600MW超临界直流炉机组RB控制策略优化及试验.pdf

甘肃电力技术 3 3 6 0 0 m w超临界直流炉机组 r b 控制策略优化及试验 朱延海姚玉雁 h ( 阜阳华润电力有限公司 安徽省阜阳市2 3 6 0 0 0 ) 【 摘要 】 介绍 了 6 0 0 m w超 临界直流炉机组 r b 控制优化方案及试验。通过对试验数据的整理和分析，确定 了不同辅机跳闸时的机组运行监控方式和操作要点，为机组安全、稳定运行和减少非计划停运提供了保障。 【 关键词】 6 0 0 m w 直流炉机组r b 优化试验 1 机组概况 某 电厂2 6 0 0 m w 机组锅炉系哈尔滨锅炉厂有限 公司制造 的超临界参数变压运行直流锅炉 ( 炉型： h g 一 1 9 5 5 2 5 4 - y m1 ) ，采用 型布置，单炉膛、低n o x 轴 向旋流燃烧器 ( l n a s b ) 前后墙对冲燃烧方式、一次 中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢 构架、全悬吊结构。锅炉过热蒸汽最大连续蒸发量 为1 9 5 5 t h ，额定蒸发量为1 8 6 2 t h ，额定蒸汽压力 温度为2 5 4 a 5 4 3 。机组采用双进双 出钢球磨煤 机，直吹式制粉系统；汽机采用东方汽轮机有限公 司引进日本日立公司技术生产的超临界、单轴、一 次中间再热、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮 机：d c s 、d e h 系统均采用 日立公司h i a c s 5 0 0 0 m 分散 控制系统。 2 r b功能概述 r b ( r u n b a c k ) 功能是机组协调控制系统 ( c c s ) 的 重要功能之一，是一种对大型机组工况突变的保护 控制功能。当机组某些重要辅机跳 闸，锅炉等有关 设备不能维持较高负荷运行时，根据协调控制系统 r b 逻辑功能，快速将机组负荷降至规定负荷，并且 保持机组运行参数在安全稳定范围内，避免造成设 备损坏或使机组故障停运。r b 功能的实现及正常投 入，为机组的安全、稳定运行和减少非计划停运提 供了保障。 某电厂因掺烧原因，煤种变化大，r b 功能一直 未正常投运，重要辅机跳闸后 ，由运行 人员手动投 油助燃、启停相应辅机和进行相应参数的调整。由 于处理过程中短时间内需操作、调整多个设备及参 数，运行人员处于高度紧张状态，有时因处理不及 时或处理方法不当，引起主要参数超限、主机保护 系统动作、机组跳闸。近段 时间内，辅机不稳定运 行严重威胁着机组安全运行 ，从保护机组安全运行 角度，亟待完善r b 功能。在2 0 0 8 年的多次辅机跳闸 中，有3 次因r b 功能不能满足当前工况而造成非停 。 经过对 多次辅机跳 闸和非停的事故分析总结，提 出 r b 功能优化方案 ，于2 0 0 8 年1 0 月在2 号机组临检中， 对控 制逻 辑进行优化修改 ，并在机组启动后进行 6 0 、8 0 、9 0 m c r 工况试验。 3 r b 控制策略 根据机组运行控制特点 ，结合重要辅机跳闸事 故预案、运行规程，将r b 逻辑设计4 种异常工况，即 单 台引风机跳闸、单台送风机跳闸、单台一次风机 跳闸、单台汽泵跳闸情况下机组出力限制及处理。 3 1 送风机r b ( 1 )负荷4 0 0 m w 以上，2 台运行中任1 台送风机跳 闸，触发r b 动作。 ( 2 )“ 送风机跳闸” 报警， “ 送风机r b ”报警。 ( 3 )s c s 执行程序：关闭跳闸送风机出口风门档 板。 ( 4 )风烟m c s 执行程序： 1 )跳闸送风机动叶指令超弛为0 ，反馈小于 4 时释放超弛指令。 2 )处于运行工况下的送、引风调节保持 自动 状态 ，送 风调节 由定压方式无扰切换 为滑压方式 ( 压力设定由负荷一 风压曲线给出) ，引风调节保持 6 0 0 m w超临界直流炉机组 r b控制策略优化及试验 不变；引风机电流大于额定电流时引风机动叶保持， 送风机电流大于额定电流时送风机动叶保持。 3 )r b 时闭锁偏差大跳手动。 ( 5 )b m s 按预定逻辑完成切磨 、投油工作： 1 )4 台磨运行，切d 磨，关p c 阀，按顺序投底层 运行层油枪 ( 油枪间隔1 2 s 顺投 ，油枪数量为4 支) 。 2 )3 台磨运行不切磨 ，按顺序投底层运行层油 枪 ( 4 支 ) 。 ( 6 )r b 后切最底运行层 的负荷风控制为手动 ， 其余运行层保 留自动 ，总燃料按一定的速率减至 目 标负荷3 5 0 m w 对应的燃料量值 ( 目标燃料量根据当前 燃料量计算 出) 。 ( 7 )r b 后机 组从a g c 或c c s 控制方式切换为 以t f ( 汽机跟随)方式 ，进行机调压控制，主汽压按一 定的速率降到 目标值 ( 压力设定值 由实际负荷一 压力 曲线给出) 。 ( 8 )r b 过程 中汽机主控闭增 。 ( 9 )r b 结束后 自动切汽机主控至手动方式。 3 2 弓 i 风机 r b ( 1 )负荷4 5 0 m w 以上 ，2 台运行中任 1 台引风机跳 闸，触发r b 动作。 ( 2 )“ 引风机跳 闸”报警，“ 引风机r b ”报警。 ( 3 )s c s 执行程序： 1 )关闭跳闸引风机进、出口风门档板。 2 )联跳 同侧 送风机 ，关 闭该送风机 出口挡 板 。 ( 4 )风烟m c s 执行程序 ： 1 )跳闸送、引风机动叶指令超弛为0 ，反馈小 于4 时释放超弛指令。 2 )处于运行工况下的送、引风调节保持 自动 状态 ，送风调节 由定压方式无扰切换为滑压方式 ( 压力设定由负荷一风压 曲线给出) ，引风调节保持不 变；引风机电流大于额定电流时引风机动叶保持， 送风机电流大于额定电流时送风机动叶保持。 3 )r b 时闭锁偏差大跳手动。 ( 5 )b m s 按预定逻辑完成切磨、投油工作： 1 )4 台磨运行，切d 磨，关p c 阀，按顺序投底层 运行层油枪 ( 油枪间隔l 2 s 顺投，油枪数量为4 支 ) 。 2 )3 台磨运行不切磨，按顺序投底层运行层油 枪 ( 4 支 ) 。 ( 6 )r b 后切最底运行层的负荷风控制为手动， 其余运行层保留 自动，总燃料按一定的速率减至 目 标负荷3 5 0 m 1 】l对应的燃料量值 ( 目标燃料量根据当前 燃料量计算出) 。 ( 7 )r b 后机组从a g c 或c c s 控制方式切换为以t f ( 汽机跟随)方式，进行机调压控制，主汽压按一 定的速率降到目标值 ( 压力设定值由实际负荷一 压力 曲线给出) 。 ( 8 )r b 过程中汽机主控 闭增 。 ( 9 )r b 结束后 自动切汽机主控至手动方式。 3 3 一次风机r b ( 1 )负荷3 8 0 m w 以上 ，2 台运行中任l 台一次风机 跳 闸，触发r b 动作。 ( 2 )“ 一次风机跳闸 ”报警 ，“ 一次风机r b ”报 警 。 ( 3 )s c s 执行程序： 1 )关闭跳闸一次风机出口风门档板。 2 )联关空预器进、出口一次风门档板。 3 )联关同侧冷一次挡板。 ( 4 )风烟m c s 执行程序 ： 1 )跳闸一次风机动叶指令超弛为0 ，反馈小于 4 时释放超弛指令。 2 )处于运行工况下的一次风压调节保持 自动 状态 ，一次风机电流大于额定 电流时一次风机动叶 保持。 3 )r b 时闭锁偏差大跳手动。 ( 5 )b m s 按预定逻辑完成切磨、投油工作 ： 1 )4 台磨运行 ，切d 磨，关p c 阀，按顺序投底层 运行层油枪 ( 油枪间隔1 2 s 顺投，油枪数量为4 支) 。 2 )3 台磨运行不切磨 ，按顺序投底层运行层油 枪 ( 4 支 ) 。 ( 6 )r b 后切最底运行层的负荷风控制为手动， 其余运行层保 留自动 ，总燃料按一定的速率减至 目 标负荷3 5 0 m w 对应的燃料量值 ( 目标燃料量根据当前 燃料量计算出) 。 ( 7 )r b 后机组从a c e 或c c s 控制方式切换为以t f ( 汽机跟 随)方式 ，进行机调压控制 ，主汽压按一 定的速率降到目标值 ( 压力设定值由实际负荷一 压力 曲线给 出) 。 ( 8 )r b 过程中汽机主控 闭增。 ( 9 )r b 结束后 自动切汽机主控至手动方式。 