rb試驗(yàn)的基本方法

rb試驗(yàn)的基本方法

1ccs控制方法如果主電源的最大功率小于指定功率，則調(diào)整控制系統(tǒng)（ccs），將電池負(fù)荷快速降至有效功率（rb），并控制允許參數(shù)區(qū)域的連續(xù)運(yùn)行，稱為后門（rb）。RB試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)機(jī)組和控制系統(tǒng)在故障下的適應(yīng)能力,是對(duì)機(jī)組故障工況下運(yùn)行能力和對(duì)控制系統(tǒng)性能、功能的檢驗(yàn),RB功能的實(shí)現(xiàn)為機(jī)組在高度自動(dòng)化運(yùn)行方式下提供了安全保障。上述定義明確了RB是指當(dāng)鍋爐出現(xiàn)重要輔助設(shè)備故障所采取的快速減負(fù)荷控制策略,這是本文所要討論的內(nèi)容。將汽輪機(jī)輔機(jī)故障或發(fā)電機(jī)部分線路故障時(shí)機(jī)組快速甩負(fù)荷稱為FastCutBack(簡(jiǎn)稱FCB),FCB比RB的控制策略更復(fù)雜,涉及到汽輪機(jī)調(diào)門的快關(guān)和高旁的控制,CCS的控制方式也與RB不同,實(shí)現(xiàn)的難度更大,目前關(guān)于FCB的實(shí)際應(yīng)用研究還不多。RB控制策略主要由模擬量控制系統(tǒng)(MCS)和燃燒器管理系統(tǒng)(BMS)共同實(shí)現(xiàn)。BMS的任務(wù)是控制燃料量的投入和切除,保證在低負(fù)荷運(yùn)行期間燃燒穩(wěn)定。RB發(fā)生后,通常的做法是切除最上層燃料,跳閘1～2臺(tái)磨煤機(jī)(或給粉機(jī)),如需投油穩(wěn)燃,則BMS還將決定油槍投入的數(shù)量及方式。在MCS中一般有以下幾個(gè)特有的RB控制回路:機(jī)組最大出力計(jì)算、負(fù)荷指令變化速率設(shè)定、協(xié)調(diào)控制方式切換、主汽壓力控制方式切換、降壓控制速率設(shè)定、RB優(yōu)先控制(RB優(yōu)先迫升/迫降、禁止偏差越限切手動(dòng)、汽輪機(jī)調(diào)門禁開等)、減溫水調(diào)門關(guān)閉超弛控制等。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)在RB工況下一般作為CCS的執(zhí)行級(jí),對(duì)機(jī)前壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。輔機(jī)順序控制系統(tǒng)(SCS)則通過聯(lián)鎖保護(hù)邏輯,實(shí)現(xiàn)RB時(shí)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器的同側(cè)聯(lián)跳,以保證鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的快速平衡,避免由于爐膛壓力保護(hù)動(dòng)作引起鍋爐MFT動(dòng)作。RB控制技術(shù)是20世紀(jì)80年代隨著分散控制系統(tǒng)(DCS)的引進(jìn),在CCS的設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的,由于RB控制技術(shù)的實(shí)施對(duì)試驗(yàn)研究有著很強(qiáng)的依賴性,直到20世紀(jì)90年代中期才逐步在新建大機(jī)組上實(shí)現(xiàn)。從浙江省的情況看,首先是在新建大機(jī)組上進(jìn)行RB試驗(yàn)研究,如1996年在北侖電廠1號(hào)機(jī)組(600MW)完成磨煤機(jī)、爐水循環(huán)泵、引風(fēng)機(jī)的RB試驗(yàn);在嘉興電廠1、2號(hào)機(jī)組(300MW)完成磨煤機(jī)、爐水循環(huán)泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵的RB試驗(yàn);但1997年后,浙江所有新建大機(jī)組,包括臺(tái)州電廠7、8號(hào)機(jī)組(2×330MW)、北侖電廠3～5號(hào)機(jī)組(3×600MW)、溫州電廠3、4號(hào)機(jī)組(2×300MW)、長(zhǎng)興電廠1、2號(hào)機(jī)組(2×300MW)均在商業(yè)移交前完成了所有RB試驗(yàn)項(xiàng)目。將新建大機(jī)組RB試驗(yàn)研究的成果應(yīng)用到125～200MW機(jī)組的DCS改造中,使這些機(jī)組的自動(dòng)化水平得到了很大提高,如2000年在鎮(zhèn)海電廠3號(hào)機(jī)組(200MW)完成了給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的RB試驗(yàn);2001年在臺(tái)州電廠1號(hào)機(jī)組(125MW)完成了送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的RB試驗(yàn)。