1 000 MW超超临界机组RB控制策略探讨

鲁先超，李华东，朱礼祝，孔庆军

（1. 华能嘉祥电厂，山东 嘉祥 272400；2.山东电力研究院，山东 济南 250002；3.大唐黄岛发电有限责任公司，山东 青岛 266500；4.华能济宁运河发电有限公司，山东 济宁 272057）

0 引言

RB功能就是当发电机组主要辅机故障时，控制系统自动处理事故并快速减负荷的功能。RB功能的可靠性对于防止发电机组灭火、提高电网稳定性有重要意义。特别是新建发电机组，按照原国家电力工业部“火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996年版）及相关规定”以及“火电发电机组启动验收性能试验导则（1998年版）”完成168 h试运后，在半年试生产期间必须进行RB试验，以保证发电机组的安全运行。另外，从发电厂自身的安全性、经济性考虑，在生产运行过程中对于RB功能的实现具有强烈的要求。特别是RB控制功能在超超临界发电机组上的应用，其具体的控制方法有其独特之处。

1 超超临界发电机组RB试验的特点

超超临界发电机组RB功能设计目的是保证重要辅机（空预器、送风机、引风机、一次风机、给水泵、炉水泵、磨煤机等）故障跳闸后，协调控制系统自动快速降负荷至发电机组RB目标值，保证发电机组安全、稳定地运行。其动作的对象是快速切除部分燃料、CCS切至TF方式等，同时要保证炉膛压力、分离器出口温度和主汽温度等重要参数的稳定。

2 超超临界发电机组RB试验方案

2.1 超超临界发电机组RB发生的条件

发电机组负荷大于某一定值，发电机组在协调控制方式，两台辅机同时运行时一台发生故障跳闸。发电机组负荷定值的确认，要同时考虑单侧辅机的最大出力以及锅炉的最低稳燃负荷。如果具备条件，RB试验前最好进行单侧辅机的最大出力试验。另外，考虑到不同辅机故障跳闸引发的RB有可能同时出现，这就要根据单侧辅机的最大出力来确定其优先权，以及由此引发的切除燃料的数量以及时间间隔等问题。

汽动给水泵跳闸一定时间后，电泵未联启，则发生给水泵RB。该时间根据我们的经验设定为5 s。

2.2 协调控制

超超临界发电机组RB发生后，发电机组由原先的CCS方式自动切至TF方式。发电机组的负荷由锅炉侧控制，而汽轮机侧控制发电机组的主汽压力。对于超超临界发电机组来说，考虑到燃水比控制对于分离器出口温度及螺旋管壁温的影响，锅炉侧应该采用闭环控制，来保证燃料与给水流量的匹配。锅炉侧的闭环调节对于超超临界发电机组的给水泵RB尤为重要。

2.3 降负荷速率

对于超超临界发电机组来说，由于超超临界发电机组不存在汽包虚假水位的问题，其RB后的降负荷速率只要考虑与燃料的变化速率相匹配，防止调节过程中出现振荡就可以了。

2.4 主汽压力控制

对于超超临界发电机组RB发生后发电机组主汽压力的控制，一般采用滑压运行方式，并且不能采用汽轮机调节门的禁开逻辑。由于超超临界发电机组不存在汽包虚假水位的问题，因此，其主汽压力的下降速率的设定可以明显快于亚临界发电机组。

对于超超临界发电机组的给水RB要考虑RB动作后给水泵出口压力，以保证上水，防止分离器出口温度和螺旋管壁温超过保护定值而跳机。

2.5 FSSS功能

RB发生后，锅炉侧控制发电机组的负荷，为快速降低发电机组的负荷，要求控制方案中RB发生后，锅炉侧具有快速降低发热量的功能。为此，RB发生后，对于四角切圆的发电机组，FSSS从上往下按照一定的时间间隔，依次切掉部分燃料。对于对冲或“W”火焰的发电机组，FSSS要根据锅炉厂家提供的切燃料的次序，按照一定的时间间隔，依次切掉部分燃料。间隔时间的确定要注意平衡发电机组快速减负荷的要求和防止发电机组燃烧工况剧烈变化之间的矛盾。对于一次风机RB，其切除燃料的时间间隔要大大短于其他工况。

