协调系统误发RB机组跳闸原因分析.doc

协调系统误发RB信号机组跳闸原因分析王向阳(阳城国际发电有限责任公司，山西 阳城 048102)摘要：介绍了阳城国际发电有限责任公司机组的主机、主要辅机或设备故障时，影响到机组的带负荷能力或影响带机组安全运行时，就要对机组的实际负荷指令进行处理的方法、过程。介绍火电机组主要控制系统：协调控制系统运行方式、在机组RB发生时，协调系统应对能力。分析我厂由于协调系统误发RB信号，导致锅炉燃烧异常，主汽温度高保护动作跳机的原因，以及防范措施。火电机组主要控制系统图关键词：协调系统 负荷迫降 机组运行方式调整 机组灭火原因0 引言协调控制系统是我国在80年代引进的火电站控制理念，主要设计思想是将锅炉和汽机作为一个整体，完成对机组负荷、锅炉主汽压力控制，达到锅炉风、水、煤的协调动作。汽轮机锅炉协调控制系统概念的引出，主要在于汽轮机和锅炉对于机组的负荷和压力具有完全不同的控制特性，汽轮机以控制调门的开度实现对压力、负荷的调节，具有很快的调节特性，而锅炉利用燃料的燃烧产生的热量使给水流量变为蒸汽，其控制燃料的过程取决于磨煤机、给煤机、风机的运行。对压力负荷的调节具有很慢的调节特性。因此协调控制系统就是要以优良的控制策略，实现对锅炉-汽机的同一控制。以达到锅炉-汽轮机对负荷响应的快速性和对压力控制的稳定性。单元机组协调控制框图1 概述1.1 单元机组负荷控制系统根据机组运行的实际工况，有四种运行方式1.1.1协调控制方式当单元机组的主、辅机设备均无故障，锅炉侧和汽机侧各子控制系统均能正常投运且处于遥控方式时，可以运行在协调控制方式。在此方式下，锅炉和汽机并行的接受机组实际负荷指令。锅炉通过改变燃烧率来维持主汽压力，汽机侧通过改变汽机调门开度调整机组出力的大小。当气压偏差超过设定范围时，汽机调门开度指令将受到限制。此属于以锅炉跟随为基础的协调控制方式。1.1.2锅炉跟随方式当锅炉侧主、辅设备无故障，各子控制系统均能投运且在遥控方式，而汽机侧出现某种异常时，应工作在锅炉跟随方式。在此方式下，汽机主控制系统处于手动状态，增/减负荷的命令通过OM窗口在DEH操作站上完成，其增/减负荷的具体数值由运行操作人员根据汽机主副系统的实际工况决定。锅炉主控制系统负责主汽压力调节。为了协调汽轮机的功率变化，锅炉主控制系统中引入了汽机对锅炉的能量需求信号：主汽压力给定*主汽流量/机侧主汽压力作前馈，已根据汽机调门开度的变化，快速调整锅炉的输入能量（即燃料量）。1.1.3汽机跟随方式当汽机侧主、辅设备及控制系统均正常且运行在自动遥控方式，而锅炉出力受到某些异常工况限制时，应转为汽机跟随方式。在此方式下，锅炉主控制系统处于手动状态，通过OM窗口由运行人员手动调整锅炉侧的负荷指令。汽机主控制系统处于自动调节主汽压力的运行状态。1.1.4手动运行方式当锅炉侧和汽机侧的主、辅设备或控制系统部分故障时，机炉主控制系统均处于跟踪状态。锅炉和汽机的出力通过各自的子控制系统（即燃料控制子系统和汽轮机数字电液控制系统）自行调整。1.2 RB概念介绍RB，即负荷迫降，为了在重要辅机发生故障跳闸时，机组负荷能安全、自动降到最大计算出力之下，其控制回路由三部分构成：1、最大允许出力计算 ，用于RB发生后目标负荷的计算 2、RB激活（出口），用于判断是否应该RB 3、RB速率限制，用于RB时的负荷变化率的确定。（1）最大出力计算机组运行过程中，如发现机组主要辅机发生了局部故障，甩负荷的原因是明确的，降低负荷的数量也是明确的。减少这一部分负荷之后，机组仍能维持正常运行。当锅炉和汽轮发电机组运行正常时，机组的最大可能出力值与主要辅机的切投状况直接有关，主要辅机跳闸或切除，最大可能出力值就会减小。因此机组的最大可能出力由投入运行的主要辅机的台数确定。应随时计算最大可能出力值，并将它作为机组实际负荷指令的上限。机组的主要辅机设备有风机（送风机、引风机）、给水泵（电动、汽动给水泵）、空气预热器、以及汽轮机或电气侧设备等。因此，负荷返回的主要类型包括送风机RB、引风机RB、一次风机RB、给水泵RB、磨煤机RB等。对于某一台辅机，都有一个对应机组容量的负荷百分数。根据共同运行的台数，将他们的负荷百分数相加，即可确定该种辅机所承担的最大可能出力。例如，一台锅炉配用两台容量百分数50%的送风机，两台同时运行时，带100%负荷。其中一台退出运行，则由送风机决定的机组最大可能出力值就减少到50%。又如，配用四台容量百分数为25%的磨煤机，由磨煤机决定的机组最大可能出力值为N*25%，其中N为投入运行的台数。再如，若配用三台给水泵，其中两台容量百分数为50%，一台为30%，则根据不同投运台数的组合，由给水泵决定的机组最大可能出力值有100%、80%、30%几档。