2機(jī)組啟動(dòng)驗(yàn)收性能試驗(yàn)按原電力部電力建設(shè)系列標(biāo)準(zhǔn)“火力發(fā)電廠基本建設(shè)工程啟動(dòng)及竣工驗(yàn)收規(guī)程(1996)”及“火電機(jī)組啟動(dòng)驗(yàn)收性能試驗(yàn)導(dǎo)則(1998)”的要求,新建機(jī)組在完成168h滿負(fù)荷試運(yùn)行后,在半年試生產(chǎn)期間必須進(jìn)行RB試驗(yàn),以保證協(xié)調(diào)控制投入后機(jī)組的安全運(yùn)行。新建機(jī)組投產(chǎn)前應(yīng)完成RB試驗(yàn),而在其他情況下(如對(duì)CCS軟件進(jìn)行了修改),一般只要求進(jìn)行RB功能模擬試驗(yàn)。2.1主汽壓回路di及負(fù)荷數(shù)據(jù)級(jí)控制參數(shù)確定在機(jī)組停運(yùn)的情況下,按設(shè)計(jì)功能依次模擬RB產(chǎn)生的條件,進(jìn)行RB功能模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)中主要應(yīng)檢查以下內(nèi)容:(1)不同原因的RB發(fā)生時(shí),DI(數(shù)字量輸入)通道應(yīng)正確動(dòng)作;(2)負(fù)荷運(yùn)算回路、負(fù)荷指令變化速率等RB控制參數(shù)已正確設(shè)定;(3)CCS輸出至FSSS跳磨煤機(jī)或給粉機(jī)的控制邏輯正確,DO(數(shù)字量輸出)通道應(yīng)正確動(dòng)作;(4)CCS應(yīng)切換到TF(汽輪機(jī)跟隨)方式運(yùn)行;(5)RB時(shí),主汽壓采用的定壓/滑壓方式符合設(shè)計(jì)要求,一般應(yīng)切換到滑壓方式運(yùn)行;(6)滑壓運(yùn)行方式時(shí),滑壓的速率參數(shù)設(shè)定應(yīng)根據(jù)不同RB的特點(diǎn)正確設(shè)定。2.2rb功能模擬試驗(yàn)已完成在進(jìn)行RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)前,應(yīng)檢查是否已具備以下條件:(1)CCS及子控制系統(tǒng)已正常投用,并完成相應(yīng)的定值擾動(dòng)和負(fù)荷擾動(dòng)試驗(yàn),調(diào)節(jié)品質(zhì)合格;(2)CCS在TF方式下的定值擾動(dòng)試驗(yàn)經(jīng)檢查調(diào)節(jié)品質(zhì)符合要求。參考指標(biāo):在0.6～0.8MPa定值擾動(dòng)下,過渡過程衰減率Ψ=0.7～0.9,穩(wěn)定時(shí)間小于6min;(3)RB功能模擬試驗(yàn)已完成,其結(jié)果滿足要求;(4)機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)已正常投入。在進(jìn)行正式RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)前,一般還要進(jìn)行預(yù)備性試驗(yàn),以確認(rèn)CCS在RB工況下能正確進(jìn)行控制,并根據(jù)預(yù)備性試驗(yàn)結(jié)果對(duì)不同RB工況下的目標(biāo)負(fù)荷、降負(fù)荷速率的設(shè)置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。RB正式試驗(yàn)一般應(yīng)在90%Pe(機(jī)組額定負(fù)荷)以上負(fù)荷工況下進(jìn)行,以考核機(jī)組和CCS在RB工況下的控制能力。按設(shè)計(jì)的RB功能分項(xiàng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn),如分別進(jìn)行磨煤機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵等RB試驗(yàn),記錄各被調(diào)量的動(dòng)態(tài)曲線。RB試驗(yàn)的品質(zhì)指標(biāo):機(jī)組RB試驗(yàn)時(shí),參數(shù)波動(dòng)范圍不危及機(jī)組安全和不引起機(jī)組保護(hù)動(dòng)作跳閘,即為合格。3機(jī)組mft、mft的有效措施RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)是一種高風(fēng)險(xiǎn)的試驗(yàn),如何提高試驗(yàn)的成功率,減少機(jī)組MFT的次數(shù),主要應(yīng)從組織和技術(shù)上采取一系列措施進(jìn)行控制,而正確有效的技術(shù)措施則是成功的關(guān)鍵。在進(jìn)行正式RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)前,做好以下工作很有必要。