RB发生后发电机组自动投油（或等离子）稳燃，对于发电机组的稳定燃烧以及炉膛压力的控制是非常有利的。

2.6 偏差大切手动

偏差是指系统输出指令与反馈的差值，这个差值要保持在一定的范围内，但在RB时禁止偏差大切手动、禁止小汽轮机转速偏差大切遥控，对于RB试验成功非常重要。

2.7 汽温控制

超超临界发电机组RB发生后，过热汽温和再热汽温同亚临界发电机组一样，也会下降，但是其减温水门的动作不同：1）再热减温水调节门、总调节门关闭；除给水泵RB外，过热减温水调节门、总门不超弛关；再热减温水调节门、总门关闭。

由于超超临界发电机组过热减温水引自进入锅炉的总给水，实质上调整了工质流量在水冷壁和过热器之间的分配比例。减温水量改变了这些中间区段的热量/水量比值，因而区段内工质温度发生相应变化。但因最终进入锅炉的总给水量未改变，燃水比未改变，稳态时锅炉出口过热汽温也不会改变。因此，RB发生后，超超临界发电机组关减温水对于过热汽温的影响是暂态的。给水泵RB发生后，考虑到炉膛燃烧的稳定性，燃料减少的速率必定要小于给水流量减少的速率，过热减温水的切除，有利于控制螺旋管壁温和分离器出口温度。

2.8 出力平衡问题

RB发生后，运行辅机要迅速开大出力，也就是跳闸辅机的部分出力要尽快转移到运行辅机上，必须在运行辅机加指令高限，以防止出现过电流的现象。

对于在其控制回路中具有出力平衡功能的辅机跳闸时，其PID必须加小于50的高限防止出现过饱和现象，影响反向调节的品质。

2.9 CCS与DEH接口

RB发生时，CCS到DEH的开度指令如果是4～20 mA信号，应该屏蔽CCS到DEH的RB指令（开关量）；CCS到DEH的开度指令如果是脉冲信号，可以考虑采用CCS到DEH的RB指令（开关量）。

2.10 煤质校正回路

超超临界发电机组发生RB时，为解决RB发生后，短时间内燃料与给水流量的不完全匹配问题，煤质校正回路要切除或闭锁。

2.11 分离器出口温度控制

超超临界发电机组发生RB时，分离器出口温度校正应先闭锁后放开，以解决RB发生后，短时间内燃料与给水流量的不完全匹配问题，并可以保证RB后期燃水比的控制。

RB发生后，给水流量对于燃料变化控制的滞后时间要大大短于正常控制，在控制逻辑中对于该时间可以通过RB发生信号进行切换。

3 超超临界发电机组RB控制的难点及试验注意事项

3.1 送风机、引风机RB

送风机、引风机互跳对于送引风机RB试验的成功是必要的。所以送风机、引风机RB静态试验时，对送风机、引风机互跳要特别关注。送风对引风的前馈控制，以及控制的强弱在MCS系统调试时一定要匹配好。另外，应该注意送引风机执行器动作速率的匹配。

3.2 一次风机RB

一次风机RB控制的难点在于一次风机的出力大小，一次风机RB时保证一次风压大于跳磨值是一次风机RB成功与否的关键，这对一次风机出口关断门的关断时间提出了严格的要求。

大型发电机组，单台一次风机一般按50%负荷设计。设计容量越大，对实现一次风机RB功能越有利，但对节能不利。风机设计裕度过大，会造成一次风机单耗过大，特别是采取挡板调节时，大量能量白白浪费在风机节流损失上；即使采取变频调速，选用过大的压头和流量裕度，也会造成低负荷时风机运行在风机性能曲线最高点的左侧，导致风机并联困难，两台风机发生“抢风”现象。

一次风机故障跳闸发生RB时，为了防止一次风母管压力严重下降，保证只有1台一次风机运行时，有足够的一次风满足所剩磨煤机能正常运行，关闭同侧空气预热器出口一次风挡板、一次风机出口联络挡板；关闭所跳闸的磨煤机的出口挡板、入口冷、热风挡板。

另外，在炉膛压力允许的范围内，要尽可能的减少跳磨的时间间隔。对于一次风系统漏风严重的发电机组，可以考虑一次风机RB后，减少磨煤机的运行台数。

为保证一次风机RB试验的成功，在征得锅炉厂的书面认可后，可以适当降低一次风压低跳磨的保护定值或者是增加一次风压低延时跳磨。同时，在进行一次风机RB试验时，运行人员要密切注意燃烧状况，如果出现燃烧恶化、断火现象，要果断切除磨煤机，甚至手动MFT，以防事故扩大化。

