1 000 MW机组给煤机运行中的异常分析及处理

摘 要：某厂制粉系统采用的是正压直吹式制粉系统，对于直吹式制粉系统而言，当任意一台磨煤机或给煤机解列或故障时，都将直接影响锅炉的负荷，对机组运行的可靠性产生影响。现对给煤机运行中出现的一些异常进行分析，总结了处理过程中的相关经验，并进行了相应改进。

关键词：1 000 MW机组;给煤机;控制逻辑;低电压穿越

中图分类号：TM621    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2022）12-0068-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.12.019

0    引言

对于正压直吹式制粉系统，给煤机运行状况的正常与否，给煤是否稳定可靠都直接关系到机组的安全稳定运行[1]。在给煤机正常运行过程中，其可靠运行主要受到来煤的品质、设备的可靠程度、电源的稳定供电以及监盘人员调整等因素影响。本文对给煤机运行中，给煤机运行信号消失、给煤机煤量突升造成机组CCS跳闸、特殊工况下触发的控制逻辑以及给煤机电源问题等异常情况进行分析，总结经验，以提高给煤机运行的稳定性，对于火电厂的安全稳定运行有着极其重要的意义。

1    机组简介

某厂1 000 MW燃煤发电机组，采用上海锅炉厂引进Alstom-Power Boiler Gmbh公司技术制造的塔式锅炉，为超超临界参数、直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、切圆燃烧方式塔式锅炉，型号为SG-3040/27.56-M538。制粉系统为中速磨煤机一次风正压直吹式制粉系统，配置6台CS2036HP型电子称重式给煤机、6台HP1163中速磨煤机，1台给煤机对应1台磨煤机，给煤机采用变頻器进行调速。

厂用电系统：机组正常运行时，6 kV-22、23段由#13机A高厂变供电，6 kV-24、25段由#13机B高厂变供电，6 kV-26、27段由#14机A高厂变供电，6 kV-28、29段由#14机B高厂变供电。#07高备变作为#13、#14机高厂变事故备用电源。

2    给煤机运行中的异常

2.1    给煤机运行信号消失

现象：

（1）报警光字牌“给煤机F跳闸”红色报警来;

（2）制粉系统总貌画面F给煤机煤量按每秒2.5 t/h的速率减少直至0;

（3）锅炉总煤量先下降后上升;

（4）F磨煤机各项参数保持不变（说明实际F给煤机的煤量未发生变化）;

（5）其余4台磨煤量上升，磨碗差压、一次风量均上升;

（6）汽温、汽压、过热度均发生大幅度波动。

处理：

将F给煤机切手动，手动降低煤量，投入灭火蒸汽;根据其他磨煤量选择是否解列AGC降低负荷;摆动燃烧器摆角，调节减温水量控制主再汽温、过热度;手动增加BTU降低入炉煤量。参数稳定后，将F制粉系统停运，检修更换DCS卡件后恢复正常。

分析：

制粉系统总貌上F给煤机煤量取自给煤机就地煤量折算，当给煤机运行信号消失时，将强制煤量为0，爬坡率为2.5。当F磨煤量降低时，其他磨将加煤，但实际上F给煤机煤量并未减少。这时入炉煤量大幅上升，需将F给煤机切手动，降低入炉煤量。这种情况画面中的总煤量不变，实际入炉煤变多。运行信号短时间消失，问题不大;但如果长时间消失，对燃烧系统将会产生很大的影响。

2.2    给煤机煤量突升造成机组CCS跳闸

机组运行工况：

负荷954 MW，A、B、C、D、E、F磨煤机运行。煤量429 t，主再汽温601/602 ℃。某时F给煤机电流大报警，F给煤机电流从4.2 A最大上升至13.7 A，约30 s后F给煤机煤量突升至115 t/h。

处理：

立即手动降低F给煤机煤量，后煤量反馈逐渐下降至正常值，F给煤机电流逐渐恢复正常。其间燃料主控、锅炉主控切手动，CCS、一次调频、INFIT退出，机组切至TF方式。令副值就地检查，发现F给煤机来煤较潮，无其他异常现象。待F给煤机电流、煤量正常，F磨煤机各参数正常后投入各自动，投CCS协调、AGC。

分析：

（1）F给煤机来煤较潮，F煤仓落煤管和给煤机皮带处来煤堵塞堆积，导致给煤机皮带卡滞引起电流大，后突然疏通，导致煤量突升。

（2）F给煤机煤量突升后，燃料量指令420 t/h，总燃料量439 t/h，两者差值并不大。但F给煤机煤量反馈显示值最大115.3 t/h，超过上限，导致F给煤量信号品质坏，该品质坏一直传递到燃料主控。后查阅资料得知，燃料主控切至手动有两个原因：1）当联锁手动信号为ON时;2）当输入品质坏时，并且品质切换标志为“1”。所以，应及时切除“F给煤机煤量反馈测点品质坏”引起的燃料主控。

