一起600MW超临界机组超温事故探析

一起600MW超临界机组超温事故探析

林沛文1吴炳志2

（1茂名臻能热电有限公司广东茂名525001；2茂名佐德豪科技有限公司广东茂名525000）

摘要：本文针对某供热电厂#7机组在调试阶段出现的一起过热器出口汽温以及出口壁温超温，导致机组打闸停机事件进行深入分析，并对汽温控制逻辑进行优化和整改，引入了中间点温度调节，优化给水设定函数，成功实现多负荷段的汽温稳定调节。

关键词：中间点温度；给水函数；超温；汽温控制；串级调节

OvertemperatureTripTurbineAccidentAnalysisof600MWSupercriticalUnit

LinPeiWen

（MaomingZhennengThermalPowerCorp.Ltd.，Maoming525001，China）

Abstract：Inthispaper，thesuperheateroutletsteamtemperatureandoutletwithwalltemperatureoverheatinginthedebuggingstageof#7unitinaheatingpowerplant，in-depthanalysisresultsettrippedwhentheevent，andthesteamtemperaturecontrollogicoptimizationandimprovement，introducestheintermediatepointtemperatureadjusting，optimizingsettingfunctiontothesuccessfulimplementationofwater，steamtemperaturestableloadregulation.

Keywords：Theintermediatepointtemperature；Watersupplyfunction；Overtemperature；Steamtemperaturecontrol；Cascadecontrol

0、引言

某供热电厂#7机组锅炉型号为DG1920/25.4-Ⅱ6型，是国产600MW超临界参数变压直流本生锅炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢构架、全悬吊结构，平衡通风、露天布置，前后墙对冲燃烧。锅炉过热器分为顶棚过热器、后竖井烟道包墙及后竖井分隔墙、低温过热器、屏式过热器和高温过热器，采用一次左右交叉管道配置，设有两级四点喷水减温，每级喷水分两侧喷入，每侧喷水均可单独控制。锅炉额定蒸汽压力25.26MPa，额定蒸汽温度571℃，给水温度281℃。本文对该厂#7机组在调试过程中出现一起因过热器出口蒸汽温度以及出口壁温超温，导致运行人员手动停机事件进行分析，针对旧的给水汽温调节逻辑设计方案中存在的问题进行优化，通过实践检验，最终优化方案有效的保证了该超临界机组在运行过程中过热器出口汽温以及汽压稳定。

1、事件过程

9月7日19时30分，某供热电厂#7机组负荷从565MW降到456MW过程中，锅炉侧主汽温度从563℃降低到541℃再上升至621℃，汽机侧主汽温度从561℃降低到541℃再上升至620℃，高过出口壁温由583℃降低到555℃再上升至608℃，该段曲线见图1所示。19时48分，根据运行规程汽轮机事故处理中“汽温上升超过594℃，应立即汇报值长故障停机”项手动打闸停机，汽轮机手动跳闸，触发MFT，19时49分，锅炉侧主汽温度最高上升至630℃，汽机侧主汽温度最高上升至628℃。

2、原因分析

机组超温之前，运行人员投给水主控自动，减温水调节自动，燃煤主控手动，由手动加减煤量来升降负荷。根据图2曲线所示，19时47分，负荷435MW，实际给煤量150t/h，主给水流量1165t/h，水煤比7.9，过热度33℃，减温水调节阀已经开到100%开度，但是炉侧主汽温度还是升至609℃。分析该曲线我们可以得知，减负荷过程中运行人员手动减煤减得过快，给水跟踪不上，导致主汽温度先是下降到541℃，运行人员马上停止减煤，保持在155t左右，但此时给水还在减少，减得太多，水煤比严重失衡，水煤比从7.5最低降到5.4，损失太多的给水，汽水分离器出口温度已经上升到400℃，主汽温度也直接上升至610℃，手动打闸停机后甚至上升到630℃。主蒸汽温度过高使过热器管壁金属强度下降，严重时甚至烧坏过热器的高温段，严重影响安全，事后检修人员检查过热器管壁，虽没出现损坏，但过热器管壁使用寿命已经大大缩短。

