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    摘 要：本文通過對神華陜西國華錦界能源有限責(zé)任公司（一下簡稱國華錦能公司）4×600MW機(jī)組RB控制邏輯設(shè)計(jì)及現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用情況分析，提出了優(yōu)化RB控制邏輯的具體方法，并通過現(xiàn)場應(yīng)用消除了原設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的安全隱患，對同類廠的RB控制邏輯設(shè)計(jì)有借鑒意義。

    關(guān)鍵詞：RB邏輯；協(xié)調(diào)控制  

  RB（RUNBACK）是指機(jī)組輔機(jī)故障快速自動減負(fù)荷控制，是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部分。RB過程中機(jī)組按照預(yù)先設(shè)定的最大出力將鍋爐主控切換到開環(huán)控制，同時(shí)兼顧主汽壓力自動、給水自動、風(fēng)量自動、負(fù)壓自動、一次風(fēng)壓自動調(diào)節(jié)，保證主參數(shù)不超標(biāo)，機(jī)組不跳閘。RB邏輯設(shè)計(jì)的正確與否直接關(guān)系著機(jī)組的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

    1 RB邏輯設(shè)計(jì)思路

    錦能公司原設(shè)計(jì)RB邏輯主要包括磨煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、爐水泵、給水泵七種輔機(jī)跳閘RB控制功能。控制回路由三部分組成：最大允許出力計(jì)算——用于計(jì)算RB發(fā)生后目標(biāo)負(fù)荷值；RB觸發(fā)回路——用于判斷是否應(yīng)該進(jìn)行RB； RB速率限制——用于確定不同輔機(jī)RB時(shí)的負(fù)荷減小速率。

    1.1 機(jī)組最大允許負(fù)荷的計(jì)算

    機(jī)組最大允許負(fù)荷即主要輔機(jī)故障時(shí)RB動作目標(biāo)負(fù)荷，按照機(jī)組輔機(jī)最大出力試驗(yàn)整定出來的，保證RB發(fā)生后機(jī)組按照預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行。
  
        
                                          圖1　RB控制邏輯圖

    圖1根據(jù)各輔機(jī)的投入數(shù)量，計(jì)算出各輔機(jī)的最大可能出力值，經(jīng)過小選模塊后，形成機(jī)組當(dāng)前最大輔機(jī)允許出力。機(jī)組的輔機(jī)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(jī)組最大允許負(fù)荷發(fā)生RB，這樣設(shè)計(jì)對于機(jī)組在接近或達(dá)到100％滿負(fù)荷工作時(shí)可以避免發(fā)生RB信號。

    1.2 不同輔機(jī)故障的RB速率

    本機(jī)組的RB的降負(fù)荷的速率，磨煤機(jī)的RB的速率為300MW/min，送風(fēng)機(jī)為 600MW/min；引風(fēng)機(jī)為600MW/min；一次風(fēng)機(jī)為900MW/min；空預(yù)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(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行逐步加負(fù)荷過程中，鍋爐主控指令小于機(jī)組的最大允許負(fù)荷，小選模塊的輸出為鍋爐主控指令信號，經(jīng)過速率限制模塊SWF限速后送入減法模塊，由于不會小于機(jī)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(jī)故障，則小選模塊輸出為此輔機(jī)的最大出力（如送風(fēng)機(jī)跳閘機(jī)組最大允許負(fù)荷則會馬上變成55％），此時(shí)限速模塊會按照此輔機(jī)故障降負(fù)荷速率送入減法模塊，此時(shí)會小于機(jī)組最大允許出力減5，則RB信號會被激活。

    RB信號觸發(fā)見圖2，RB信號激活的同時(shí)鍋爐主控指令與不同輔機(jī)最大出力比較，判斷哪個(gè)輔機(jī)發(fā)生故障，則RB信號被觸發(fā)，觸發(fā)時(shí)間設(shè)計(jì)為300S的脈沖。
  
            
                                     圖2　RB信號觸發(fā)回路

    1.4 RB指令的形成

    機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)鍋爐主控指令小于機(jī)組最大允許負(fù)荷，則大選模塊從輸出為RB指令為機(jī)組的最大允許負(fù)荷（如兩臺送風(fēng)機(jī)運(yùn)行則為135％）。當(dāng)某輔機(jī)故障時(shí)小選模塊的輸出應(yīng)為此輔機(jī)的最大出力（如送風(fēng)機(jī)則為55％），按照送風(fēng)機(jī)事先設(shè)定的負(fù)荷速率150％鍋爐主控指令下降至目標(biāo)值55％負(fù)荷對應(yīng)的鍋爐主控指令，形成RB動作后的鍋爐主控指令。

