàn)；動作

Abstract: This paper introduces the main action request of the air feeder and the drawing
 fan of the RUNBACK of the supercritical units , and describes in detail their testing 
procedure, the possible problems and some solutions. Finally, a successful testing example 
is given for the air feeder and the drawing fan of RUNBACK， and testing results are 
analyzed in detail.

Key words: Supercritical unit; Air feeder; Drawing fan; RUNBACK; Experiment; Movement

1 概況

1.1 設(shè)備概況

    珠海金灣發(fā)電有限公司3、4號機(jī)組為上海三大動力廠產(chǎn)生的600MW超臨界燃煤機(jī)組。

    鍋爐型號為SG1910/25.40-M960。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，每爐配6臺磨煤機(jī)（5臺運(yùn)行，1臺備用）。

    鍋爐采用平衡式通風(fēng)系統(tǒng)，每臺鍋爐配備2臺型號為FAF26.6-12.5-1的動葉可調(diào)軸流送風(fēng)機(jī)、2臺型號為AN37e6(V13+4°)的靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)、2臺型號為PAF18-12.5-2動葉可調(diào)軸流式兩級風(fēng)機(jī)。

    汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的引進(jìn)型超臨界凝汽式汽輪機(jī)（N600/24.2/566/566），旁路配置為40％BMCR高壓旁路。

    機(jī)組DCS硬件為上海福克斯波羅有限公司的I/A Series系統(tǒng)，DCS組態(tài)由上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所完成。

1.2 RUNBACK功能概況

    RUNBACK，簡稱RUNBACK，是火電機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷功能^[1][3] 。RUNBACK功能的實(shí)現(xiàn)保障了機(jī)組在高度自動化運(yùn)行方式下的安全性。

    當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于420MW，機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式投入運(yùn)行且機(jī)組RUNBACK聯(lián)鎖開關(guān)已投入的情況下，出現(xiàn)任意一臺送風(fēng)機(jī)（引風(fēng)機(jī)）事故跳閘時(shí)，同側(cè)引風(fēng)機(jī)（送風(fēng)機(jī)）聯(lián)鎖跳閘，并產(chǎn)生送風(fēng)機(jī)/引風(fēng)機(jī)RUNBACK工況。送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK目標(biāo)負(fù)荷400MW，RUNBACK速率150MW/min。

2 送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK過程的主要動作要求^[4][5]

    為使機(jī)組在送、引風(fēng)機(jī)跳閘觸發(fā)RUNBACK后，能快速、穩(wěn)定且全自動降低機(jī)組的出力至相應(yīng)單側(cè)送、引風(fēng)機(jī)允許的最大出力，機(jī)組除設(shè)置了正常的機(jī)爐協(xié)調(diào)控制邏輯外，還設(shè)置了一套輔機(jī)跳閘后機(jī)組快速減負(fù)荷的RUNBACK邏輯。珠海金灣發(fā)電廠3、4號機(jī)組的送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK邏輯按設(shè)計(jì)能達(dá)到以下功能：

    （1）送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK時(shí)機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式自動切換到汽機(jī)跟隨(TF)方式；

    （2）鍋爐主控切至手動，燃料主控輸出按150MW/min的速率減少燃料至送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK目標(biāo)（400MW）對應(yīng)的輸出；

    （3）送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK產(chǎn)生時(shí)，如磨煤機(jī)運(yùn)行臺數(shù)大于或等于5，RUNBACK觸發(fā)后立即聯(lián)跳F磨煤機(jī)，F(xiàn)磨跳閘10秒后聯(lián)跳E磨磨煤機(jī)， 直至剩下4臺磨煤機(jī)運(yùn)行；

    （4）送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK觸發(fā)后主汽壓力控制由滑壓控制模式切換至定壓運(yùn)行模式，當(dāng)主汽壓力大于19.6MPa時(shí)，壓力設(shè)定值跟蹤實(shí)際壓力，主汽壓力小于或等于19.6MPa時(shí)，汽機(jī)通過調(diào)門自動將主汽壓力維持在19.6MPa；