在该机组原逻辑设计中，锅炉侧采用水跟煤的控制方案，即用燃料量校正主汽压力的稳态偏差，燃料量改变时，根据一个函数发生器改变给水流量设定值，以粗调水煤比，用主给水流量校正中间点温度的稳态偏差[1]。为了能适应燃料指令的快速变化，在给水设定值上还叠加给水的动态加速信号，又称给水BIR[2]。该给水设定值回路虽然能保证机组的水汽平衡，但仅仅只是粗调，只能控制给水量的变化趋势，理论上不会太精确。该机组经做几次历史曲线对比，发现总存在给水量偏大（过热汽温低）或偏小（超温）的现象，因此需要进行适当的修正。

在超临界机组中，给水回路的微调有两种方法：一种是引入中间点温度调节，另一种是用焓值进行修正，这两种方法都能提前反映锅炉上水量的变化对过热器温度变化的影响，是超前调节。

减温水调节作为锅炉主汽温度调节的辅助手段，要起到快速消除扰动，避免主汽温度进一步恶化的作用。但是在此次超温事故中，我们发现减温水调节响应过于缓慢，从图2中可以看出，当主汽温度上升到578℃，右二级减温水调节阀才开始动作，上升到582℃，其才开到38%，这个又是造成主汽温度过高的一个重要原因。

3、优化方案

针对这次事故，我们认为该机组的给水自动调节逻辑还需进一步的优化，燃料指令转化成给水设定值的函数也过于粗糙，要细化函数段。

对于旧的逻辑方案，我们做了如下优化：

（1）在原给水设定值回路上增加中间点温度修正逻辑，见图3中右侧部分，并且在运行给水自动操作画面上增加中间点自动修正操作画面。该逻辑作为给水设定的微调，加入了负荷指令超前响应、输出限幅以及手动偏置功能等，能充分适应各种负荷段给水设定值的修正。

（2）该机组的减温水调节回路采用串级PID调节，以二级减温水调节回路为例，主调节器调节的是高温过热器出口蒸汽温度，副调节器调节的是二级减温器出口温度，副调节主要消除内扰，动作需迅速[3]。在这次超温事件中，减温水调节响应过于缓慢，后检查发现减温水调节回路中的主PID与副PID参数搞反，重新整定各个减温水回路参数直至正常。

（3）细化燃料指令转化成给水设定值的函数。分析图2以及原给水设定函数曲线图4得知，在煤量指令205t/h减少到125t/h区间内曲线粗糙、陡峭，导致主汽温度在负荷540MW到440MW区间内变化幅度大，细化为图5中曲线后，曲线更平滑，加减煤量时给水、主汽温度能平稳变化。

超临界直流机组汽温控制对于机组的经济性、环保性影响巨大，是热工自动调节的重中之重。本文通过对一起供热超临界机组超温跳机事件的深入分析，在原水煤比控制逻辑的基础上进行了多方面优化，并根据该机组的自身特性成功实现了多负荷段的汽温稳定调节，对同类机组的汽温控制具有一定的参考意义。

参考文献：

[1]樊泉桂.1000MW超超临界锅炉中间点温度和汽温控制[J].动力工程，2007，27（3）：331-335.

[2]朱亚清张曦黄卫剑.并行前馈给水控制策略及其在1000MW机组应用[J].南方电网技术，2010，S1（5）：21-23

[3]刘春胜，王劭伯.串级PID控制在锅炉主蒸汽温度控制中的应用[J].工业控制计算机，2006，19（9）：29-30..

作者简介：

林沛文（1984——），男，汉，广东湛江人，本科，工程师，长期从事火力发电厂热控设备检修、调试等方面的工作。