RB试验控制策略研究

陈宝林，华 山，陈 勇，刘立衡

(国电科学技术研究院，南京 210031)

0 引言

RB试验是在锅炉重要辅机设备出现故障，锅炉最大出力低于给定功率时，控制系统自动、快速、平稳的将机组负荷降低到实际所能达到的相应出力，并保证燃烧的稳定，控制机组在允许参数范围内继续运行[1]。机组RB功能的实现，对火电站而言，可避免辅机跳闸时因手动处理不及时而引发机组解列等事故，降低了因停机造成的经济损失和安全事故概率。对电网侧而言，可减弱对电网的冲击，意义重大。

1 机组概况

国电肇庆电厂2号机组锅炉选用东方锅炉股份有限公司（东锅）生产的DG1150/25.4－Ⅱ2型锅炉。本锅炉为超临界参数变压运行的直流锅炉、一次再热、平衡通风、露天布置、单炉膛、尾部双烟道；采用烟气挡板调节再热汽温，固态排渣、全钢架结构，前后墙对冲燃烧方式的全悬吊结构∏型锅炉；采用等离子方式点火，分别在前、后墙底层各配备1套等离子，5台磨煤机，4台运行，1台备用。汽轮机选用东方汽轮机有限公司生产的C350/284-24.2/1.35/566/566型汽轮机。本汽轮机为是超临界、一次中间再热、单轴、高中压分缸、三缸双排汽、抽汽凝汽式汽轮机。该厂分散控制系统系统采用北京国电智深控制技术有限公司的EDPF-NT+分散控制系统。控制系统控制功能有：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、燃烧器管理系统（BMS）、顺序控制系统（SCS）等等，另设公用网、远程柜。

针对该机组的RB试验包括磨煤机RB（单台、两台）、引/送风机RB、给水泵RB和一次风机RB。

2 RB试验存在的风险及合格标准

RB试验风险较大，在试验过程中容易出现诸如炉膛负压超限、汽包水位超限、辅机过负荷、一次风压低、启动给水泵起源失压等危险情况，从而造成全燃料丧失(MFT)，造成停机停炉。

合格的RB试验基本过程如下：RB发生后机组协调方式切除，机组采用机跟炉方式运行，汽机主控调节压力，压力设定值按预先设定的压力曲线逐渐减小，锅炉主控自动切除，输出跟随实际燃料量，负荷按一定速率逐渐减少至目标负荷[2]。

在此过程中，机组运行状况有如下几个特征：

1）从当前负荷减到RB目标负荷基本自动完成，无人工干预或较少。

2）RB过程中主要控制参数（机组负荷、主汽压力、炉膛负压、给水流量汽包水位、一次风压、燃料量等）变化平稳、没有大的振荡。

3）机组负荷快速平稳达到目标值动作。

4）主汽温度和水冷壁、过热器壁温不超温，主、再热蒸汽降温幅度、速率不超标。

3 逻辑设计

RB试验的逻辑实现主要是通过MCS系统和BMS系统来实现的。具体包含如下几个方面：

1）RB回路须计算不同RB工况发生时的燃料目标值，需通过辅机最大出力试验确定，在多台辅机发生跳闸时，取跳闸后剩余辅机的最小出力折算相应的燃料目标值。

2）不同辅机RB后负荷下降速率不同，应根据具体情况分别设定。

3）RB发生后，机组由协调方式切换至汽机跟随方式，汽机主控自动，输出闭锁升降30s后自动调节压力，并设计相应的跟随逻辑，防止RB结束后运行切换产生扰动。

4）RB工况下滑压控制曲线和速率设计。RB工况下的滑压曲线应比正常工况下更为平缓，有利于控制汽机调阀的关闭速度，可使功率下降较快，并利于主蒸汽压力的稳定。此外，不同辅机RB应设计不同的压力变化速率。

5）引/送风机的平衡控制。采用引/送风机跳闸联锁跳闸同侧引/送风机，引/送风机通过平衡逻辑，迅速增加出力，维持炉膛负压和风量[3]。

6）燃料主控逻辑。RB发生后，非磨煤机RB工况下，跳磨煤机后，闭锁剩余磨煤机输出15s钟后，转入自动控制方式。磨煤机RB发生后，所有给煤机变频切为手动并保持当前给煤量，启动等离子点火或油枪稳燃。

