協(xié)調(diào)系統(tǒng)誤發(fā)RB機(jī)組跳閘原因分析

1、協(xié)調(diào)系統(tǒng)誤發(fā)RB信號機(jī)組跳閘原因分析王向陽(陽城國際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 陽城 048102)摘要：介紹了陽城國際發(fā)電有限責(zé)任公司機(jī)組的主機(jī)、主要輔機(jī)或設(shè)備故障時，影響到機(jī)組的帶負(fù)荷能力或影響帶機(jī)組安全運(yùn)行時，就要對機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷指令進(jìn)行處理的方法、過程。介紹火電機(jī)組主要控制系統(tǒng)：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行方式、在機(jī)組RB發(fā)生時，協(xié)調(diào)系統(tǒng)應(yīng)對能力。分析我廠由于協(xié)調(diào)系統(tǒng)誤發(fā)RB信號，導(dǎo)致鍋爐燃燒異常，主汽溫度高保護(hù)動作跳機(jī)的原因，以及防范措施?；痣姍C(jī)組主要控制系統(tǒng)圖關(guān)鍵詞：協(xié)調(diào)系統(tǒng) 負(fù)荷迫降 機(jī)組運(yùn)行方式調(diào)整 機(jī)組滅火原因0 引言協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是我國在80年代引進(jìn)的火電站控制理念，主要設(shè)計(jì)思想是將鍋爐和汽

2、機(jī)作為一個整體，完成對機(jī)組負(fù)荷、鍋爐主汽壓力控制，達(dá)到鍋爐風(fēng)、水、煤的協(xié)調(diào)動作。汽輪機(jī)鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概念的引出，主要在于汽輪機(jī)和鍋爐對于機(jī)組的負(fù)荷和壓力具有完全不同的控制特性，汽輪機(jī)以控制調(diào)門的開度實(shí)現(xiàn)對壓力、負(fù)荷的調(diào)節(jié)，具有很快的調(diào)節(jié)特性，而鍋爐利用燃料的燃燒產(chǎn)生的熱量使給水流量變?yōu)檎羝?，其控制燃料的過程取決于磨煤機(jī)、給煤機(jī)、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。對壓力負(fù)荷的調(diào)節(jié)具有很慢的調(diào)節(jié)特性。因此協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是要以優(yōu)良的控制策略，實(shí)現(xiàn)對鍋爐-汽機(jī)的同一控制。以達(dá)到鍋爐-汽輪機(jī)對負(fù)荷響應(yīng)的快速性和對壓力控制的穩(wěn)定性。單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制框圖1 概述1.1 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際工況，有四種運(yùn)行方式

3、1.1.1協(xié)調(diào)控制方式當(dāng)單元機(jī)組的主、輔機(jī)設(shè)備均無故障，鍋爐側(cè)和汽機(jī)側(cè)各子控制系統(tǒng)均能正常投運(yùn)且處于遙控方式時，可以運(yùn)行在協(xié)調(diào)控制方式。在此方式下，鍋爐和汽機(jī)并行的接受機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令。鍋爐通過改變?nèi)紵蕘砭S持主汽壓力，汽機(jī)側(cè)通過改變汽機(jī)調(diào)門開度調(diào)整機(jī)組出力的大小。當(dāng)氣壓偏差超過設(shè)定范圍時，汽機(jī)調(diào)門開度指令將受到限制。此屬于以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式。1.1.2鍋爐跟隨方式當(dāng)鍋爐側(cè)主、輔設(shè)備無故障，各子控制系統(tǒng)均能投運(yùn)且在遙控方式，而汽機(jī)側(cè)出現(xiàn)某種異常時，應(yīng)工作在鍋爐跟隨方式。在此方式下，汽機(jī)主控制系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，增/減負(fù)荷的命令通過OM窗口在DEH操作站上完成，其增/減負(fù)荷的具體數(shù)值由

