1、文章編號： 中圖分類號：TP273 文獻標識碼：B 學科代碼：081101亞臨界火電機組RB控制策略分析及優化高春雨 周倩 楊尚華北電力科學研究院 熱控技術研究所，北京 100045摘要：本文較全面地介紹了亞臨界火電機組RB的控制策略；以某電廠300MW機組為例，系統分析了該機組RB控制策略及難點，提出了相應優化方案，經RB試驗成功證明該方案能使機組在發生輔機故障時穩定快速減負荷，為亞臨界機組RB控制策略設計提供了具有參考意義的理論基礎和實踐經驗，對同類型機組有很好的借鑒意義。關鍵詞：亞臨界、火電機組、RB控制4 / 4RB control strategy analysis and opti

2、mization of sub-critical thermal power unitsGAO Chunyu, ZHOU Qian, YANG ShangNorth China Electric Power Research Institute, Beijing 100045, ChinaAbstract: The paper comprehensive described the sub-critical thermal power units RB control strategy; Take 300MW power plant unit for example, analyse the

3、difficulties of the unit RB control strategy, and present the optimization program be successfully proved that the unit has a steady and rapid load shedding in the RB test. The paper provide comprehensive theoretical and practical base for sub-critical thermal power units RB control strategy and pro

4、blem identification of the sub-critical thermal power units.Key words: Subcritical Unit; Fire-power plant; Run-back control1 引言輔機故障減負荷1（Runback, RB）即當機組發生部分主要輔機故障跳閘，使機組最大出力低于給定負荷時，機組協調控制系統（Coordinated Control System, CCS）能將機組負荷快速降低到實際所能達到的響應出力，并能控制機組在允許參數范圍內的過程。在電網調度及火力發電機組自動控制大量應用的今天，RB控制策略水平直接影響著機

5、組的安全穩定運行，并同時影響著電網的安全運行。因此，RB功能試驗是所有火電機組投產前需要完成的重要涉網試驗，擁有完善RB功能的機組在自動化水平、機組安全穩定運行、輔機故障后系統恢復、維護電網安全穩定等多方面性能均顯著提高。目前，我國火力發電機組分為亞臨界、超臨界和超超臨界三種類型，根據機組運行方式的不同RB控制對象特性及控制策略均有很大不同，因此本文以某火力發電廠300MW亞臨界機組為例專門針對亞臨界汽包爐火電機組的RB控制策略及控制難點進行了分析及優化，試驗證明優化后的RB方案能使機組在發生故障時快速安全減負荷。2 機組概況某火力發電廠300MW機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責任公司生產的亞臨界

6、參數、HG-1025/17.5-YM型控制循環汽包鍋爐，鍋爐型式為型、亞臨界、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、燃煤、固態排渣、汽包爐，配備五臺磨煤機，鍋爐緊身封閉布置，全鋼架懸吊結構；汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的C250/N300-16.7/538/538/0.40型、亞臨界蒸汽參數、一次中間再熱、單軸、二缸雙排汽、單抽供熱、凝汽式機組；機組旁路為ROTORK公司生產的30%高、低壓兩級串聯旁路，所有控制功能納入DCS，閥門電動控制；發電機為哈爾濱汽輪發電機XXX制造生產，型號為QFSN-300-2型，采用水、氫、氫冷卻方式；主蒸汽及主給水系統采用單元制,每臺機組配備1臺100BMC

7、R容量的汽動給水泵和1臺50BMCR容量的電動調速給水泵。一臺汽動給水泵為正常運行，一臺電動調速給水泵作為啟動和備用；DCS為日立H-5000M控制系統。3 RB控制策略機組設計RB邏輯的主要目的是當機組主要輔機發生故障時，為維持鍋爐允許出力, 必須使機組快速自動降負荷，同時保證主要調節系統工作正常，維持機組主要參數在允許范圍內?；痣姍C組2RB類型主要包括送風機RB、引風機RB、一次風機RB、磨煤機RB、給水泵RB等。其中，送、引風RB同側聯鎖跳閘，任意RB均自上而下跳閘磨煤機，因此本機組RB試驗進行了送、引風機RB，一次風機RB和給水泵RB三類。下面分別從本機組RB觸發條件、動作、復位三方面