    1.5 RB動作過程

    RB動作滿足兩個(gè)條件，一個(gè)是機(jī)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動作過程如下：

    （1）機(jī)組協(xié)調(diào)方式切至機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式，鍋爐主控切手動處于跟蹤狀態(tài)，按照圖1中的RB指令進(jìn)行開環(huán)控制，跟蹤時(shí)間為RB觸發(fā)時(shí)間300秒，見圖3。汽機(jī)主控處于閉環(huán)控制自動調(diào)整機(jī)前壓力，壓力設(shè)定值首先維持輔機(jī)故障時(shí)的主汽壓力為設(shè)定值4S，然后按照此輔機(jī)的滑壓速率進(jìn)行滑壓運(yùn)行。
  
               
                              圖3　RB動作過程鍋爐主控跟蹤控制邏輯

    （2）除一次風(fēng)機(jī)外的輔機(jī)故障，按照F磨、E磨、D磨的順序，第一臺磨無延時(shí)跳閘，5s后跳閘第二臺磨，直至最后保留3臺磨在運(yùn)行狀態(tài)，始終不去跳閘A磨、B磨、C磨。若A磨運(yùn)行B磨跳閘，自動投入AB層油槍；若C磨跳閘D磨運(yùn)行，自動投入CD層油槍。

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

    （4）自動關(guān)閉過熱器、再熱器減溫水調(diào)門至零，維持時(shí)間即RB觸發(fā)時(shí)間300秒，防止快降負(fù)荷過程中汽溫快速下降。

    （5）RB觸發(fā)時(shí)間300秒后RB自動復(fù)位，同時(shí)操作員畫面設(shè)置RB復(fù)位按鈕運(yùn)行人員可隨時(shí)手動復(fù)位。

    （6）主要輔機(jī)聯(lián)鎖回路為引風(fēng)機(jī)跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側(cè)送風(fēng)機(jī)；送風(fēng)機(jī)跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側(cè)引風(fēng)機(jī)；空預(yù)器跳閘，聯(lián)鎖跳閘同側(cè)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)。

    2 案例分析

    2.1 RB動作過程

    2007年1月9日09時(shí)02分，機(jī)組負(fù)荷550MW，鍋爐主控指令103％，五臺磨煤機(jī)運(yùn)行。此時(shí)由于E磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)整門卡澀一次風(fēng)量低保護(hù)動作,E磨煤機(jī)跳閘，發(fā)生燃料RB動作，機(jī)組協(xié)調(diào)自動切換至TF方式運(yùn)行，鍋爐主控指令自動降至88%，負(fù)荷自動減至498MW，立即投入等離子拉弧。9：08分，運(yùn)行人員檢查無問題后啟動E磨煤機(jī)、 E給煤機(jī)后，發(fā)生一次風(fēng)機(jī)RB，E、D、C磨煤機(jī)相繼間隔2S跳閘。立即解列水位自動手動調(diào)整汽包水位，調(diào)整汽溫及各參數(shù)，投入油槍助燃未成功；09時(shí)10分一次風(fēng)機(jī)發(fā)生搶風(fēng)，解列一次風(fēng)機(jī)自動，手動調(diào)整一次風(fēng)機(jī)動葉開度，09時(shí)40分一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)處理正常，依次啟動C磨煤機(jī)、D磨煤機(jī)，10時(shí)30分負(fù)荷至400MW。鍋爐主控指令跟蹤RB指令自動突升至120%大于風(fēng)機(jī)的最大出力110%，發(fā)生一次風(fēng)機(jī)RB動作。

    8：48：58機(jī)組負(fù)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(tǒng)運(yùn)行，協(xié)調(diào)投入，RB投入。此時(shí)由于E制粉系統(tǒng)棚煤，運(yùn)行人員將E給煤機(jī)切至手動，但未將E給煤機(jī)指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系統(tǒng)已無出力，導(dǎo)致此時(shí)主汽壓力開始下降，鍋爐主控指令開始增加，至RB發(fā)生前鍋爐主控指令增加至115.4%，運(yùn)行人員啟動F制粉系統(tǒng)停運(yùn)E給煤機(jī)，發(fā)生RB動作。動作記錄時(shí)間如下：

