辅机故障减负荷局部控制逻辑设计与仿真

康立杰，陈伟，梁伟平，马平

（1.华北电力大学自动化系，河北保定 071003；2.北京电研华源电力技术有限公司，北京 102200）

辅机故障减负荷局部控制逻辑设计与仿真

康立杰1，陈伟2，梁伟平1，马平1

（1.华北电力大学自动化系，河北保定 071003；2.北京电研华源电力技术有限公司，北京 102200）

秦皇岛热电厂320MW燃煤机组一次风机辅机故障减负荷设计中，出现了辅机故障减负荷信号动作后不能顺序停运磨煤机的问题，针对这一问题进行了改进设计。在磨煤机运行的各种情况下，用MATLAB仿真软件对所设计的改进方案进行仿真试验，试验结果表明，改进后的设计方案能够满足机组在辅机故障减负荷时的要求，可以保证机组安全、稳定运行。

辅机故障减负荷；磨煤机；仿真试验；设计；MATLAB仿真软件

1 问题的提出

辅机故障减负荷（RB）功能为：当机组带80%以上负荷运行时，在重要辅机（如送风机、引风机、一次风机和给水泵）有1台事故跳闸（或汽动给水泵跳闸，备用电动给水泵未能联锁自投）的情况下，控制机组快速将负荷减少到单侧辅机运行所能承受的目标值（约50%负荷）［1-2］；同时对给水、燃烧、减温等自动调节系统进行相应的快速调整，使水位、汽压、汽温等重要参数维持在允许的变化范围内。机组在该辅机跳闸后，在允许负荷范围内继续稳定运行。RB功能是机组实现单元机组集中控制，提高自动化水平的标志，是减少人为操作错误造成机组停运的技术保障，对保证机组安全、稳定运行具有重要意义［3-5］。

秦皇岛热电厂＃3机组为320MW抽汽供热机组，其锅炉为亚临界、采用强制循环、一次再热、平衡通风、正压直吹制粉、四角切圆、同心反切燃烧类型。汽轮机为中间再热、单轴、双缸双排汽凝汽式，其额定进汽参数为16.7MPa／538℃／538℃。在设计该厂＃3机组的协调控制系统（CCS）、电池管理系统（BMS）以及数字式电液调节系统（DEH）时均考虑了RB功能。当机组负荷大于80%且协调控制系统投入时，运行人员可选择将RB功能投入［5］。

在一次风机跳闸的RB逻辑设计中，顺序切除磨煤机投运油枪控制尤为重要，因为它不仅影响锅炉的安全燃烧，同时也影响磨煤机的安全运行。跳闸磨煤机投运油枪的控制逻辑具有2种结构：（1）自上而下（或相反）依次切除相应的磨煤机，需要时判断底层（或顶层）磨煤机是否运行后投运相关油枪；（2）根据运行磨煤机组合关系保留相邻磨煤机运行，需要时投运相关油枪。跳闸磨煤机的间隔时间比一次风机及给水泵RB的切磨煤机间隔时间短。该厂＃3机组配备6台磨煤机（5台运行，1台备用），在RB发生后保留底层3台磨煤机（即A磨煤机、B磨煤机、C磨煤机）运行，同时按照磨煤机的运行状况快速投运相关油枪［6-7］，该系统属于自上而下依次切除相应的磨煤机，跳闸磨煤机回路的目的是为了快速减负荷。为防止磨煤机堵塞而危及设备安全，当辅机跳闸信号动作后，必须保证有1台磨煤机立即停运，然后再按规定顺序跳闸磨煤机（以下简称跳磨），才能保证负荷能够快速降至机组RB目标负荷，以保证机组安全、稳定运行［8］。

2 RB设计存在的问题与改进方案

2.1 原RB跳磨设计存在的问题

在原系统中，当RB信号动作时，若F，E，D，C，B，A磨煤机均为运行状态，则可以及时地跳第1台磨煤机即F磨煤机，若F磨煤机未运行，则第1台磨煤机为E磨煤机，E磨煤机将会延时10 s后才能停止运行，而不能立即停运，这样很有可能会出现磨煤机堵塞现象，给生产带来危险，这是不允许的。原控制系统设计逻辑图如图1所示。

图1 原跳磨逻辑

2.2 改进方案

为了避免堵塞磨煤机，当辅机跳闸信号动作后，可立即停运最上层磨煤机，快速降负荷至机组RB目标负荷，保证机组安全稳定运行，重新设计了RB跳磨的控制逻辑，如图2所示。

图2 改进后的跳磨逻辑

该方案的设计是考虑了当有RB信号动作时，可及时地跳第1台磨煤机（不管第1台磨煤机是F磨煤机、E磨煤机还是D磨煤机），以免发生堵塞磨煤机事故。同时也可以保证按F磨煤机→E磨煤机→D磨煤机的顺序依次停运。