7）前馈逻辑的设计。磨煤机RB和给水泵RB中，为防止炉膛压力负压波动较大，将磨煤机跳闸台数折算为一定的开度，作为炉膛负压控制回路的前馈。为防止一次风压力过高将磨煤机跳闸台数折算为一定的开度作为一次风压控制回路的前馈。一次风机RB中，为防止炉膛负压的波动，在炉膛负压控制系中，设计了相关前馈信号，来维持路负压的稳定[4]。

8）引/送风机RB、给水泵RB和一次风机RB中，为了使控制系统能及时调节，设计了防止积分饱和的控制逻辑。

9）RB发生时屏蔽相关控制系统（引风、送风、给水和一次风压控制系统等）偏差报警功能，避免自动控制系统在可控工况下切入手动[5]。

10）不同辅机RB发生时，跳闸磨煤机的时间间隔不同，其中一次风机RB跳磨时间设置为最短。

11）RB发生，按一定时间间隔启动等离子稳定燃烧。

12）RB发生2min内保持中间点温度控制器输出不变，而后继续调节。

13）非给水泵RB工况，须限制给水流量的降低速率和最低值。

4 正式试验前的条件准备

为了确保试验成功，正式试验前应完成如下几项工作。

1）RB控制逻辑修改完毕后，在机组停机检修时，应进行RB静态试验，静态试验中辅机打试验位，通过静态试验研判预先设计逻辑动作的正确性。

2）在机组运行时，且协调控制系统已投入的前提下应进行主汽压力扰动试验、炉膛压力扰动试验、给水流量扰动试验等。

3）进行变负荷试验，考察协调控制系统的调节品质。通过阶跃扰动试验和负荷拉动试验，加深对机组性能了解，从而对调节品质不佳的子系统进行调整。

4）应对RB试验涉及所有辅机进行最大出力试验，包括引风机、送风机、一次风机、电动给水泵，从而对辅机RB发生的目标负荷做出准确设定。

5）锅炉炉膛安全监视保护FSSS、汽机保护、发电机保护等主保护投入，且动作正确可靠。

5 正式试验

RB试验顺序原则上是先易后难，通过先前风险相对较低的辅机试验可以获得对控制系统后续调整的参考。一般顺序是先做磨煤机RB，磨煤机RB试验可以考察其跳闸对炉膛负压调节、主汽压力、主汽温度、给水流量等参数的影响，特别是对炉膛负压的影响。其次为引/送风机RB、给水泵RB。一次风机单侧跳闸后，会造成一次风的大量流失，会给炉膛负压造成较大的冲击，影响机组的整体稳定性[6]，一般放在最后进行。

5.1 单台磨煤机RB

2013年7月30日20时22分进行了单台磨煤机RUNBACK试验。单台磨煤机RB目标压力20MPa，滑压速率为0.4MPa/min。试验前机组负荷300MW，控制方式为协调模式，主汽压力为23.8MPa，A、B、D、E四磨运行。

20时22分，运行人员就地事故按钮拍停磨煤机B，触发磨煤机RB，A、D、E磨切手动保持原煤量。机组总给煤量由138t/h，瞬间降至103t/h。机组由CCS方式切换为TF方式，主汽压力按0.4MPa/min速率朝20MPa目标压力滑压。机主要参数变化见表1所示。

表1 单台磨煤机RB工况时机组主要参数情况Table 1 The main parameter of single coal mill RB operation condition

5.2 两台磨煤机RB

试验前设置参数为：2台磨煤机RB后目标压力18Mpa，滑压速率为0.5MPa/min。

表2 两台磨煤机RB工况时机组主要参数情况Table 2 Main parameters of the unit two sets of coal mill RB conditions

表3 引风机机RB工况时机组主要参数情况Table 3 The main parameters of the unit of wind machine RB conditions

2013年7月31日00时06分进行了两台磨煤机RUNBACK试验。试验前机组负荷301MW，控制方式为协调模式，主汽压力为24.7MPa，A、B、D、E四磨运行。