3 4 汽泵r b ( 1 )负荷 3 2 o m w 以上，2 台运行 中任 1 台汽泵跳 闸，触发r b 动作 。 6 0 0 m w超临界直流炉机组 r b控制策略优化及试验 3 5 ( 2 )“ 汽泵跳闸”报警 ，“ 汽泵r b ”报警。 ( 3 ) s c s 执行程序： 联启电泵， 2 s 后勺管开至2 0 ( 并泵 由运行人员操作 ) 。 ( 4 )b m s 按预定逻辑完成切磨工作： 1 )4 台磨运行 ，切d 磨 ，关p c 阀，不投油枪 ， 运行人员根据火检情况 自行投油枪 。 2 )3 台磨运行不切磨。 ( 5 )r b 后切最底运行层的负荷风控制为手动 ， 其余运行层保留 自动 ，总燃料按一定的速率减至 目 标负荷3 0 0 m w 对应的燃料量值 ( 目标燃料量根据当前 燃料量计算出) 。 ( 6 )f u 3 后机组从a g c 或c c s 控制方式切换为 以t f ( 汽机跟随)方式，进行机调压控制 ，主汽压按一 定的速率降到目标值 ( 压力设定值由实际负荷一 压力 曲线给 出) 。 ( 7 )r b 过程中汽机主控闭增。 ( 8 )r b 结束后 自动切汽机主控至手动方式。 4 试验 过程及 分析 根据 试验 方案 ，对每 种工 况r b 都进行 6 0 、 8 0 、9 0 m c r 工况试验 ，并对试验参数进行分析，通 过整定参数，提出操作指导，使每种工况试验都取 得 了成功 ( 只选取9 0 m c r 工况试验参数) 。 4 1 送风机r b 试验 4 1 1 送风机r b 试验过程 ( 1 )负荷5 5 0 m w 稳定运行，4 台磨煤机运行，2 台 送风机、2 台引风机、2 台一次风机运行，2 台汽泵运 行 。机组方式为c c s 方式 ，除氧器水位 、凝汽器 水 位 、一二级过热器汽温 、磨煤机负荷风、送 、引、 一 次风等控制系统均投入 自 动，且调节正常。 ( 2 )r b 功能投入。 ( 3 )r b 发生前机组主要运行参数如下：实际负 荷5 5 0 m w 、主汽压力2 4 3 m p a 、主汽温度5 3 0 、再热 汽压力3 9 l p a 、再热汽温度5 8 3 、燃料量3 3 7 t h 、 炉膛压力3 8 p a 、省煤器进口给水流量1 6 5 3 t h 、汽 机调门开度8 6 5 、分离器出口温度4 0 1 y 、煤水比 信号0 6 5 3 、二次风机出口压力1 7 5 k p a 、一次风出 口压力1 2 1 k p a 。 ( 4 )操 作 员手 动停 运2 b 送风 机 ( 时 间为 1 5 ： 3 0 ： 4 0 ) 。 送风机r b 动作， 程序执行s c s 、 m c s 、 b m s 管理程序 。 ( 5 ) 待机组各运行参数稳定后，操作员复位r b ， 控 制 方 式 自动 切 为 基 本 方 式 ， 结 束 时 间 为 1 5 ： 4 5 ： 26 ，历时近 1 5 m i n 。调整各相关参数，并重新 启动跳闸的送风机，恢复机组负荷。 ( 6 )r b 复位时机组主要运行参数如下：实际负 荷3 4 4 m w 、主汽压力1 7 9 m p a 、主汽温度5 4 0 、再热 汽压力2 4 m p a 、再热汽温度5 3 9 、燃料量1 8 9 t h 、 炉膛压力一 3 4 p a 、省煤器进 口给水流量9 8 4 t h 、汽机 调门开度8 4 6 、分离器出口温度3 7 8 、煤水比信 号0 7 4 3 、二次风机 出口压力1 1 k p a 、一次风出口压 力1 1 3 1 k p a 。 4 1 2 送风机r b 试验结果综合分析 从动作过程及曲线 ( 略)看，送风机r b 发生后 s c s 、m c s 、 b m s 动作正确，方向正确，各参数控制相 对稳定 ，主汽温度 、主汽压力、炉膛压力、燃料 、 给水控制较好，煤水 比未出现失调现象。但水量减 得还稍慢一点，通过整定给水 自动指令的三阶延时 时间参数能有明显效果。 4 2 引风机r b 试验 4 2 1 引风机 r b试验过程 ( 1 )试验时负荷 5 4 3 m w ，4台磨煤机运行，2台 送风机、2台引风机、2台一次风机运行 ，2台汽泵 运行。