3 仿真研究

3.1 设计原理

RS触发器具有保持功能，当有脉冲信号时，代表相应的磨煤机处于运行状态。为保证机组安全稳定运行，底层3台磨煤机不能跳闸，RB动作后只跳闸F磨煤机、E磨煤机和D磨煤机。设计原理如图3所示。

（1）当脉冲信号1、脉冲信号2、脉冲信号3都作用时，代表F，E，D磨煤机均处于运行状态。当RB跳磨指令动作后，F磨煤机立即停运不会延时，然后延时10 s后跳E闸磨煤机，再延时10 s后跳闸D磨煤机，按F磨煤机→E磨煤机→D磨煤机顺序依次跳闸。

图3 设计原理图

（2）当脉冲信号1没有作用，只有脉冲信号2和脉冲信号3时，代表F磨煤机处于停运状态，只有E煤机磨和D磨煤机运行。当RB跳闸磨煤机指令动作后，E磨煤机会立即停运不会延时，然后延时10 s后跳闸D磨煤机。

（3）当脉冲信号1、脉冲信号2都没有作用，只有脉冲信号3时，代表F磨煤机、E磨煤机都处于停运状态，只有D磨煤机运行。当RB跳闸磨煤机指令动作后，D磨煤机会立即停运不会延时。

3.2 应用MATLAB软件进行仿真试试验

应用MATLAB软件对所做的设计进行仿真试验，验证当RB跳闸磨煤机指令动作后，在磨煤机运行的各种情况下，都可以立即跳闸第1台磨煤机，保证负荷能够快速降至机组RB目标负荷，确保机组可以安全、稳定运行。仿真结构图如图4所示。

（1）当脉冲信号1、脉冲信号2和脉冲信号3都作用时仿真结果如图5所示。

图4 仿真结构图

图5 第1种情况下的仿真结果

从图5可以看出，RB跳闸指令动作后，F磨煤机立即跳闸，没有延时，然后延时10 s按F磨煤机、E磨煤机、D磨煤机顺序依次跳闸。

（2）当脉冲信号1没有作用，只有脉冲信号2和脉冲信号3时，仿真结果如图6所示。

图6 第2种情况下的仿真结果

从图6中可以看出，RB跳闸指令动作后，因F磨煤机未启动，故第1台为E磨煤机，E磨煤机立即跳闸，没有延时，然后延时10 s后D磨煤机跳闸。

（3）当脉冲信号1、脉冲信号2都没有作用，只有脉冲信号3时，仿真结果如图7所示。

图7 第3种情况下的仿真结果

从图7中可以看出，RB跳闸指令动作后，因为F磨煤机、E磨煤机均未启动，故第1台为D磨煤机，D磨煤机立即跳闸，没有延时。

4 结论

通过仿真结果可以看出，改进后的RB跳闸磨煤机逻辑可实现RB信号动作，立即停运最上层磨煤机，然后顺序跳闸磨煤机，这样可以有效防止磨煤机堵塞，使负荷能够快速降至机组RB目标负荷，以保证机组安全、稳定运行。改进后的设计方案已应用在现场实际中，并成功通过了一次风机RB试验，

且试验完全满足DL／T 1213—2013《火力发电机组辅机故障减负荷技术规程》中对一次风机RB的试验要求。

［1］朱北恒.火电厂热工自动化系统试验［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［2］陆梁.辅机故障快速减负荷调试方案的改进及应用［J］.电力与能源，2013，34（3）：254-258.

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［5］朱北恒.RB控制技术试验研究［J］.中国电力，2004，37（6）：67-70.

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（本文责编：王书平）

TK 323：TK 223.25

：B

：1674-1951（2015）01-0016-03

康立杰（1989—），女，河北承德人，在读硕士研究生，从事发电厂生产过程自动化方面的研究（E-mail：tanhuahenmei＠163.com）。

陈伟（1986—），男，河北承德人，工程师，从事自动化在智能电网与工业控制中的应用方面的工作。

梁伟平（1963—），男，河北承德人，副教授，硕士研究生导师，从事火力发电厂电动机调速技术节能改造、热工控制系统结构及参数优化、智能控制方面的教学和应用研究工作（E-mail：lwp-123a＠vip.sina.com）。

马平（1961—），女，湖南长沙人，教授，硕士研究生导师，从事过程控制、火电厂单元机组控制和优化、计算机原理及应用等方面的教学和研究工作（E-mail：maping2067＠163. com）。

2014-05-13；

2014-08-29