    8：49：49 運(yùn)行人員啟動F磨煤機(jī)

    8：50：07 運(yùn)行人員啟動F給煤機(jī)

    8：50：25：740 運(yùn)行手動停止E給煤機(jī)，E磨煤機(jī)保持空轉(zhuǎn)

    8：50：26：51 發(fā)出RB動作信號

    8：50：26：556 F磨煤機(jī)跳閘

    8：50：32：05 E磨煤機(jī)跳閘

    8：50：38：522 D磨煤機(jī)跳閘
                
               
                               圖4　RB動作參數(shù)變化曲線

    2.2 RB誤動作原因分析

    第一次磨煤機(jī)跳閘在RB動作后，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動作3分鐘后運(yùn)行人員啟動E磨煤機(jī)、E給煤機(jī)導(dǎo)致RB指令由88％階躍上升至120％，鍋爐主控指令跟蹤上升至120%，邏輯自動判斷與輔機(jī)設(shè)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(jī)RB（表現(xiàn)為一次風(fēng)機(jī)RB動作，目標(biāo)負(fù)荷40％），使E、D、C磨煤機(jī)相繼跳閘。

    2.3 邏輯優(yōu)化

    針對2007年1月9日機(jī)組RB動作過程，考慮到機(jī)組運(yùn)行過程中不能進(jìn)行RB試驗(yàn)，經(jīng)過討論對邏輯進(jìn)行了簡單的優(yōu)化。考慮到5分鐘的RB動作時(shí)間較長，在此時(shí)間內(nèi)運(yùn)行人員不能進(jìn)行任何干預(yù)，同時(shí)防止輔機(jī)運(yùn)行信號閃爍造成109事件的發(fā)生，在給煤機(jī)的計(jì)算回路中，給煤機(jī)運(yùn)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，如果制粉系統(tǒng)再次啟動，則不發(fā)RB 信號。

    3 案例分析

    3.1 RB發(fā)生過程

    2008年02月6日8：48：58機(jī)組負(fù)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(tǒng)運(yùn)行，協(xié)調(diào)投入，RB投入。此時(shí)由于E制粉系統(tǒng)棚煤，運(yùn)行人員將E給煤機(jī)切至手動，但未將E給煤機(jī)指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系統(tǒng)已無出力，導(dǎo)致此時(shí)主汽壓力開始下降，鍋爐主控指令開始增加，至RB發(fā)生前鍋爐主控指令增加至115.4%，運(yùn)行人員啟動F制粉系統(tǒng)停運(yùn)E給煤機(jī)，發(fā)生一次風(fēng)機(jī)RB動作。動作記錄時(shí)間如下：

    8：49：49 運(yùn)行人員啟動F磨煤機(jī)

    8：50：07 運(yùn)行人員啟動F給煤機(jī)

    8：50：25：740 運(yùn)行手動停止E給煤機(jī)，E磨煤機(jī)保持空轉(zhuǎn)

   8：50：26：51 發(fā)出RB動作信號

    8：50：26：556 F磨煤機(jī)跳閘

    8：50：32：05 E磨煤機(jī)跳閘

    8：50：38：522 D磨煤機(jī)跳閘
  
              
                                     圖5　RB動作參數(shù)變化曲線

    3.2 RB動作原因分析

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

    （2）運(yùn)行人員停運(yùn)E制粉系統(tǒng)此時(shí)輔機(jī)最大出力由120％降至88％。

    （3）鍋爐主控指令由于E制粉系統(tǒng)棚煤，運(yùn)行人員未解至手動，鍋爐主控在自動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(jī)RB(表現(xiàn)為一次風(fēng)機(jī)RB，目標(biāo)負(fù)荷為40％)。

    4 RB邏輯優(yōu)化

    針對機(jī)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(jī)組A級檢修機(jī)會對RB邏輯進(jìn)行了優(yōu)化。主要進(jìn)行了以下幾項(xiàng)工作：

    （1）將兩臺輔機(jī)的出力由原來的110％提高到120，從而保證兩臺以上輔機(jī)運(yùn)行時(shí)鍋爐主控小于輔機(jī)最大出力，避免輔機(jī)沒有跳閘誤發(fā)該輔機(jī)RB問題發(fā)生。