8、進行介紹。RB觸發條件：機組在協調控制方式，三臺以上磨煤機運行，負荷大于180MW（RB觸發負荷應根據機組單臺輔機最大出力試驗而定），RB功能投入，當單臺輔機故障跳閘時觸發RB。RB觸發動作：協調切至機跟隨方式；磨煤機自上而下跳至保留三臺磨運行；送、引風機RB及一次風機RB壓力控制方式切至定壓方式，給水泵RB切至滑壓方式運行；送、引風RB總燃料指令輸出降至50負荷對應燃料量，降燃料速率為180t/Min，一次風及給水泵RB總燃料指令輸出降至45負荷對應燃料量，降燃料速率為240t/Min；RB過程中運行人員應嚴密監視汽包水位、爐膛負壓及主氣溫等重要參數。RB復位條件：實際負荷小于160MW或R

9、B觸發一分鐘后允許手動復位。4 RB難點及控制策略優化在亞臨界機組中，RB工況下的爐膛壓力和汽包水位是重要的被控對象，也是控制的難點，在RB工況快速減負荷過程中這兩個參數的平穩控制，是RB功能成功的關鍵。由于RB工況和非RB工況被控對象特性有很大不同，因此控制回路PID參數應根據RB與非RB工況設計為變參。RB觸發后應適當加強機主控調節參數，讓調節更為迅速，更利于維持汽包水位穩定。下面對本機組三種RB工況分別進行分析。1. 送風機RB和引風機RB。控制重點是維持爐膛壓力穩定。由于送、引風機聯鎖邏輯中設計有風機跳閘時互為聯跳同側引、送風機邏輯，風量配比合適，從而使 RB觸發時通過跳閘磨煤機快速減

10、負荷對爐膛壓力的影響大為降低，對機組穩定運行影響不大，如圖1所示。總風量控制中設定值函數的選取對RB的成功很關鍵。若選取代表機組負荷的主蒸汽流量或者電負荷作為總風量設定值函數的參量，對機組動態及穩態運行均有益處，機組運行穩定，但RB發生時總風量設定值下降緩慢，使單臺風機動葉開大，配風增多，爐膛壓力會同時波動（機組維持正壓運行時間長），影響機組穩定經濟運行；若選取總燃料量作為總風量設定值函數的參量，在RB發生時總風量設定值動作快速，總風量能很快下降，風機調節裕量增大，有利機組快速穩定，但對機組日常的動態及穩態運行不利（煤質變化引起機組參數波動）。綜上，送、引風RB控制邏輯可優化為：將總風量設定值

11、邏輯設計為正常工況時通過主蒸汽流量給定；RB工況時通過總燃料量給定，需經過一階慣性環節進行合理濾波，如圖2所示總風量設定邏輯。同時要對風機動葉指令限幅，避免過流保護動作，注意平衡指令邏輯造成調節過飽和。圖1 引風機控制邏輯示意圖圖2 送風機控制邏輯示意圖2. 一次風機RB一次風母管壓力在短時間內快速下降，粉管內的大量煤粉無法正常有效吹出，造成爐膛熱負荷瞬間降低，是對爐膛壓力影響最大的RB過程。一次風RB的控制重點在于維持一次風母管壓力的同時穩定爐膛壓力，通過設計一次風動葉超馳開回路和爐膛壓力優降回路解決，如圖3所示優降邏輯。超馳開回路的設定值是負荷的函數，同時對風機動葉指令進行限幅，避免過流保

