摘 要：本文通過(guò)對神華陜西國華錦界能源有限責任公司（一下簡(jiǎn)稱(chēng)國華錦能公司）4×600MW機組RB控制邏輯設計及現場(chǎng)實(shí)際應用情況分析，提出了優(yōu)化RB控制邏輯的具體方法，并通過(guò)現場(chǎng)應用消除了原設計當中存在的安全隱患，對同類(lèi)廠(chǎng)的RB控制邏輯設計有借鑒意義。

    關(guān)鍵詞：RB邏輯；協(xié)調控制  

  RB（RUNBACK）是指機組輔機故障快速自動(dòng)減負荷控制，是協(xié)調控制系統的重要組成部分。RB過(guò)程中機組按照預先設定的最大出力將鍋爐主控切換到開(kāi)環(huán)控制，同時(shí)兼顧主汽壓力自動(dòng)、給水自動(dòng)、風(fēng)量自動(dòng)、負壓自動(dòng)、一次風(fēng)壓自動(dòng)調節，保證主參數不超標，機組不跳閘。RB邏輯設計的正確與否直接關(guān)系著(zhù)機組的安全穩定和經(jīng)濟運行。

    1 RB邏輯設計思路

    錦能公司原設計RB邏輯主要包括磨煤機、送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機、空預器、爐水泵、給水泵七種輔機跳閘RB控制功能?？刂苹芈酚扇糠纸M成：最大允許出力計算——用于計算RB發(fā)生后目標負荷值；RB觸發(fā)回路——用于判斷是否應該進(jìn)行RB； RB速率限制——用于確定不同輔機RB時(shí)的負荷減小速率。

    1.1 機組最大允許負荷的計算

    機組最大允許負荷即主要輔機故障時(shí)RB動(dòng)作目標負荷，按照機組輔機最大出力試驗整定出來(lái)的，保證RB發(fā)生后機組按照預先設定的目標值進(jìn)行。
  
        
                                          圖1　RB控制邏輯圖

    圖1根據各輔機的投入數量，計算出各輔機的最大可能出力值，經(jīng)過(guò)小選模塊后，形成機組當前最大輔機允許出力。機組的輔機最大允許出力大于90％時(shí)，加25％的裕量，防止煤質(zhì)變化等原因使鍋爐主控大于機組最大允許負荷發(fā)生RB，這樣設計對于機組在接近或達到100％滿(mǎn)負荷工作時(shí)可以避免發(fā)生RB信號。

    1.2 不同輔機故障的RB速率

    本機組的RB的降負荷的速率，磨煤機的RB的速率為300MW/min，送風(fēng)機為 600MW/min；引風(fēng)機為600MW/min；一次風(fēng)機為900MW/min；空預器為 600MW/min；爐水泵率為600MW/min；給水泵為900MW/min。

    1.3 RB 信號觸發(fā)

    當機組正常運行逐步加負荷過(guò)程中，鍋爐主控指令小于機組的最大允許負荷，小選模塊的輸出為鍋爐主控指令信號，經(jīng)過(guò)速率限制模塊SWF限速后送入減法模塊，由于不會(huì )小于機組最大允許出力減5，則RB信號不被激活。

    由于此時(shí)某個(gè)輔機故障，則小選模塊輸出為此輔機的最大出力（如送風(fēng)機跳閘機組最大允許負荷則會(huì )馬上變成55％），此時(shí)限速模塊會(huì )按照此輔機故障降負荷速率送入減法模塊，此時(shí)會(huì )小于機組最大允許出力減5，則RB信號會(huì )被激活。

    RB信號觸發(fā)見(jiàn)圖2，RB信號激活的同時(shí)鍋爐主控指令與不同輔機最大出力比較，判斷哪個(gè)輔機發(fā)生故障，則RB信號被觸發(fā)，觸發(fā)時(shí)間設計為300S的脈沖。
  
            
                                     圖2　RB信號觸發(fā)回路

    1.4 RB指令的形成

    機組正常運行時(shí)鍋爐主控指令小于機組最大允許負荷，則大選模塊從輸出為RB指令為機組的最大允許負荷（如兩臺送風(fēng)機運行則為135％）。當某輔機故障時(shí)小選模塊的輸出應為此輔機的最大出力（如送風(fēng)機則為55％），按照送風(fēng)機事先設定的負荷速率150％鍋爐主控指令下降至目標值55％負荷對應的鍋爐主控指令，形成RB動(dòng)作后的鍋爐主控指令。

    1.5 RB動(dòng)作過(guò)程

    RB動(dòng)作滿(mǎn)足兩個(gè)條件，一個(gè)是機組最大出力小于鍋爐主控指令即RB信號觸發(fā)，另一個(gè)是RB指令小于鍋爐主控指令即RB指令形成回路。RB動(dòng)作過(guò)程如下：