    （2）由于一次風(fēng)機(jī)出力原因在發(fā)生RB時(shí)保留2臺磨煤機(jī)運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷、主汽溫下降特快，對汽輪機(jī)的安全運(yùn)行造成很大的隱患。重新進(jìn)行一次風(fēng)機(jī)出力試驗(yàn)，當(dāng)一次風(fēng)機(jī)RB時(shí)關(guān)閉備用磨煤機(jī)的出入口風(fēng)門，防止一次風(fēng)壓下降太快，安全保留三臺磨煤機(jī)運(yùn)行，保證機(jī)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），避免汽包水位控制不穩(wěn)定。

    （4）原RB邏輯出力判斷采用輔機(jī)跳閘狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)輔機(jī)處于檢修位時(shí)電氣開關(guān)控制回路失電，DCS系統(tǒng)不能收到跳閘狀態(tài)信號，造成RB出力判斷邏輯錯(cuò)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(jī)RB、燃料RB后一次風(fēng)機(jī)喘振聯(lián)開E、F磨煤機(jī)的冷風(fēng)調(diào)門至30%。

    （6）增加RB發(fā)生后切除氧量自動邏輯，防止RB過程中送、引風(fēng)自動受氧量自動的原因波動較大，影響自動降負(fù)荷的燃燒穩(wěn)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(jī)、給水自動不因?yàn)橹噶钆c反饋不一致切除自動控制。

    5 RB試驗(yàn)分析與不足

    2008年11月24日16:44進(jìn)行了一次風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷579MW、汽包水位-19.15mm、爐膛負(fù)壓-0.14kPa，MCS自動全部投入。將B一次風(fēng)機(jī)用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發(fā)生，RB指令降至40%。在整個(gè)過程中，汽包水位最高78.86mm、最低-93.62mm，爐膛負(fù)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(jī)一次風(fēng)量最低分別為72.16t/h、76.01和72.36，RUNBACK結(jié)束時(shí)負(fù)荷保持在270MW。
  
              
                                   圖6　一次風(fēng)機(jī)RUNBACK

    2008年11月24日11:37進(jìn)行了引風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷558MW、汽包水位-1.29mm、爐膛負(fù)壓-0.15kPa，MCS自動全部投入。將A引風(fēng)機(jī)用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發(fā)生，RB指令降至55%。在整個(gè)過程中，汽包水位最高80.72mm、最低-33.81mm，爐膛負(fù)壓最高0.34kPa、最低-0.52kPa，RUNBACK結(jié)束時(shí)負(fù)荷保持在330MW。
  
           
                                     圖7　引風(fēng)機(jī)RUNBACK

    2008年11月24日16:44進(jìn)行了給水泵RUNBACK試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷602MW、汽包水位46.05mm、爐膛負(fù)壓-0.13kPa，MCS自動全部投入，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)過程中，汽包水位最高175.47mm、最低-206.16mm，爐膛負(fù)壓最高0.27kPa、最低-1.17kPa，RUNBACK結(jié)束時(shí)負(fù)荷保持在335MW。
  
                 
                                      圖8　給水泵RUNBACK

    本次試驗(yàn)過程中機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于保護(hù)動作值，有效控制了汽包水位、爐膛負(fù)壓、主汽溫度過程值，風(fēng)機(jī)未發(fā)生喘振現(xiàn)象，同時(shí)所有輔機(jī)RB試驗(yàn)一次成功。

    不足方面進(jìn)行風(fēng)機(jī)RB前未對增壓風(fēng)機(jī)自動進(jìn)行擾動試驗(yàn)，自動控制動作較慢，造成送風(fēng)機(jī)RB過程中發(fā)生自動耦合問題，后對增壓風(fēng)機(jī)自動參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

    RB回路的復(fù)歸問題還需要進(jìn)一步的探討，目前采用5分鐘自動復(fù)歸還不能滿足運(yùn)行提前干預(yù)，及時(shí)控制機(jī)組負(fù)荷滿足電網(wǎng)要求的需要，初步設(shè)計(jì)RB復(fù)歸邏輯待下一步試驗(yàn)論證：
  
               
                                      圖9　RB復(fù)位回路

     參考文獻(xiàn)：

    [1]火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程.DL/T　774—2004[S].  

    [2]火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)驗(yàn)收測試規(guī)程》DL/T　657—2006[S].

    摘自《自動化博覽》2011年第四期