4、運(yùn)行操作人員根據(jù)汽機(jī)主副系統(tǒng)的實(shí)際工況決定。鍋爐主控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)主汽壓力調(diào)節(jié)。為了協(xié)調(diào)汽輪機(jī)的功率變化，鍋爐主控制系統(tǒng)中引入了汽機(jī)對鍋爐的能量需求信號：主汽壓力給定*主汽流量/機(jī)側(cè)主汽壓力作前饋，已根據(jù)汽機(jī)調(diào)門開度的變化，快速調(diào)整鍋爐的輸入能量（即燃料量）。1.1.3汽機(jī)跟隨方式當(dāng)汽機(jī)側(cè)主、輔設(shè)備及控制系統(tǒng)均正常且運(yùn)行在自動遙控方式，而鍋爐出力受到某些異常工況限制時，應(yīng)轉(zhuǎn)為汽機(jī)跟隨方式。在此方式下，鍋爐主控制系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，通過OM窗口由運(yùn)行人員手動調(diào)整鍋爐側(cè)的負(fù)荷指令。汽機(jī)主控制系統(tǒng)處于自動調(diào)節(jié)主汽壓力的運(yùn)行狀態(tài)。1.1.4手動運(yùn)行方式當(dāng)鍋爐側(cè)和汽機(jī)側(cè)的主、輔設(shè)備或控制系統(tǒng)部分故障時，機(jī)爐主

5、控制系統(tǒng)均處于跟蹤狀態(tài)。鍋爐和汽機(jī)的出力通過各自的子控制系統(tǒng)（即燃料控制子系統(tǒng)和汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)）自行調(diào)整。1.2 RB概念介紹RB，即負(fù)荷迫降，為了在重要輔機(jī)發(fā)生故障跳閘時，機(jī)組負(fù)荷能安全、自動降到最大計(jì)算出力之下，其控制回路由三部分構(gòu)成：1、最大允許出力計(jì)算 ，用于RB發(fā)生后目標(biāo)負(fù)荷的計(jì)算 2、RB激活（出口），用于判斷是否應(yīng)該RB 3、RB速率限制，用于RB時的負(fù)荷變化率的確定。（1）最大出力計(jì)算機(jī)組運(yùn)行過程中，如發(fā)現(xiàn)機(jī)組主要輔機(jī)發(fā)生了局部故障，甩負(fù)荷的原因是明確的，降低負(fù)荷的數(shù)量也是明確的。減少這一部分負(fù)荷之后，機(jī)組仍能維持正常運(yùn)行。當(dāng)鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行正常時，機(jī)組的最大可能

6、出力值與主要輔機(jī)的切投狀況直接有關(guān)，主要輔機(jī)跳閘或切除，最大可能出力值就會減小。因此機(jī)組的最大可能出力由投入運(yùn)行的主要輔機(jī)的臺數(shù)確定。應(yīng)隨時計(jì)算最大可能出力值，并將它作為機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令的上限。機(jī)組的主要輔機(jī)設(shè)備有風(fēng)機(jī)（送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)）、給水泵（電動、汽動給水泵）、空氣預(yù)熱器、以及汽輪機(jī)或電氣側(cè)設(shè)備等。因此，負(fù)荷返回的主要類型包括送風(fēng)機(jī)RB、引風(fēng)機(jī)RB、一次風(fēng)機(jī)RB、給水泵RB、磨煤機(jī)RB等。對于某一臺輔機(jī)，都有一個對應(yīng)機(jī)組容量的負(fù)荷百分?jǐn)?shù)。根據(jù)共同運(yùn)行的臺數(shù)，將他們的負(fù)荷百分?jǐn)?shù)相加，即可確定該種輔機(jī)所承擔(dān)的最大可能出力。例如，一臺鍋爐配用兩臺容量百分?jǐn)?shù)50%的送風(fēng)機(jī)，兩臺同時運(yùn)行時，帶100