    （5）送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK觸發(fā)后不投油。

3 送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)過程

    由于對機(jī)組RUNBACK功能的重視^[2] ，在機(jī)組第一次大修停機(jī)前，珠海金灣發(fā)電廠要求完成機(jī)組的RB功能試驗(yàn)。2007年11月15日~16日，在珠海金灣發(fā)電廠4號機(jī)組大修停機(jī)前，進(jìn)行了送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK仿真試驗(yàn)和2次送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)。2008年5月31日在吸收和總結(jié)4號機(jī)組RUNBACK試驗(yàn)成功和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，對3號機(jī)組RUNBACK邏輯進(jìn)行全面的檢查和修改，在3號機(jī)組大修停機(jī)前，僅一次就成功完成了3號機(jī)組高負(fù)荷的送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)。這2臺機(jī)組共3次實(shí)際的送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)均在機(jī)組負(fù)荷大于550MW的基礎(chǔ)上進(jìn)行。這3次送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)過程分別介紹如下。

3.1 第1次送/引風(fēng)機(jī)的RUNBACK試驗(yàn)

3.1.1 RUNBACK試驗(yàn)過程

    2007年11月15日12:00:32，機(jī)組負(fù)荷586MW，機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式，B、C、D、E、F共5臺磨煤機(jī)運(yùn)行。運(yùn)行人員就地手動跳閘4A引風(fēng)機(jī)，4A送風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖跳閘，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)RUNBACK信號發(fā)出。RUNBACK觸發(fā)后，機(jī)組切至汽機(jī)跟隨方式—TF方式，最上層磨煤機(jī)F磨煤機(jī)跳閘，A側(cè)送、引風(fēng)機(jī)跳閘后，在調(diào)節(jié)作用下B側(cè)送、引風(fēng)機(jī)出力快速增加，爐膛壓力最低下降至-143.6Pa，后增加至+500Pa不能降下來，但引風(fēng)機(jī)B動葉開度已經(jīng)達(dá)到92%無法再調(diào)節(jié)。在RUNBACK發(fā)生5分鐘、鍋爐燃燒穩(wěn)定后，運(yùn)行人員將送風(fēng)控制切至手動。送風(fēng)控制切手動瞬間，在運(yùn)行的引風(fēng)機(jī)B指令從92%突然下降到46%，爐膛壓力由500Pa迅速上升到2000Pa，運(yùn)行人員手動干預(yù)維持爐膛壓力。這次送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK時(shí)，給水控泵A和給水泵B也跳回到了MEH本地控制方式。

3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析及處理

    （1）給水控制系統(tǒng)跳手動的原因分析及處理

                                     圖1  負(fù)荷設(shè)定原理圖

    進(jìn)行送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)，2臺給水泵汽輪機(jī)何以跳回MEH本地控制方式呢？經(jīng)對RUNBACK過程的記錄曲線分析，發(fā)現(xiàn)RUNBACK觸發(fā)后燃料量設(shè)定值和給水流量設(shè)定值瞬間到達(dá)RUNBACK目標(biāo)對應(yīng)值，其間沒有發(fā)現(xiàn)速率限制的痕跡。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，問題出在負(fù)荷速率限制回路上。圖1是金灣發(fā)電廠3、4號機(jī)組負(fù)荷設(shè)定原理圖，機(jī)組負(fù)荷目標(biāo)與輔機(jī)允許的出力取小值輸入到負(fù)荷速率限制器的目標(biāo)值入口，速率由外部輸入。在協(xié)調(diào)控制方式下，負(fù)荷設(shè)定輸出受負(fù)荷速率限制，在非協(xié)調(diào)控制方式下，負(fù)荷速率限制器處于跟蹤狀態(tài)，速率限制器出口值跟蹤速率限制器入口值。RUNBACK觸發(fā)后，機(jī)組控制方式切換至汽機(jī)跟隨方式，負(fù)荷速率限制器處于跟蹤狀態(tài)，負(fù)荷設(shè)定瞬間到達(dá)RUNBACK目標(biāo)值，給水流量目標(biāo)值超過500t/h的突變引起MEH轉(zhuǎn)速目標(biāo)值超過1000r/min的突變，MEH轉(zhuǎn)速設(shè)定值與轉(zhuǎn)速反饋值偏差大，2臺小汽機(jī)均跳出到MEH本地控制方式。查明原因后，在機(jī)組負(fù)荷速率限制器原來跟蹤條件再與上非RUNBACK條件，解決了RUNBACK后負(fù)荷設(shè)定不受負(fù)荷速率限制的現(xiàn)象。