3.1ccs能力特點(diǎn)目前,新建機(jī)組一般按原電力部建質(zhì)40號(hào)文《模擬量控制系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)導(dǎo)則》的要求完成負(fù)荷擾動(dòng)試驗(yàn),即在機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式下,70%～100%Pe負(fù)荷范圍內(nèi),負(fù)荷指令以3%Pe/min的變化速率、負(fù)荷變動(dòng)量為ΔP=10%～15%Pe的單方向變動(dòng)試驗(yàn);CCS及子控制系統(tǒng)一般按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T657—1998《火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)在線驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》進(jìn)行驗(yàn)收。由于上述標(biāo)準(zhǔn)的歷史局限性,在驗(yàn)收測(cè)試品質(zhì)指標(biāo)的規(guī)定和測(cè)試的可操作性等方面存在不少不足之處,難以完成對(duì)CCS的全面評(píng)估。實(shí)際上,各調(diào)試單位除完成規(guī)定的調(diào)試項(xiàng)目外,在對(duì)CCS的完善方面做了大量工作,包括針對(duì)機(jī)組特點(diǎn)進(jìn)行的許多個(gè)性化改進(jìn)。從這點(diǎn)來說,RB試驗(yàn)已不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單意義上的試驗(yàn),更多的是研究和改進(jìn)。當(dāng)所有這些針對(duì)機(jī)組特點(diǎn)的技術(shù)改進(jìn)措施正確實(shí)現(xiàn)后,對(duì)CCS才能進(jìn)行真正有效的評(píng)估,這是成功完成RB動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的基礎(chǔ)。3.2機(jī)組運(yùn)行安全的要求RB試驗(yàn)的高風(fēng)險(xiǎn)性在于:短時(shí)間內(nèi)工況變動(dòng)大,對(duì)機(jī)組的沖擊大,很容易造成MFT,前些年RB試驗(yàn)的成功率較低,現(xiàn)在也不能完全保證每次試驗(yàn)都能成功。應(yīng)根據(jù)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況制定正確的試驗(yàn)方案,編寫詳細(xì)的試驗(yàn)步驟,條件不成熟時(shí)不要急于開始試驗(yàn)。運(yùn)行操作應(yīng)在安全方面作好預(yù)想,并對(duì)試驗(yàn)可能出現(xiàn)的異常情況制訂相應(yīng)對(duì)策。調(diào)試單位在總結(jié)以往RB試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上編制《RB試驗(yàn)導(dǎo)則》是很有必要的,它將指導(dǎo)試驗(yàn),避免發(fā)生重復(fù)性錯(cuò)誤。3.3控制邏輯無效為考核機(jī)組和CCS在RB工況下的實(shí)際控制能力,RB試驗(yàn)要求在90%Pe以上負(fù)荷工況下進(jìn)行。在進(jìn)行RB正式試驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)備性試驗(yàn)是減少機(jī)組MFT次數(shù),提高試驗(yàn)成功率的重要途徑。在過去RB試驗(yàn)的實(shí)踐中,由于控制邏輯未能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的控制方案而導(dǎo)致試驗(yàn)失敗是常有的事。在預(yù)備性試驗(yàn)中如出現(xiàn)上述問題,由于工況變動(dòng)不大,對(duì)機(jī)組的沖擊小,往往能通過運(yùn)行人員的及時(shí)補(bǔ)救而避免機(jī)組MFT的發(fā)生。根據(jù)預(yù)備性試驗(yàn)的結(jié)果,對(duì)不同RB工況下的目標(biāo)負(fù)荷、降速率的設(shè)置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。如雖單臺(tái)引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)容量為60%額定負(fù)荷,但根據(jù)預(yù)備性試驗(yàn),確認(rèn)單臺(tái)引風(fēng)機(jī)出力達(dá)不到原設(shè)計(jì)的要求,機(jī)組在引風(fēng)機(jī)RB工況下的目標(biāo)負(fù)荷應(yīng)改設(shè)為50%額定負(fù)荷。