    （1）機組協(xié)調方式切至機跟爐協(xié)調方式，鍋爐主控切手動(dòng)處于跟蹤狀態(tài)，按照圖1中的RB指令進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，跟蹤時(shí)間為RB觸發(fā)時(shí)間300秒，見(jiàn)圖3。汽機主控處于閉環(huán)控制自動(dòng)調整機前壓力，壓力設定值首先維持輔機故障時(shí)的主汽壓力為設定值4S，然后按照此輔機的滑壓速率進(jìn)行滑壓運行。
  
               
                              圖3　RB動(dòng)作過(guò)程鍋爐主控跟蹤控制邏輯

    （2）除一次風(fēng)機外的輔機故障，按照F磨、E磨、D磨的順序，第一臺磨無(wú)延時(shí)跳閘，5s后跳閘第二臺磨，直至最后保留3臺磨在運行狀態(tài)，始終不去跳閘A磨、B磨、C磨。若A磨運行B磨跳閘，自動(dòng)投入AB層油槍?zhuān)蝗鬋磨跳閘D磨運行，自動(dòng)投入CD層油槍。

    （3）一次風(fēng)機故障后，按照F磨、E磨、D磨的順序，第一臺磨無(wú)延時(shí)跳閘，2s后跳閘第二臺磨，直至最后保留3臺磨在運行狀態(tài)，始終不去跳閘A磨、B磨、C磨，并自動(dòng)投入AB層油槍。

    （4）自動(dòng)關(guān)閉過(guò)熱器、再熱器減溫水調門(mén)至零，維持時(shí)間即RB觸發(fā)時(shí)間300秒，防止快降負荷過(guò)程中汽溫快速下降。

    （5）RB觸發(fā)時(shí)間300秒后RB自動(dòng)復位，同時(shí)操作員畫(huà)面設置RB復位按鈕運行人員可隨時(shí)手動(dòng)復位。

    （6）主要輔機聯(lián)鎖回路為引風(fēng)機跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側送風(fēng)機；送風(fēng)機跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側引風(fēng)機；空預器跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側引風(fēng)機、送風(fēng)機。

    2 案例分析

    2.1 RB動(dòng)作過(guò)程

    2007年1月9日09時(shí)02分，機組負荷550MW，鍋爐主控指令103％，五臺磨煤機運行。此時(shí)由于E磨煤機熱風(fēng)調整門(mén)卡澀一次風(fēng)量低保護動(dòng)作,E磨煤機跳閘，發(fā)生燃料RB動(dòng)作，機組協(xié)調自動(dòng)切換至TF方式運行，鍋爐主控指令自動(dòng)降至88%，負荷自動(dòng)減至498MW，立即投入等離子拉弧。9：08分，運行人員檢查無(wú)問(wèn)題后啟動(dòng)E磨煤機、 E給煤機后，發(fā)生一次風(fēng)機RB，E、D、C磨煤機相繼間隔2S跳閘。立即解列水位自動(dòng)手動(dòng)調整汽包水位，調整汽溫及各參數，投入油槍助燃未成功；09時(shí)10分一次風(fēng)機發(fā)生搶風(fēng)，解列一次風(fēng)機自動(dòng)，手動(dòng)調整一次風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度，09時(shí)40分一次風(fēng)機搶風(fēng)處理正常，依次啟動(dòng)C磨煤機、D磨煤機，10時(shí)30分負荷至400MW。鍋爐主控指令跟蹤RB指令自動(dòng)突升至120%大于風(fēng)機的最大出力110%，發(fā)生一次風(fēng)機RB動(dòng)作。

    8：48：58機組負荷600MW，主汽壓力定值16.3MPa，鍋爐主控指令109.7%，實(shí)際主汽壓力16.28MPa，A-E制粉系統運行，協(xié)調投入，RB投入。此時(shí)由于E制粉系統棚煤，運行人員將E給煤機切至手動(dòng)，但未將E給煤機指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系統已無(wú)出力，導致此時(shí)主汽壓力開(kāi)始下降，鍋爐主控指令開(kāi)始增加，至RB發(fā)生前鍋爐主控指令增加至115.4%，運行人員啟動(dòng)F制粉系統停運E給煤機，發(fā)生RB動(dòng)作。動(dòng)作記錄時(shí)間如下：

    8：49：49 運行人員啟動(dòng)F磨煤機

    8：50：07 運行人員啟動(dòng)F給煤機

    8：50：25：740 運行手動(dòng)停止E給煤機，E磨煤機保持空轉

    8：50：26：51 發(fā)出RB動(dòng)作信號

    8：50：26：556 F磨煤機跳閘

    8：50：32：05 E磨煤機跳閘

    8：50：38：522 D磨煤機跳閘
                
               
                               圖4　RB動(dòng)作參數變化曲線(xiàn)