    （2）B 送風(fēng)機(jī)切手動后爐膛壓力大幅升高的原因分析

    檢查本次試驗(yàn)出現(xiàn)意外的原因，是由于送風(fēng)控制系統(tǒng)到引風(fēng)控制系統(tǒng)的前饋函數(shù)輸入引用的是送風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)器的輸出所致。為克服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)和動作靈敏度的不一致性和保證兩臺送風(fēng)機(jī)的出力與送風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸出平衡，金灣電廠3、4號機(jī)組采用積分器作為具有兩個或兩個以上執(zhí)行機(jī)構(gòu)的出力平衡控制器，當(dāng)一臺設(shè)備出力降低時(shí)，另一臺設(shè)備的出力會自動增加，以保證各臺設(shè)備出力與上級來的指令保持平衡，圖2是送風(fēng)機(jī)動葉平衡及跟蹤回路方框圖：在2臺送風(fēng)機(jī)均投自動的情況下，2臺送風(fēng)機(jī)動葉反饋的平均值最終與風(fēng)量調(diào)節(jié)器輸出平衡。當(dāng)送風(fēng)機(jī)A跳閘后，送風(fēng)機(jī)A動葉聯(lián)鎖關(guān)小至0%，在平衡回路的作用下，積分器輸出迅速上升，送風(fēng)機(jī)B的動葉開度在1分鐘內(nèi)開大至上限值92%，送風(fēng)至引風(fēng)前饋的輸出AFD也增加至92%以上，引風(fēng)機(jī)B動葉開度也由于引風(fēng)機(jī)B的跳閘而開大到上限92%，送風(fēng)前饋的變化對引風(fēng)回路無影響，但這時(shí)2臺送風(fēng)機(jī)動葉開度的平均值為送風(fēng)機(jī)B動葉開度的一半，即46%。當(dāng)2臺送風(fēng)機(jī)全切手動后，風(fēng)量調(diào)節(jié)器和出力平衡回路中的積分器的輸出跟蹤兩臺送風(fēng)機(jī)動葉的平均值，所以引風(fēng)前饋的輸出值也由92%突變?yōu)?6%，這個變化對2臺處于手動狀態(tài)的送風(fēng)機(jī)已無影響，但對于還處于自動狀態(tài)的引風(fēng)機(jī)B則有影響，引風(fēng)機(jī)B動葉出現(xiàn)突關(guān)、造成爐膛壓力突然升高的現(xiàn)象。

    通過對邏輯的分析，將送風(fēng)控制到引風(fēng)控制前饋信號的引用源由圖2的積分器的輸出，改為2臺送風(fēng)機(jī)動葉開度的平均值，即加法器輸出，消除了這個隱患。

                                  圖2   送風(fēng)機(jī)動葉平衡及跟蹤回路方框圖

3.1.3 第二次送風(fēng)機(jī)/引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)

    （1）試驗(yàn)過程

    2007年11月16日9時(shí)53分，運(yùn)行人員手動停A送風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)A聯(lián)鎖跳閘，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)RUNBACK信號發(fā)出。這次送/引風(fēng)機(jī)RUNBACK過程中燃煤流量很快從215 t/h下降到58 t/h左右，最后被運(yùn)行人員搶回。

    （2）試驗(yàn)結(jié)果分析

    本次試驗(yàn)出現(xiàn)異常的原因是這次RUNBACK前，為防止RUNBACK跳磨后其它磨煤機(jī)煤量往上波動，組態(tài)人員將RUNBACK觸發(fā)后30秒內(nèi)燃料調(diào)節(jié)器輸出跟蹤各給煤機(jī)轉(zhuǎn)速平均值導(dǎo)致的：由于RUNBACK觸發(fā)后，一臺磨煤機(jī)跳閘，煤量突然減少，導(dǎo)致燃料調(diào)節(jié)器輸出進(jìn)一步減小，燃料調(diào)節(jié)器輸出的減小，又導(dǎo)致實(shí)際燃料量減小，造成燃料量反復(fù)降低，直到燃料量輸出至各臺磨煤機(jī)的最小煤量值。

    后將邏輯由“RUNBACK觸發(fā)后30秒內(nèi)燃料調(diào)節(jié)器輸出跟蹤給煤機(jī)平均轉(zhuǎn)速”修改為：“RUNBACK觸發(fā)后30秒內(nèi)，禁止燃料量調(diào)節(jié)器輸出增加”，有效避免了RUNBACK跳磨后其它磨煤機(jī)煤量向上突變的現(xiàn)象。