值班人员在平时的工作中，应及时了解给煤机来煤情况，加强对给煤机的运行检查，有针对性地提前调整预防;燃料主控切除后，在确认各参数恢复正常后，及时投入协调、AGC，避免影响AGC投用率和发电量。

2.3    特殊工况下触发的控制逻辑

机组运行工况：

机组A磨煤机大修，B、C、D、E、F磨煤机运行。E磨因故停运，负荷控制在700 MW，此时D给煤机断煤信号来。

处理：

立即解除AGC，降低机组负荷，投入D磨煤机灭火蒸汽，降低D给煤机煤量指令，控制磨出口温度正常，投入B、C层大油枪稳燃，调节汽引转速，维持炉压正常。减负荷过程中，两磨RB动作（负荷630 MW以上，给煤机断煤信号大于90 s RB触发），机组切至TF方式，所有在运给煤机自动切手动，燃料自动切手动，在运给煤机指令75 t/h，B、C、F磨煤机总煤量230 t/h。就地敲打D给煤机落煤管后，下煤正常，断煤信号随即消失。此时，D给煤机煤量自动上升至75 t/h（RB动作后，煤量指令会发给在运给煤机，此时取的是给煤机变频器正转信号，因此D磨煤机的煤量也会直接上升至75 t/h），为防止煤量增加过快，参数扰动较大，立即降低D给煤机的煤量至最低煤量，此时过热度有上升趋势，通过调整焓值偏置控制过热度在正常范围内。参数稳定后，投入给煤机自动，投入CCS，逐渐增加D给煤机煤量，投入自动。

分析：

在燃料控制逻辑图中，给煤机运行信号取的是“给煤机变频电机正转运行”信号，只要此信号在，是不会触发“强降给煤机转速”指令的（该指令触发条件：MFT信号来或给煤机变频电机正转运行信号消失）。

那么，根据给煤机控制逻辑，由于“强降给煤机转速”指令未触发，给煤机煤量指令就依然取的是上一级指令，上一级指令可能是来自给煤总操指令，或者来自磨煤机RB触发后发出的指令。

煤层投运信号取的是该层给煤机运行90 s后，且火检至少有3个正常。当D给煤机断煤后，给煤机运行信号消失（区别于之前的运行信号，该信号取自PLC，低于最低煤量，给煤机状态为黄色），煤层投运信号失去，触发了磨RB。磨RB动作后，使得给煤机得到一个65的指令（实际煤量要乘以1.15）。因此这个时候D给煤机煤量指令是会直接上升至65的。当就地敲打落煤管，下煤正常后，该给煤机煤量会直接上升至75 t/h。

因此，在发生给煤机断煤导致磨煤机RB动作时，应当关注该给煤机当时的指令，及时将断煤给煤机的指令降低，防止下煤恢复正常后，煤量突升至75 t/h。若发生此种情况，应及时将该给煤机煤量减至最低煤量，防止由于大量煤粉进入炉膛，导致主再汽温、过热度、炉压等参数大幅波动。遇到此类异常工况时，要把握好对煤水比的控制。

2.4    给煤机供电电源异常

现象：

某日，机组1 000 MW负荷，6台磨煤机运行，给煤机A、B、C同时跳闸，RB动作。由于给煤机跳闸后不会联跳磨煤机，A、B、C三台磨煤机内存粉进入炉膛，引起实际煤水比失调，水冷壁壁温上升较快，最后水冷壁出口温度达到高Ⅲ值致使MFT动作。后经检查发现，引起给煤机A、B、C同时跳闸的原因为给煤机甲MCC双电源自动切换装置误动作，导致给煤机甲MCC失电。

当时，6台给煤机电源分别取自给煤机甲、乙MCC，其中给煤机甲MCC给A、B、C给煤机供电，给煤机乙MCC给D、E、F给煤机供电。每段给煤机MCC均配置了两路电源，采用双电源自动切换装置供电，这两路电源一路为主电源，一路为备用电源，当两路电源都正常时由主电源供电。每台给煤机的动力电源和控制电源取自同一电源。

分析：

双电源自动切换装置供电，其优点是在主电源发生故障时，能够自动快速地切至备用电源供电，提高了设备运行的安全性和可靠性。但是，双电源自动切换装置也存在着以下几点隐患：

（1）电源故障时，切换可能不成功;

（2）电源故障时，切换时间可能过长;

（3）装置本身误动作导致负载失电;

（4）对于“自投自复型”切换装置，其电源为认主的形式，在主电源发生故障恢复后会自行切回主电源供电，这样，多一次切换就会多一次风险。

2.4.1    给煤机电源改造

为了消除双电源自动切换装置供电的隐患，对机组6台给煤机的电源进行分散供电改造，分别布置于本机组各段400 V PC母线上，如图1、图2所示。

以上电源改造其优点是能够分散给煤机供电电源故障带来的风险，但这样的供电方式也有一些缺点：

（1）给煤机的电源对应关系与原先相比变得复杂起来;

（2）当母线发生失电故障时，会产生交叉影响，这对运行人员的处理反应能力提出了更高的要求;

（3）无法避免给煤机自身由于控制电源和动力电源同源带来的风险;