    2.2 RB誤動(dòng)作原因分析

    第一次磨煤機跳閘在RB動(dòng)作后，RB發(fā)脈沖指令5分鐘，此時(shí)鍋爐主控指令跟蹤RB指令88％，RB動(dòng)作3分鐘后運行人員啟動(dòng)E磨煤機、E給煤機導致RB指令由88％階躍上升至120％，鍋爐主控指令跟蹤上升至120%，邏輯自動(dòng)判斷與輔機設備最大出力110%偏差大于5%，同時(shí)RB處于激活狀態(tài)，則第二次觸發(fā)所有輔機RB（表現為一次風(fēng)機RB動(dòng)作，目標負荷40％），使E、D、C磨煤機相繼跳閘。

    2.3 邏輯優(yōu)化

    針對2007年1月9日機組RB動(dòng)作過(guò)程，考慮到機組運行過(guò)程中不能進(jìn)行RB試驗，經(jīng)過(guò)討論對邏輯進(jìn)行了簡(jiǎn)單的優(yōu)化?？紤]到5分鐘的RB動(dòng)作時(shí)間較長(cháng)，在此時(shí)間內運行人員不能進(jìn)行任何干預，同時(shí)防止輔機運行信號閃爍造成109事件的發(fā)生，在給煤機的計算回路中，給煤機運行信號增加了一個(gè)后延時(shí)塊，延時(shí)時(shí)間為305秒，這樣做的目的就是說(shuō)，如果制粉系統再次啟動(dòng)，則不發(fā)RB 信號。

    3 案例分析

    3.1 RB發(fā)生過(guò)程

    2008年02月6日8：48：58機組負荷600MW，主汽壓力定值16.3MPa，鍋爐主控指令109.7%，實(shí)際主汽壓力16.28MPa，A-E制粉系統運行，協(xié)調投入，RB投入。此時(shí)由于E制粉系統棚煤，運行人員將E給煤機切至手動(dòng)，但未將E給煤機指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系統已無(wú)出力，導致此時(shí)主汽壓力開(kāi)始下降，鍋爐主控指令開(kāi)始增加，至RB發(fā)生前鍋爐主控指令增加至115.4%，運行人員啟動(dòng)F制粉系統停運E給煤機，發(fā)生一次風(fēng)機RB動(dòng)作。動(dòng)作記錄時(shí)間如下：

    8：49：49 運行人員啟動(dòng)F磨煤機

    8：50：07 運行人員啟動(dòng)F給煤機

    8：50：25：740 運行手動(dòng)停止E給煤機，E磨煤機保持空轉

   8：50：26：51 發(fā)出RB動(dòng)作信號

    8：50：26：556 F磨煤機跳閘

    8：50：32：05 E磨煤機跳閘

    8：50：38：522 D磨煤機跳閘
  
              
                                     圖5　RB動(dòng)作參數變化曲線(xiàn)

    3.2 RB動(dòng)作原因分析

    （1）運行人員啟動(dòng)F制粉系統1分鐘后，由于邏輯中后延時(shí)塊的作用未將F制粉系統的出力計算到RB邏輯中。

    （2）運行人員停運E制粉系統此時(shí)輔機最大出力由120％降至88％。

    （3）鍋爐主控指令由于E制粉系統棚煤，運行人員未解至手動(dòng)，鍋爐主控在自動(dòng)控制的作用下迅速由109.7%上升至115.4%，大于115％RB信號被激活發(fā)生所有輔機RB(表現為一次風(fēng)機RB，目標負荷為40％)。

    4 RB邏輯優(yōu)化

    針對機組兩次誤發(fā)RB事件，組織人員對原RB邏輯進(jìn)行了評估，利用機組A級檢修機會(huì )對RB邏輯進(jìn)行了優(yōu)化。主要進(jìn)行了以下幾項工作：

    （1）將兩臺輔機的出力由原來(lái)的110％提高到120，從而保證兩臺以上輔機運行時(shí)鍋爐主控小于輔機最大出力，避免輔機沒(méi)有跳閘誤發(fā)該輔機RB問(wèn)題發(fā)生。

    （2）由于一次風(fēng)機出力原因在發(fā)生RB時(shí)保留2臺磨煤機運行，機組負荷、主汽溫下降特快，對汽輪機的安全運行造成很大的隱患。重新進(jìn)行一次風(fēng)機出力試驗，當一次風(fēng)機RB時(shí)關(guān)閉備用磨煤機的出入口風(fēng)門(mén)，防止一次風(fēng)壓下降太快，安全保留三臺磨煤機運行，保證機組的主汽溫度。