7、%負(fù)荷。其中一臺退出運(yùn)行，則由送風(fēng)機(jī)決定的機(jī)組最大可能出力值就減少到50%。又如，配用四臺容量百分?jǐn)?shù)為25%的磨煤機(jī)，由磨煤機(jī)決定的機(jī)組最大可能出力值為N*25%，其中N為投入運(yùn)行的臺數(shù)。再如，若配用三臺給水泵，其中兩臺容量百分?jǐn)?shù)為50%，一臺為30%，則根據(jù)不同投運(yùn)臺數(shù)的組合，由給水泵決定的機(jī)組最大可能出力值有100%、80%、30%幾檔。從各種輔機(jī)負(fù)荷百分?jǐn)?shù)中選出最小值，就是機(jī)組的最大可能出力值。FSSS系統(tǒng)根據(jù)RB目標(biāo)值將部分磨煤機(jī)切除，保留與機(jī)組負(fù)荷相適應(yīng)的磨煤機(jī)臺數(shù)。送風(fēng)機(jī)（或引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)）RB發(fā)生時，一般需要切掉對應(yīng)測的其他風(fēng)機(jī)，以保證爐膛負(fù)壓穩(wěn)定。若風(fēng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作及時，也

8、可以將對應(yīng)側(cè)的其他風(fēng)機(jī)快關(guān)，以保證輔機(jī)RB發(fā)生之后能夠快速恢復(fù)正常調(diào)節(jié)。（2）RB出口當(dāng)發(fā)生負(fù)荷返回時，會自動切換機(jī)組的運(yùn)行方式。當(dāng)鍋爐輔機(jī)發(fā)生跳閘而產(chǎn)生負(fù)荷返回，則機(jī)組將以汽輪機(jī)跟隨方式運(yùn)行，這時因?yàn)榇藭r鍋爐擔(dān)負(fù)機(jī)組負(fù)荷能力受到限制。同理，若汽輪機(jī)輔機(jī)發(fā)生跳閘而產(chǎn)生負(fù)荷返回，機(jī)組將以鍋爐跟隨方式運(yùn)行。（3）RB速率限制當(dāng)機(jī)組發(fā)生RB時，單元負(fù)荷控制輸出站的輸出切換到最大允許負(fù)荷，而RB回路計(jì)算的最大可能出力將發(fā)生一個較大幅度的階躍，為了避免這一信號對機(jī)組造成的沖擊，在該回路中考慮了對最大可能出力的變化速度進(jìn)行限制。RB的降負(fù)荷的速率：磨煤機(jī)的RB的速率為100%/min，送風(fēng)機(jī)RB速率300

9、%/min；引風(fēng)機(jī)RB速率為300%/min；一次風(fēng)機(jī)RB為速率300%/min；（空預(yù)器RB速率300%/min）；給水泵RB速率300%/min。(根據(jù)情況調(diào)試時確定)3 機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)誤發(fā)RB信號事件經(jīng)過當(dāng)時的運(yùn)行工況：#4機(jī)組帶負(fù)荷200MW，協(xié)調(diào)投入機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)正常。04:40:33 DCS在無任何報(bào)警的前提下突然發(fā)出RB信號，并同時發(fā)出給水泵RB、燃料RB、一次風(fēng)機(jī)RB，而此時所有相關(guān)主輔機(jī)全部運(yùn)行正常。機(jī)組由協(xié)調(diào)切至汽機(jī)跟隨。04:40:39，RB信號全部復(fù)位，機(jī)組切至鍋爐跟隨方式。在這個過程中鍋爐指令強(qiáng)迫跟蹤最大可能負(fù)荷（最大可能負(fù)荷根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況得出的負(fù)荷，由于當(dāng)時機(jī)組各輔機(jī)

10、正常得出機(jī)組最大指令120%），爐指令立即由57%增至120%。此時機(jī)組負(fù)荷基本維持200MW不變，主汽壓力和主汽溫度隨爐指令迅速上升。04:41:34鍋爐指令開始逐漸下降。04:44:12，高旁自動打開維持主汽壓力，04:45:06，低旁打開。04:46:42，由于主汽溫度高保護(hù)動作汽機(jī)跳閘，高低旁保護(hù)快開。04:46:46,1#、2#小機(jī)由于給水流量低保護(hù)動作跳閘，04:46:59，給水泵全停觸發(fā)MFT動作，鍋爐滅火。4 RB事件原因分析 圖1 機(jī)組RB動作的主要輔機(jī)及RB后機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷、返回速率邏輯圖4.1 根據(jù)當(dāng)時的運(yùn)行工況、報(bào)表分析及上圖機(jī)組RB邏輯，在機(jī)組RB期間一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、