（4）无法避免由于电网故障而导致机组厂用电源电压下降的风险。

2.4.2    低电压穿越问题

经过上述分析可知，虽然已经将机组6台给煤机的电源分散供电，但这样仍然避免不了因电网故障导致机组厂用电源电压整体下降的风险[2]。当电源电压发生下降的时候，给煤机变频器的各个部分受低电压的影响程度各有不同。根据电压下降的程度以及持续时间的不同，变频器可能继续运行，也可能闭锁停机[3]。严重时，机组所有给煤机停止运行，触发“全炉膛燃料丧失”逻辑，致使锅炉MFT保护动作，机组跳闸。

给煤机低电压穿越问题，可以分为动力回路的低电压穿越和控制回路的低电压穿越[4]。

由于给煤机变频器动力电源与给煤机控制电源的低电压穿越能力有所不同，采用动力电源和控制电源同电源的接线方式显然是不妥当的。为了进一步提高给煤机运行的可靠性，该厂将给煤机的控制电源从原来的与自身动力电源同源，改为由本机组热控220 V电源柜供电，热控电源柜由本机组UPS进行供电。每台给煤机的控制电源各自有一个单独的开关，分别送到各自的就地控制柜，满足了给煤机控制电源对低电压穿越能力的要求。

为提高给煤机变频器的低电压穿越能力，保证给煤机电源不受外界影响，该厂利用机组检修的机会，进行了给煤机变频器低电压穿越的改造，加装了隔离型电压暂降保护器（RTM）。当给煤机变频器的交流输入电压正常时，RTM处于待机状态。当给煤机的交流动力电源出现电压暂时下降或短时中断时，给煤机变频器的直流母线电压就会下降，这时RTM输出的高压直流电就会送到变频器的直流母线端，为其提供电压支撑，从而保证变频器不会因交流欠压而停机。RTM模块在该过程中起到了对变频器的支撑作用。当交流电压恢复正常后，RTM自动退出支撑，回归待机状态，为下一次电网出现电压暂时下降或短时中断做好准备。

经过试验，当输入电压降至20%的额定电压，即由395 V降至79 V，经过10 s后恢复电压，变频器的输出电压在此过程中保持380 V不变，变频器能够正常运行;当输入电压降至60%的额定电压，即由395 V降至237 V，经过10 s后恢复电压，变频器的输出电压在此过程中保持380 V不变，变频器能够正常运行;当输入电压降至90%的额定电压，即由395 V降至356 V，经过10 s后恢复电压，变频器的输出电压在此过程中保持380 V不变，变频器能够正常运行;当输入电压降至0%的额定电压，即由395 V降至0 V，经过10 s后恢复电压，变频器的输出电压在此过程中保持380 V不变，变频器能够正常运行。

现场配置低电压穿越系统的情况：每三台给煤机配置一套。自本机组直流220 V母线引入两路直流电源，直流电源甲供A、B、C给煤机变频器低压穿越用，直流电源乙供D、E、F给煤机变频器低压穿越用。

由于给煤机低压穿越装置是作为主电源低电压后的备用电源，当主电源电压降低到一定程度后，会自动联锁投入，所以在改造后的给煤机停送电时应注意：

（1）给煤机变频器电源送电后，方可使低电压穿越柜内模块送电运行;

（2）低电压穿越柜内模块停电后，方可将给煤机变频器电源停电。

3    结语

给煤机的正常稳定运行，影响着锅炉燃烧的稳定以及机组带负荷的能力[5]。对于直吹式制粉系统而言，若运行中给煤机出现问题，将直接影响锅炉燃烧的稳定及负荷。给煤机运行中遇到的异常，如皮带打滑、断煤等情况较为常见。但是对于给煤机运行信号消失、由于断煤触发磨RB動作后断煤的给煤机瞬间来煤等情况，在处理过程中还要求我们对控制逻辑有深入的理解，只有熟知逻辑控制的过程，才能正确地处理相应的故障。从电气的角度考虑，供电的可靠性与给煤机的安全稳定运行也是息息相关的，该厂通过对给煤机供电电源的一系列改造，有效提高了给煤机运行的可靠性。

[参考文献]

[1] 王劲松.某电厂给煤机运行异常影响机组安全的问题及解决方案[J].发电设备，2020，34（4）：283-285.

[2] 韩峰，戴敏敏.火电厂给煤机控制系统电源隐患分析及改进措施[J].山东电力技术，2021，48（4）：77-80.

[3] 郭钧，许震.火电厂给煤机变频器低电压穿越的技术改造[J].电世界，2021，62（6）：22-24.

[4] 盛小桥，王傲林，周林.低电压穿越技术在1 000 MW机组给煤机变频器上应用[J].中国电业（技术版），2015（2）：52-54.

[5] 商桐友.燃煤火电厂给煤机常见故障分析及处理[J].科学技术创新，2020（19）：41-42.

收稿日期：2022-03-28

作者简介：纪翾（1988—），男，江苏镇江人，工程师，研究方向：发电运行。