00时06分，运行人员就地事故按钮拍停磨煤机B，触发磨煤机RB，A、B、E磨切手动保持原煤量，约40s后拍停磨煤机D。机组总给煤量由132t/h，降至79t/h。机组由CCS方式切换为TF方式，主汽压力按0.5MPa/min速率朝18MPa目标压力滑压。

试验过程中机组主要参数变化见表2所示。

5.3 引风机RB

2013年8月3日12时15分分进行了引/送风机RUNBACK试验。试验前设置参数为：引/送风机RB后目标压力17Mpa，滑压速率为0.6MPa/min，目标煤量：85t/h。机组负荷318MW，控制方式为协调模式，主蒸汽压力为24.1MPa，A、B、D、E四磨运行。

12时15分，运行人员就地事故按钮拍停引风机B，送风机B联停，触发引风机RB及送风机RB，联锁跳闸D磨煤机。A引风机动叶超驰开至80%，A送风机动叶超驰开至70%。机组由CCS方式切换为TF方式，主汽压力按0.6MPa/min速率朝17MPa目标压力滑压。

表4 给水泵RB时机组主要参数情况Table 4 The main parameters of feed water pump of RB unit

表5 一次风机RB时机组主要参数变化情况Table 5 Changes of main parameters of the unit of a wind turbine RB

试验过程中机组主要参数变化见表3所示。

5.4 给水泵RB

给水泵RB中应特别注意设置小汽机允许最高转速和转速变化率，防止小汽机超速跳闸，同时应保证汽泵的汽源压力，防止汽动给水泵出力降低。

2013年8月3日16时20分进行了给水泵RUNBACK试验。试验前设置参数为：给水泵RB后目标压力15Mpa，滑压速率为1.0MPa/min；目标煤量72t/h。机组负荷318MW，控制方式为协调模式，主汽压力为23.8MPa，A、B、D、E四磨运行。

16时20分，运行人员就地事故按钮拍停给水泵B，触发给水泵RB，联锁跳闸D磨煤机，3s后联锁跳闸B磨煤机。A给水泵目标转速超驰至5800rpm。机组由CCS方式切换为TF方式，主汽压力按1.0MPa/min速率朝15MPa目标压力滑压。

试验过程中机组主要参数情况见表4所示，图1为主要参数曲线。

图1 给水泵RB时机组主要参数曲线情况Fig.1 Curve of main parameters of feed water pump RB

图2 一次风机RB时机组主要参数曲线Fig.2 The main parameters of the unit curve of a wind turbine RB

5.5 一次风机RB试验

一次风机RB中，为了防止炉膛负压超下限MFT及全炉膛无火MFT，磨出口门、一次风机出口门、联络门以及空预器入口一次风挡板应迅速关闭[7-10]。同时，尽快提高运行一次风机单机出力，加快导叶或变频的上升速率。

8月4日11时38分进行了一次风机RUNBACK试验。试验前设置参数为：一次风机RB后目标压力15MPa；滑压速率为0.8MPa/min；目标煤量：76t/h。

机组负荷为320MW，控制方式为协调模式，主汽压力为24.3MPa，A、B、D、E四磨运行。

11时38分，运行人员就地事故按钮拍停一次风机B，触发一次风机RB，联锁跳闸D磨煤机，3s后联锁跳闸B磨煤机。一次风机A变频超驰至48Hz。机组由CCS方式切换为TF方式，主汽压力按0.8MPa/min速率朝15MPa目标压力滑压。

试验过程中机组主要参数情况见表5所示，图2为主要参数曲线。

6 结语

RB试验通过协调控制系统、顺序控制系统、相关子系统等的协同作用，在机组锅炉侧辅机出现故障时，将机组负荷降低到实际所能达到的相应出力并保证燃烧稳定。基于电网及电厂高度安全性及经济性的要求，RB功能成为机组正常运行不可或缺的部分。为了减小RB试验过程的风险，提高RB试验的成功率，试验前应进行负荷变动、子系统阶跃及辅机最大出力等试验，了解机组特性。此外，在逻辑修改完毕后，应进行静态试验确定逻辑动作的准确性。最后在试验次序上应遵循先易后难的原则，对试验过程中注意风、煤、水变化的合理匹配，确保试验成功。

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