    （3）重新優(yōu)化三臺50％給水泵聯(lián)鎖邏輯，由原來(lái)的給水泵跳閘后8秒觸發(fā)RB控制回路改成3秒觸發(fā)RB邏輯（原聯(lián)鎖邏輯走程序控制需要8秒時(shí)間啟動(dòng)），避免汽包水位控制不穩定。

    （4）原RB邏輯出力判斷采用輔機跳閘狀態(tài)進(jìn)行計算，當輔機處于檢修位時(shí)電氣開(kāi)關(guān)控制回路失電，DCS系統不能收到跳閘狀態(tài)信號，造成RB出力判斷邏輯錯誤，該發(fā)生RB反而不發(fā)生RB。

    （5）為防止增加在發(fā)生非一次風(fēng)機RB、燃料RB后一次風(fēng)機喘振聯(lián)開(kāi)E、F磨煤機的冷風(fēng)調門(mén)至30%。

    （6）增加RB發(fā)生后切除氧量自動(dòng)邏輯，防止RB過(guò)程中送、引風(fēng)自動(dòng)受氧量自動(dòng)的原因波動(dòng)較大，影響自動(dòng)降負荷的燃燒穩定。

    （7）RB發(fā)生期間以一定的定寬脈沖保持，送風(fēng)、引風(fēng)、磨煤機、給水自動(dòng)不因為指令與反饋不一致切除自動(dòng)控制。

    5 RB試驗分析與不足

    2008年11月24日16:44進(jìn)行了一次風(fēng)機RUNBACK試驗，試驗時(shí)機組負荷579MW、汽包水位-19.15mm、爐膛負壓-0.14kPa，MCS自動(dòng)全部投入。將B一次風(fēng)機用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發(fā)生，RB指令降至40%。在整個(gè)過(guò)程中，汽包水位最高78.86mm、最低-93.62mm，爐膛負壓最高0.17kPa、最低-1.22kPa，一次風(fēng)壓最低6.29kPa，保留的三臺磨煤機一次風(fēng)量最低分別為72.16t/h、76.01和72.36，RUNBACK結束時(shí)負荷保持在270MW。
  
              
                                   圖6　一次風(fēng)機RUNBACK

    2008年11月24日11:37進(jìn)行了引風(fēng)機RUNBACK試驗，試驗時(shí)機組負荷558MW、汽包水位-1.29mm、爐膛負壓-0.15kPa，MCS自動(dòng)全部投入。將A引風(fēng)機用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發(fā)生，RB指令降至55%。在整個(gè)過(guò)程中，汽包水位最高80.72mm、最低-33.81mm，爐膛負壓最高0.34kPa、最低-0.52kPa，RUNBACK結束時(shí)負荷保持在330MW。
  
           
                                     圖7　引風(fēng)機RUNBACK

    2008年11月24日16:44進(jìn)行了給水泵RUNBACK試驗，試驗時(shí)機組負荷602MW、汽包水位46.05mm、爐膛負壓-0.13kPa，MCS自動(dòng)全部投入，給水泵聯(lián)鎖切除。將A給水泵用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發(fā)生，RB指令降至55%。在整個(gè)過(guò)程中，汽包水位最高175.47mm、最低-206.16mm，爐膛負壓最高0.27kPa、最低-1.17kPa，RUNBACK結束時(shí)負荷保持在335MW。
  
                 
                                      圖8　給水泵RUNBACK

    本次試驗過(guò)程中機組主要運行參數遠遠低于保護動(dòng)作值，有效控制了汽包水位、爐膛負壓、主汽溫度過(guò)程值，風(fēng)機未發(fā)生喘振現象，同時(shí)所有輔機RB試驗一次成功。

    不足方面進(jìn)行風(fēng)機RB前未對增壓風(fēng)機自動(dòng)進(jìn)行擾動(dòng)試驗，自動(dòng)控制動(dòng)作較慢，造成送風(fēng)機RB過(guò)程中發(fā)生自動(dòng)耦合問(wèn)題，后對增壓風(fēng)機自動(dòng)參數進(jìn)行了優(yōu)化。

    RB回路的復歸問(wèn)題還需要進(jìn)一步的探討，目前采用5分鐘自動(dòng)復歸還不能滿(mǎn)足運行提前干預，及時(shí)控制機組負荷滿(mǎn)足電網(wǎng)要求的需要，初步設計RB復歸邏輯待下一步試驗論證：
  
               
                                      圖9　RB復位回路

     參考文獻：

    [1]火力發(fā)電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化系統檢修運行維護規程.DL/T　774—2004[S].  

    [2]火力發(fā)電廠(chǎng)模擬量控制系統驗收測試規程》DL/T　657—2006[S].

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第四期