机组方式为 a g c方式 ，除氧器水位、凝汽器 水位 、一二级过热器汽温、磨煤机负荷风、送、引、 一 次风等控制系统均投入 自动，且调节正常。 ( 2 )r b功能投入。 ( 3 )r b发生前机组主要运行参数如下：实际负 荷 5 4 3 m 、主汽压力 2 4 7 m p a 、主汽温度 5 3 3 6 “c 、 再热汽压力 3 8 6 lp a 、再热汽温度 5 8 7 、燃料量 3 3 1 9 5 9 t h 、炉膛压力- 3 0 p a 、省煤器进 口给水流量 1 6 2 2 7 t h 、 汽机调门开度 8 5 7 2 、 分离器出口温度 4 0 3 、煤水 比信号 0 6 5 2 、二次风机 出口压力 1 5 1 k p a 、一次风出口压力 1 2 k p a 。 ( 4 ) 操作员手动停运 2 a 引风机 ( 时间为 1 7 ： 3 0 ： 3 1 ) 。引风机 r b动作，程序执行 s c s 、m c s 、b m s管 理程序。 ( 5 )待机组各运行参数稳定后，操作员复位 r b ， 控制方式 自 动切为基本方式，结束时间为 1 7 ：4 5 ： l 4 ，历时近 1 5 m i n 。调整各相关参数， 并重新启动跳 闸的引、送风机，恢复机组负荷。 ( 6 )r b复位时机组主要运行参数如下：实际负 荷 3 4 0 1w 、主汽压力 1 8 1 m p a 、主汽温度 5 4 0 、再 热汽压力2 4 m p a 、 再热汽温度5 4 1 、 燃料量1 8 9 t h 、 3 6 6 0 0 m w超临界直流炉机组 r b控制策略优化及试验 炉膛压力一 6 6 p a 、省煤器进 口给水流量 9 7 3 t h 、汽机 调门开度 8 4 3 、分离器出口温度 3 8 1 、煤水比信 号 0 7 4 4 、二次风机出口压力 0 8 3 k p a 、一次风出口 压力 1 0 7 8 k p a 。 4 2 2 引风机 r b试验结果综合分析 从动作过程及 曲线 ( 略 )看，引风机 r b发生后 s c s 、m c s 、b m s动作正确 ，方 向正确 ，r b过程中锅 炉燃烧稳定 ，各参数控制相对稳定，主汽压力 、主 汽温度 、燃料、给水流量、炉膛压力控制较好 ，煤 水比未出现失调现象。 但在跳 闸的 2 a引风机将负荷转移到运行侧 2 b 引风机时，动叶开速度较快，使 2 b引风机过 电流 ， 这需要在逻辑中再完善控制逻辑 ，限制 2 b引风机动 叶开速率。 4 3 一次风机r b 试验 4 3 1 一次风机 r b 试验过程 ( 1 )试验负荷 5 4 0 m w稳定运行 ，4台磨煤机运 行，2台送风机、2台引风机、2台一次风机运行，2 台汽泵运行 。机组方式为 c c s方式，除氧器水位 、 凝汽器水位 、一二级过热器汽温、磨煤机负荷风 、 送、引、一次风等控制系统均投入 自动，调节正常。 ( 2 )r b功能投入。 ( 3 )r b发生前机组主要运行参数如下：实际负 荷 5 3 8 8 7 5 m w 、主 汽 压 力 2 3 7 6 2 m p a 、主汽 温 度 5 3 4 3 4 4 、 再热汽压力 3 8 m p a 、 再热汽温度 5 6 2 c、 燃料量 3 1 6 4 2 8 t h 、炉膛压力- 2 2 4 1 3 p a 、省煤器进 口给水流量 1 5 9 7 6 5 3 t h 、汽机调门开度 8 7 3 1 1 、 分离器出口 温度 4 0 6 7 c 、煤水比信号0 6 8 8 、二次 风 机 出 口 压 力1 5 1 3 k p a、 一 次 风 出 口 压 力 1 1 7 3 9 k p a 。 ( 4 )操作员手动停运 2 a一次风机 ( 时间为 1 4 ： 0 2 ： 3 s ) 一次风机 r b动作，程序执行 s c s 、m c s 、 b m s管理程序。 ( 5 )待机组各运行参数稳定后，操作员复位 r b ， 控制方式自动切为基本方式，结束时间为 1 4 ：1 3 ： 1 4 ,历时近 1 l m i n 。调整各相关参数，并重新启动跳 闸的一次风机， 恢复机组负荷。 ( 6 )r b复位时机组主要运行参数如下：实际负 荷 3 8 9 m w 、主汽压力 2 2 4 m p a 、主汽温度 5 4 1 、再 热汽压力 2 7 6 m p a 、再热汽温度 5 5 4 、燃料量 1 8 4 5 t h 、炉膛压力- 1 7 5 p a 、省煤器进口给水流量 1 1 7 3 t h 、汽机调门开度 8 3 4 、分离器出口温度 4 1 6 、 煤水比信号 0 9 、 二次风机出口压力 1 o 3 l ( p a 、 一 次风出口压力 1 1 3 k p a 。 4 3 2 一次风机 r b试验结果综合分析 从动作过程及曲线 ( 略)看 ，一次风机 r b发生 后 s c s 、m c s 、b m s动作正确 ，方 向正确 ，各参数控 制相对稳定，主汽温度、主汽压力、煤水比控制较 好，未出现失调现象。 在 r b发生后期，部分炉壁温度 ( 几点 )有超温 现象，是因油枪一直在投运 的原因，若运行人员根 据炉膛燃烧情况，适时退 出油枪，会避免超温现象。 4 4 汽泵r b 试验 4 4 1 汽泵 r b试验过程 ( 1 )试验负荷 5 1 0 m w稳定运行，4台磨煤机运 行 ，2台送风机、2台引风机、2台一次风机运行，2 台汽泵运行。机组方式为 a g c方式，除氧器水位、 凝汽器水位、一二级过热器汽温、磨煤机负荷风、 送、引、一次风等控制系统均投入 自动，调节正常。 ( 2 )r b功能投入。 ( 3 )r b发生前机组主要运行参数如下：实际负 荷 5 1 0 m w 、主汽压力 2 2 9 9 m p a 、主汽温度 5 3 2 。 5 c、 再热汽压 力 3 6 m p a 、再热汽温度 5 6 2 、燃料量 2 8 5 3 5 1 t h 、炉膛压力- 2 1 p a 、省煤器进 口给水流量 1 5 0 1 t h 、汽机调门开度 8 6 7 5 、分离器出 口温度 3 9 7 、煤水比信号 0 7 3 5 。 ( 4 )操作员手动停运 2 b汽泵 ( 时间为 1 6 ： 1 8 ： 2 8 ) 。汽泵 r b动作 ，程序执行 s c s 、m c s 、b m s管理 程序 。 ( 5 )待机组各运行参数稳定后，操作员复位 r b ， 控制方式自动切为基本方式，结束时间为 1 6 -2 8 - 0 4 ，历时近 1 0 m i n 。调整各相关参数，并重新启动跳 闸的2 b 汽泵，恢复机组负荷。 ( 6 )r b复位时机组主要运行参数如下：实际负 荷 3 5 6 ! w 、主汽压力 2 0 6 m p a 、主汽温度 5 4 1 、再 热汽压力2 5 m p a 、 再热汽温度5 4 1 2 、 燃料量1 9 5 t h 、 炉膛压力- 1 9 p a 、省煤器进 口给水流量 l l 0 2 t h 、汽 机调门开度 8 3 4 、分离器出口温度 3 9 5 c、煤水比 信号 0 8 1 。 4 4 2 汽泵 r b 试验结果综合分析 从动作过程及曲线 ( 略) 看， 汽泵 r b发生后 s c s 、 m c s 、 b m s 动作正确，方向正确，但因在汽泵 r b 判断 选取上，r b 触发较汽泵跳闸后滞后近 2 4 s ，因运行 ( 下转第 4 o页) 基于重复脉冲法的汽轮发电机转子绕组匝间短路探测 v l 3 ，v v、 ， v v v v、 ， 、 ， 、 v l 4 。 t 1 ) t 1 1 t 1 9 t 2 。 图 4 输出神经元输出数据涵义示意图 用试验所得 的输入、 输 出样本训练 b p 神经网络 ， 最后将得到一个 与该大型汽轮发电机转子匝间短路 相对应的 b p神经网络模型，在 以后匝间短路探测过 程中只需先进行 r s o试验 ，然后提取特征波形，将 特 征波形与横轴所 围得面积作为神经网络的输入， 根据神经网络的输 出就能够判断匝间短路的位置及 程度。探测的精确度与试验设备精度、参与神经网 络训练的样本数 以及输 出神经元的个数直接相关， 而输入神经元和隐含神经元个数对精度也有一定影 响。 3 3 用 i i a t l a b建立人工神经网络模型 神经网络工具箱是m a t l a b 众多工具箱之一， 它 以人工神经 网络理论为基础，用 m a t l a b语言构造出 典型神经 网络的激活函数，