當(dāng)有些控制邏輯方案、設(shè)定值尚未完全確定時(shí),可通過預(yù)備性試驗(yàn)來分析和驗(yàn)證,并在CCS中實(shí)施后再進(jìn)行RB正式試驗(yàn)。在正式試驗(yàn)中進(jìn)行人為設(shè)置是不可取的,CCS的真實(shí)運(yùn)行環(huán)境下發(fā)生RB工況是不可能進(jìn)行預(yù)操作的。4rb技術(shù)試驗(yàn)中的問題4.1降壓方式對(duì)rb工況的影響1987年,在北侖電廠1號(hào)機(jī)組設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)上曾討論過RB工況下的主汽壓力控制方式問題,EBASCO公司的控制專家建議以定壓方式減負(fù)荷,理由是機(jī)組恢復(fù)原工況快。但在以后的試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn),RB發(fā)生后無論是動(dòng)態(tài)還是靜態(tài),都是以降壓方式減負(fù)荷較為有利。以定壓方式減負(fù)荷,RB試驗(yàn)的成功率較低。其原因主要是:負(fù)荷與汽壓之間的關(guān)系不匹配,汽輪機(jī)調(diào)門開度過小,對(duì)控制不利;發(fā)生給水泵RB時(shí),不降壓運(yùn)行將導(dǎo)致鍋爐上水困難,不利于汽包水位的控制。降壓目標(biāo)值設(shè)置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致汽溫難以控制,應(yīng)大致在機(jī)組的滑壓運(yùn)行曲線附近。給水泵RB時(shí),降壓目標(biāo)值應(yīng)略低。降壓速率也應(yīng)設(shè)置適當(dāng),速率太快會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)門大幅開關(guān),對(duì)主汽溫、水位產(chǎn)生較大影響,如果未對(duì)汽輪機(jī)調(diào)門設(shè)計(jì)RB工況禁開邏輯,會(huì)導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷反調(diào)。一般壓力設(shè)定值滑壓速率為0.2～0.4MPa/min,給水泵RB時(shí)降壓速率應(yīng)略快。圖1為北侖電廠3號(hào)機(jī)組(600MW)引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)曲線,由于降壓目標(biāo)值和降壓速率設(shè)置適當(dāng),試驗(yàn)獲得成功。4.2rb工況下研磨煤機(jī)切磨的控制鍋爐負(fù)荷低于50%Pe時(shí)一般視作低負(fù)荷運(yùn)行。在此期間,為防止?fàn)t膛熱負(fù)荷較低而熄火,往往采用以下手段來穩(wěn)定燃燒:(1)根據(jù)負(fù)荷確定磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù);(2)若當(dāng)時(shí)負(fù)荷需3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行,應(yīng)保持有2臺(tái)相鄰的磨煤機(jī)運(yùn)行,且給煤機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)大于50%,另一臺(tái)給煤機(jī)作為調(diào)節(jié);(3)若負(fù)荷低于50%Pe,應(yīng)采用2臺(tái)相鄰磨煤機(jī)運(yùn)行,禁止磨煤機(jī)隔層運(yùn)行;(4)燃燒不穩(wěn)定時(shí)應(yīng)及時(shí)投油槍以穩(wěn)定鍋爐燃燒。多數(shù)情況下,RB發(fā)生后的鍋爐目標(biāo)負(fù)荷在50%Pe附近,BMS應(yīng)根據(jù)上述要求從最上層開始切除磨煤機(jī)(或給粉機(jī)),并保持下層有相鄰磨煤機(jī)在運(yùn)行。如某300MW機(jī)組RB工況下切除磨煤機(jī)(切磨)的控制策略如下:在送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、給水泵、爐水泵等RB工況下,若RB前4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行,則自動(dòng)停止上層磨煤機(jī);若3臺(tái)以下磨煤機(jī)運(yùn)行,則維持原磨煤機(jī)運(yùn)行。BMS還應(yīng)根據(jù)鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷的需要,決定是否自動(dòng)投油。有些機(jī)組在RB工況下不需投油槍穩(wěn)燃,但有許多機(jī)組由于燃用煤質(zhì)較差等因素,需投油槍穩(wěn)燃。4.3ccs控制策略的基本內(nèi)容RB控制技術(shù)是在試驗(yàn)中進(jìn)行研究和逐步完善的。