3.3 给水泵RB

对于超超临界锅炉来说，由于给水泵RB发生后，给水侧控制的任务不是汽包水位，而是分离器出口温度、蒸汽的过热度以及螺旋管壁温，因此，超超临界发电机组给水泵RB的要点是燃水比的控制，即燃料与给水流量的匹配。包含两个方面：一是给水流量对于燃料变化控制的滞后时间要短于正常控制，二是跳磨的时间间隔与给水泵RB后给水流量变化的匹配问题。

小汽轮机的供汽汽源对于超超临界锅炉给水泵RB非常重要，这要分几种具体情况来分析：①小汽轮机采用辅汽供汽；②小汽轮机采用四抽供汽，发生给水泵RB后，四抽压力低，切至高压汽源供汽；③小汽轮机采用四抽供汽，发生给水泵RB后，四抽压力低供汽汽源不切换。对于第1种情况，试验一般能够成功；对于第2种情况，要预防水冲击和小机超速；对于第3种情况，也是试验时遇到的最多的情况，主汽压力的设定曲线是非常重要的，如果试验一次不能成功，要根据试验时的实际情况，对曲线作出调整。另外，在炉膛压力允许的范围内，要尽可能的减小跳磨的时间间隔。另外，在试验过程中如果出现蒸汽过热度过低的情况，在降低给水流量时，要注意防止省煤器入口流量低保护动作。

电泵的热备用对于保证给水泵RB试验失败后发电机组的安全运行是必要的手段。值得注意的是电泵热备用时，其运行信号要强制，并在试验完成后放开。

4 RB试验的数据分析

本文仅对天津北疆电厂1 000 MW超超临界发电机组送、引风机RB、一次风机RB和给水泵RB试验进行数据分析。

4.1 送风机、引风机RB

试验开始前工况：

发电机组负荷921.6 MW，主汽压力25.3 MPa，主汽温度587.8℃，再热蒸汽温度573.4℃，炉膛负压 -121 Pa，给水流量 2 485 t/h，磨煤机 A、B、C、D、E运行。

试验结束时工况：

发电机组负荷549.9 MW，主汽压力16.5 Mpa，主汽温度567.68℃，再热蒸汽温度530.8℃，炉膛负压 107.8 Pa，给水流量 1482.5 t/h，磨煤机 A、B、C运行。

RB发生无大油枪运行，投微油点火油枪，试验曲线如图1所示。

图1 送、引风机RB曲线

4.2 一次风机RB

试验开始前工况：

发电机组负荷907.7 MW，主汽压力25.7 Mpa，主汽温度594.5℃，再热蒸汽温度570.9℃，炉膛负压-52.6 Pa，给水流量 2535.7 t/h，磨煤机 A、B、C、D、E 运行。

试验结束时工况：

发电机组负荷552.9 MW，主汽压力16.2 Mpa，主汽温度539.5℃，再热蒸汽温度521.1℃，炉膛负压-216.2 Pa，给水流量 1 512 t/h，磨煤机 A、B、C运行。

RB发生无大油枪运行，投微油点火油枪，试验曲线如图2所示。一次风压的维持取决于跳磨的时间间隔，执行器的动作时间和系统的严密性，并注意防止爆燃现象的发生。

图2 一次风机RB曲线

4.3 给水泵RB

试验开始前工况：

发电机组负荷911.1 MW，主汽压力25.8 MPa，主汽温度595.8℃，再热蒸汽温度590℃，炉膛负压-102.6 Pa，给水流量 2 450 t/h，磨煤机 A、B、C、D、E运行。

试验结束时工况：

发电机组负荷552.6 MW，主汽压力15.2 MPa，主汽温度562.1℃，再热蒸汽温度 544.0℃，炉膛负压-164.5 Pa，给水流量 1 311.1 t/h，磨煤机 A、B、C运行。

RB发生无大油枪运行，投微油点火油枪，试验曲线如图3所示。超超临界发电机组给水RB试验中，对发电机组安全运行影响最大的参数一般是蒸汽过热度（分离器出口温度或螺旋管壁温），只要蒸汽过热度变化不超出发电机组安全所需要的定值，该试验一般会成功。

超超临界发电机组的蓄热能力明显小于亚临界发电机组；发电机组RB后主汽压力的变化是滑压，发电机组RB后，除了给水流量的调整外，燃料量也要随给水流量以及蒸汽过热度的变化而调整。

图3 给水泵RB曲线

5 结语

RB试验要取得令人满意的结果，试验人员必须熟悉现场的设备状况、运行状况，并针对实际状况，作出具体的方案。试验前的准备工作要细，完成负荷摆动试验、RB静态试验，确认除氧器压力调节回路可靠，并加强与现场运行、检修人员的沟通。