3.1.4 3號機(jī)組送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)結(jié)果

    在充分吸收4號機(jī)組RUNBACK試驗(yàn)過程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后，對3號機(jī)組RUNBACK邏輯進(jìn)行了認(rèn)真的檢查和細(xì)致的修改。2008年3號機(jī)組大修完畢進(jìn)行了3號機(jī)組送、引風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷RUNBACK試驗(yàn)，整個試驗(yàn)一次成功，取得了良好效果。現(xiàn)將本次送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果介紹如下：

    2008年5月31日11:59:39，機(jī)組負(fù)荷605MW，A、B、C、D、E共5臺磨煤機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行人員在操作員站上手動跳閘A引風(fēng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)A聯(lián)鎖跳閘，引風(fēng)機(jī)RUNBACK和送風(fēng)機(jī)RUNBACK信號發(fā)出，RUNBACK目標(biāo)400MW。RUNBACK觸發(fā)后，E磨煤機(jī)聯(lián)鎖跳閘，控制系統(tǒng)方式切換及顯示正確。

    RUNBACK觸發(fā)后，送、引風(fēng)機(jī)及爐膛壓力的變化情況如圖3所示：送風(fēng)機(jī)A和引風(fēng)機(jī)A跳閘后，送風(fēng)機(jī)B和引風(fēng)機(jī)B動葉迅速往上開大到上限90%，而送風(fēng)機(jī)A和引風(fēng)機(jī)A動葉按照100%/min的速率由58%左右關(guān)到0%。由于引風(fēng)機(jī)B動葉往上開比送風(fēng)機(jī)B動葉往上開遲緩，爐膛壓力由-160Pa開始出現(xiàn)一小波上升，其最大值上升至+200Pa。后因磨煤機(jī)E跳閘，爐膛壓力降低至-100Pa后回穩(wěn)至+260Pa，維持了40秒，因運(yùn)行人員手動調(diào)整一次風(fēng)，爐膛壓力維持在360Pa直到RUNBACK復(fù)位。

    RUNBACK過程中，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的變化情況如圖4所示：鍋爐主控輸出由76%下降至45.6%穩(wěn)定值。RUNBACK開始初段，由于主汽壓力高于19.6MPa，主汽壓力設(shè)定跟蹤主汽壓力實(shí)際值下滑，汽機(jī)調(diào)門不動作；RUNBACK發(fā)生3分鐘后，主汽壓力下降至19.6MPa，汽機(jī)調(diào)門參與壓力調(diào)節(jié)，汽機(jī)主控輸出由93.5%經(jīng)2.5min左右下降至穩(wěn)定值60.7%，主汽壓力最低下降至18.22MPa后回升至穩(wěn)定值。RUNBACK后，機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力、鍋爐主控輸出、汽機(jī)主控輸出等不到6分鐘重新達(dá)到新的穩(wěn)定工況。

    RUNBACK過程的其它參數(shù)如主汽溫、再熱汽溫、給水流量、風(fēng)機(jī)電流等也控制在較好的范圍內(nèi)。

    本次送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)完全成功。

                                圖3   RUNBACK過程中送、引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的變化

    1：送風(fēng)機(jī)B動葉開度      2：引風(fēng)機(jī)B動葉開度

    3：引風(fēng)機(jī)A動葉開度      4：送風(fēng)機(jī)A動葉開度

    5：爐膛壓力             6：引風(fēng)調(diào)節(jié)器輸出

                                圖4   RUNBACK過程中協(xié)調(diào)及主要參數(shù)變化過程

      1：汽機(jī)主控輸出    2：負(fù)荷設(shè)定    3：機(jī)組負(fù)荷    4：主汽溫度

      5：主汽壓力設(shè)定    6：主汽壓力    7：鍋爐主控輸出

4 結(jié)束語

    送、引風(fēng)機(jī)故障跳閘是火電機(jī)組運(yùn)行過程中的一種常見故障現(xiàn)象，因此，送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)的成功，極大地提高了機(jī)組的安全運(yùn)行性能。同時(shí)，送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)的難度較給水泵RUNBACK試驗(yàn)和一次風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)低，在進(jìn)行給水泵RUNBACK和一次風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)前，最好先完成送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)，送、引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)的成功，可為后續(xù)的RUNBACK試驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。


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