12、護動作；爐膛壓力優降回路的設定值也是負荷的函數，意在當一次風RB觸發時，優先將引風機動葉超馳下降一定開度，以克服由于爐膛熱負荷降低對爐膛壓力的影響。同時一次風系統的相關聯鎖邏輯要動作正確，設備動作的快速性同樣關鍵，包括冷一次風門、聯絡風門、風機出口擋板、風機動葉等，為維持一次風壓，一次風RB時不聯開聯絡門。如果是軸流風機，注意防止風機失速。如果風機設計裕量小，可考慮增加跳磨臺數，縮短跳磨時間，聯投油槍。圖3 一次風機控制邏輯示意圖3. 給水泵RB本機組給水系統采用一臺100汽動給水泵和一臺50電動給水泵的方式進行控制，啟動及低負荷階段采用電動給水泵給水，高負荷時汽動給水泵投入運行，配有30給水

13、旁路系統。此給水系統只有一種給水泵RB模式，當汽泵跳閘聯啟電泵時，鍋爐給水流量快速下降（相當于100甩負荷），汽包水位也同時快速下降，考慮汽包水容積一定，維持汽包水位異常困難。給水泵RB的控制重點是維持汽包水位，保證給水系統的輸入輸出平衡也即給水流量和主蒸汽流量的平衡。給水泵RB動作時，給水系統輸入輸出嚴重失衡，必須保證汽包的容量（到達汽包水位低保護前的值）滿足給水系統物料不平衡的消耗，汽包水容積一定，縮短物料不平衡時間是給水泵RB成功的關鍵?？紤]以上問題，邏輯優化設計了給水泵RB時自動加勺管功能（電泵特性限制了超馳回路的應用，注意速率和限幅防止過流）、自動投汽包水位自動邏輯功能（給水泵RB時

14、，當汽包水位回到一定范圍，自動投入汽包水位自動）。快速增加給水流量的同時更要兼顧快速減少主蒸汽流量的消耗，機前壓力采取定滑壓邏輯設計，使汽輪機主汽門快速回關，快速降負荷（電泵對汽包壓力高引起上水困難要求不高）。此外還需注意電泵投備用勺管聯啟位置的確定問題，密切關注電泵電流及電泵推力瓦溫度變化，同時增加爐膛壓力優降回路。圖4 給水泵RB邏輯示意圖5 機組RB試驗2011年7月5日6日，分別對#1、#2機組進行了送、引風機，一次風機，給水泵RB試驗。在試驗前，協調控制系統及各分控制系統均經過認真調試，投入生產。自動投入率100%，各模擬量控制系統調節品質優良，經受了生產各種工況的檢驗。下文僅以#1

15、機組試驗為例進行圖例說明。1. 送風機RB和引風機RB11:30運行人員就地按事故按鈕停A送風機，A送風機停后，機組協調控制方式由爐跟機協調自動切至機跟隨方式，機組負荷由289.3MW以360MW/MIN的速度降至150MW，8分鐘后趨于穩定，試驗曲線如圖4。圖4 送、引風機RB趨勢圖(圖中曲線序號與圖下方中文相對應，如曲線1為爐膛負壓值，2為汽包水位三取中值)2. 一次風機RB21:30運行人員就地事故按鈕停A一次風機，A一次風機停后，機組協調控制方式由爐跟機協調自動切至機跟隨方式，機組負荷由299.7MW以480MW/MIN的速度降至160MW，6分鐘后趨于穩定，試驗曲線如圖5。圖5 一次

16、風RB趨勢圖3. 給水泵RB22:25運行人員手動打閘汽動給水泵，機組協調控制方式由爐跟機協調自動切至機跟隨方式，機組負荷由294.3MW以480MW/MIN的速度降至160MW，9分鐘后趨于穩定，試驗曲線如圖6。圖6 給水泵RB趨勢圖在以上各項試驗中，機組始終處于協調運行方式，RB工況無需運行人員進行干預，達到了機組在輔機意外跳閘時自動安全快速減負荷的目的。為機組運行的安全性和穩定性提供了保障，成功完成了試驗。6 結論本文以亞臨界汽包爐機組為例，對RB試驗難點進行了系統分析并提出了控制策略優化方案，優化后的控制策略完善了RB功能，提高了機組自動化水平，使機組在發生輔機故障時能穩定快速減負荷，更好地保障了機組安全穩定運行，并對同類型機組有很好的借鑒意義。參考文