从各种辅机负荷百分数中选出最小值，就是机组的最大可能出力值。FSSS系统根据RB目标值将部分磨煤机切除，保留与机组负荷相适应的磨煤机台数。送风机（或引风机、一次风机）RB发生时，一般需要切掉对应测的其他风机，以保证炉膛负压稳定。若风机的执行机构动作及时，也可以将对应侧的其他风机快关，以保证辅机RB发生之后能够快速恢复正常调节。（2）RB出口当发生负荷返回时，会自动切换机组的运行方式。当锅炉辅机发生跳闸而产生负荷返回，则机组将以汽轮机跟随方式运行，这时因为此时锅炉担负机组负荷能力受到限制。同理，若汽轮机辅机发生跳闸而产生负荷返回，机组将以锅炉跟随方式运行。（3）RB速率限制当机组发生RB时，单元负荷控制输出站的输出切换到最大允许负荷，而RB回路计算的最大可能出力将发生一个较大幅度的阶跃，为了避免这一信号对机组造成的冲击，在该回路中考虑了对最大可能出力的变化速度进行限制。RB的降负荷的速率：磨煤机的RB的速率为100%/min，送风机RB速率300%/min；引风机RB速率为300%/min；一次风机RB为速率300%/min；（空预器RB速率300%/min）；给水泵RB速率300%/min。(根据情况调试时确定)3 机组协调系统误发RB信号事件经过当时的运行工况：#4机组带负荷200MW，协调投入机组各项参数正常。04:40:33 DCS在无任何报警的前提下突然发出RB信号，并同时发出给水泵RB、燃料RB、一次风机RB，而此时所有相关主辅机全部运行正常。机组由协调切至汽机跟随。04:40:39，RB信号全部复位，机组切至锅炉跟随方式。在这个过程中锅炉指令强迫跟踪最大可能负荷（最大可能负荷根据机组运行工况得出的负荷，由于当时机组各辅机正常得出机组最大指令120%），炉指令立即由57%增至120%。此时机组负荷基本维持200MW不变，主汽压力和主汽温度随炉指令迅速上升。04:41:34锅炉指令开始逐渐下降。04:44:12，高旁自动打开维持主汽压力，04:45:06，低旁打开。04:46:42，由于主汽温度高保护动作汽机跳闸，高低旁保护快开。04:46:46,1#、2#小机由于给水流量低保护动作跳闸，04:46:59，给水泵全停触发MFT动作，锅炉灭火。4 RB事件原因分析 图1 机组RB动作的主要辅机及RB后机组目标负荷、返回速率逻辑图4.1 根据当时的运行工况、报表分析及上图机组RB逻辑，在机组RB期间一次风机、送风机、引风机、空预器、磨煤机、给水泵等所有辅机均运行正常，机组RB目标负荷值没发出，实际负荷也没迫降保持不变，由此判断机组RB信号是协调控制系统误发的。所以RB信号误发是导致此次跳机的主要原因。4.2 机组在04:40:33发RB信号，机组运行方式切至机跟随方式，在04:40:39 RB信号复位，机组又切至炉跟随方式。锅炉指令跟踪RB时的最大允许负荷120%，120%是当时机组正常、各主要辅机正常运行计算出的机组最大允许负荷。而当时如果重要辅机故障，机组负荷迅速下降减。（当送风机、引风机RB时，锅炉主控指令为60%*总煤量修正。当一次风机或给水泵RB时，锅炉主控指令为55%*总煤量修正）。在这期间燃料主控一直投自动，锅炉燃料主控指令一直持续增加。锅炉燃料量的增加意味着锅炉负荷的增加，这时汽机负荷也应该增加。但这时机组在炉跟随方式下，机组负荷由运行人员手动增减。锅炉能量的增加，汽机负荷也相应增加。但这时汽机主控并未增加负荷，导致主汽压力、主汽温度升高。虽然高旁、低旁打开，但机组还是因为主汽温度高，触发汽机跳闸。在汽机跳闸后，1#、2#小机由于给水流量偏低全部跳闸导致锅炉灭火。图2 机组负荷设定逻辑图5 防范措施1、如果机组发生RB（锅炉主要辅机都运行正常）后锅炉主控指令异常（正常运行机组机组锅炉主控指令和汽机主控指令、汽机负荷有一一对应关系。），当锅炉主控指令超出实际工况允许的带负荷能力范围时，应解除送风机、引风机自动、燃烧自动进行手动调节。锅炉主控指令技改逻辑图2、对协调控制系统RB控制回路逻辑进行技改，（1）原逻辑为：当RB发生后，锅炉主控指令跟踪最大允许负荷。现在改为：当RB发生后，锅炉主控指令跟踪最大允许负荷与机组RB时锅炉主控当时输出指令相比较后的小值。如果避免机组协调控制系统误发RB信号，最大允许负荷将大于机组RB时锅炉主控当时的输出，这就保证锅炉当前运行参数不变，从而保证机组稳定运行。如果机组真实发生RB，最大允许负荷将小于机组RB时锅炉主控当时的输出，锅炉主控选择跟踪最大允许负荷，这就保证RB功能正常实现。（2）在锅炉主控手操器RB动作加1S的延时，防止机组RB信号误动。6. 结束语在机组正常运行中，降非停、防止机组保护误动停机是检验安全生产的重要指标。我们要针对机组出现的问题，不断