CCS一般設(shè)計(jì)有機(jī)組最大出力計(jì)算、負(fù)荷指令變化速率設(shè)定、協(xié)調(diào)控制方式切換、主汽壓力控制方式切換、降壓控制速率設(shè)定等基本的RB控制策略。但禁止偏差越限切手動(dòng)、汽輪機(jī)調(diào)門禁開、減溫水調(diào)門關(guān)閉超弛控制、自動(dòng)切磨投油邏輯等RB控制策略則是通過試驗(yàn)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),有些則是針對(duì)機(jī)組特點(diǎn)進(jìn)行的個(gè)性化設(shè)計(jì)。從幾年來有關(guān)RB試驗(yàn)的論文看,大多數(shù)成功的RB試驗(yàn)除對(duì)有缺陷的主設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)外,還都對(duì)原CCS設(shè)計(jì)進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)。MCS在正常調(diào)節(jié)工況下,偏差切手動(dòng)保護(hù)是必要的,但在RB工況下,系統(tǒng)主要參數(shù)將超出正常波動(dòng)范圍。CCS及子控制系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)解除其偏差切手動(dòng)保護(hù)功能,使協(xié)調(diào)、燃燒、汽溫、汽包水位等主要控制系統(tǒng)能保持在自動(dòng)模式,同時(shí)PID調(diào)節(jié)器應(yīng)具有抗飽和功能。為防止RB試驗(yàn)過程中引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)過電流,在RB工況下應(yīng)對(duì)其指令輸出進(jìn)行上限限制。汽輪機(jī)調(diào)門如不設(shè)計(jì)RB工況禁開邏輯,將導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷反調(diào)。圖2為溫州電廠3號(hào)機(jī)組(300MW)一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)過程趨勢(shì)圖,盡管降壓速率的設(shè)置并不適當(dāng),但由于設(shè)計(jì)了RB工況下汽輪機(jī)調(diào)門禁開邏輯,使機(jī)組負(fù)荷不反調(diào),試驗(yàn)仍獲得成功。4.4送、引風(fēng)機(jī)rb工況分析從RB試驗(yàn)情況看,無論發(fā)生何種原因的RB,主汽溫和再熱汽溫都出現(xiàn)了迅速下降現(xiàn)象。成功的RB試驗(yàn)是如何防止主汽溫和再熱汽溫下降幅度過大,對(duì)汽輪機(jī)安全運(yùn)行造成影響。送、引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)有2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),一個(gè)是對(duì)爐膛壓力的控制;另一個(gè)則是對(duì)汽溫的控制。首先應(yīng)考慮送、引風(fēng)機(jī)RB工況下的切磨方式對(duì)汽溫的影響,然后是減溫水的控制。減溫水調(diào)門關(guān)閉超弛控制回路的作用是在RB發(fā)生后迅速關(guān)閉過熱器、再熱器減溫水調(diào)門及隔離門,對(duì)于提高減溫水調(diào)門的關(guān)閉速度和克服減溫水隔離門的漏流影響,超弛控制回路的作用相當(dāng)明顯。4.5deh和ccs-tf的rb信號(hào)通道許多機(jī)組的DEH留有接受RB信號(hào)的DI通道,有必要討論是否需使用和如何使用該信號(hào)通道。在RB控制過程初期,由于汽輪機(jī)調(diào)門關(guān)閉不及時(shí),主汽壓力會(huì)出現(xiàn)較大幅度的下降(見圖2)。利用DEH的RB信號(hào)DI通道,設(shè)計(jì)一個(gè)超弛控制回路,加強(qiáng)RB控制過程初期汽輪機(jī)調(diào)門關(guān)閉的響應(yīng)速度。DEH的RB超弛控制強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間應(yīng)適當(dāng),并與CCS的TF模式平滑聯(lián)接,可改善RB的控制質(zhì)量。在RB試驗(yàn)的實(shí)踐中,常有DEH的RB信號(hào)通道應(yīng)用不當(dāng)而導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。在有的工程中,由于設(shè)計(jì)和調(diào)試的疏忽,本來不使用DEH的RB信號(hào)通道,但未將其解除而導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。也曾有人錯(cuò)誤地將其作為一種開環(huán)控制方式投入使用,導(dǎo)致主汽壓力失控。DEH的RB