11、引風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、磨煤機(jī)、給水泵等所有輔機(jī)均運(yùn)行正常，機(jī)組RB目標(biāo)負(fù)荷值沒發(fā)出，實(shí)際負(fù)荷也沒迫降保持不變，由此判斷機(jī)組RB信號是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)誤發(fā)的。所以RB信號誤發(fā)是導(dǎo)致此次跳機(jī)的主要原因。4.2 機(jī)組在04:40:33發(fā)RB信號，機(jī)組運(yùn)行方式切至機(jī)跟隨方式，在04:40:39 RB信號復(fù)位，機(jī)組又切至爐跟隨方式。鍋爐指令跟蹤RB時的最大允許負(fù)荷120%，120%是當(dāng)時機(jī)組正常、各主要輔機(jī)正常運(yùn)行計(jì)算出的機(jī)組最大允許負(fù)荷。而當(dāng)時如果重要輔機(jī)故障，機(jī)組負(fù)荷迅速下降減。（當(dāng)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)RB時，鍋爐主控指令為60%*總煤量修正。當(dāng)一次風(fēng)機(jī)或給水泵RB時，鍋爐主控指令為55%*總煤量修正）。在這期間燃

12、料主控一直投自動，鍋爐燃料主控指令一直持續(xù)增加。鍋爐燃料量的增加意味著鍋爐負(fù)荷的增加，這時汽機(jī)負(fù)荷也應(yīng)該增加。但這時機(jī)組在爐跟隨方式下，機(jī)組負(fù)荷由運(yùn)行人員手動增減。鍋爐能量的增加，汽機(jī)負(fù)荷也相應(yīng)增加。但這時汽機(jī)主控并未增加負(fù)荷，導(dǎo)致主汽壓力、主汽溫度升高。雖然高旁、低旁打開，但機(jī)組還是因?yàn)橹髌麥囟雀?，觸發(fā)汽機(jī)跳閘。在汽機(jī)跳閘后，1#、2#小機(jī)由于給水流量偏低全部跳閘導(dǎo)致鍋爐滅火。圖2 機(jī)組負(fù)荷設(shè)定邏輯圖5 防范措施1、如果機(jī)組發(fā)生RB（鍋爐主要輔機(jī)都運(yùn)行正常）后鍋爐主控指令異常（正常運(yùn)行機(jī)組機(jī)組鍋爐主控指令和汽機(jī)主控指令、汽機(jī)負(fù)荷有一一對應(yīng)關(guān)系。），當(dāng)鍋爐主控指令超出實(shí)際工況允許的帶負(fù)荷能力范

13、圍時，應(yīng)解除送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)自動、燃燒自動進(jìn)行手動調(diào)節(jié)。鍋爐主控指令技改邏輯圖2、對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)RB控制回路邏輯進(jìn)行技改，（1）原邏輯為：當(dāng)RB發(fā)生后，鍋爐主控指令跟蹤最大允許負(fù)荷?，F(xiàn)在改為：當(dāng)RB發(fā)生后，鍋爐主控指令跟蹤最大允許負(fù)荷與機(jī)組RB時鍋爐主控當(dāng)時輸出指令相比較后的小值。如果避免機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)誤發(fā)RB信號，最大允許負(fù)荷將大于機(jī)組RB時鍋爐主控當(dāng)時的輸出，這就保證鍋爐當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)不變，從而保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。如果機(jī)組真實(shí)發(fā)生RB，最大允許負(fù)荷將小于機(jī)組RB時鍋爐主控當(dāng)時的輸出，鍋爐主控選擇跟蹤最大允許負(fù)荷，這就保證RB功能正常實(shí)現(xiàn)。（2）在鍋爐主控手操器RB動作加1S的延時，防止機(jī)組RB信號誤動。6. 結(jié)束語在機(jī)組正常運(yùn)行中，降非停、防止機(jī)組保護(hù)誤動停機(jī)是檢驗(yàn)安全生產(chǎn)的重要指標(biāo)。我們要針對機(jī)組出現(xiàn)的問題，不斷