1000MW超超临界机组RB逻辑实现及试验优化

1000MW超超临界机组 RB逻辑实现及试验优化

李仕

江西大唐国际抚州发电有限责任公司 江西抚州 344128

[摘 要] 本文介绍了抚州发电公司1000MW超超临界机组主要控制思路及RB逻辑控制策略实现方式。通过给水泵、一次风机、引风机RB动态试验过程参数及曲线，验证RB控制策略能够满足辅机异常情况下，机组安全稳定运行。分析了RB过程存在问题，对优化方式提供了相应建议。为同类型机组RB逻辑实现提供一定的借鉴作用。

[关键词] 超超临界；RB；控制策略；功能试验。

1、机组概述

江西大唐国际抚州发电厂为两台1000MW超超临界燃煤汽轮发电机组，三大主机均采用东方电气集团公司的产品。锅炉型号为DG3060/27.46-Ⅱ型锅炉，该锅炉为超超临界参数、直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、前后墙对冲燃烧方式，Π型锅炉。发电机采用型号为QFSN-1000-2-27的水氢氢冷却汽轮发电机，自并励静止励磁，冷却方式采用水—氢—氢冷却。汽轮机型号为N1000/26.25/600/600，超超临界，一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。机组控制系统由分散控制系统（DCS）和子控制系统构成。

2 机组主要控制思路

协调控制系统(CCS)指利用汽轮机和锅炉协调动作来完成机组功率控制的任务，是一种以前馈—反馈控制为基础的控制方式。协调控制系统同时给锅炉自动控制系统和汽轮机自动控制系统发出指令，以达到快速响应负荷变化的目的，尽最大可能发挥机组的调频调峰能力，同时还要稳定机组运行参数。

机组协调控制方式设计为以炉跟机为基础的协调控制方式，锅炉通过燃烧调整机前压力，汽机通过调门开度调整机组负荷。机组实际负荷指令经过三阶惯性环节作用后与机组实际负荷比较，其偏差进入机侧功率调节器，形成汽轮机主控指令来控制机组负荷；机组实际负荷指令经过定一滑一定函数曲线转换出机组目标压力设定值，其经过速率限制及三阶惯性环节作用后形成机组实际压力设定值，与实际机前压力比较后的偏差进入锅炉主控调节器，形成锅炉主控指令，进而产生燃料指令、风量指令和给水流量指令，并协调锅炉燃烧率与给水流量的变化。

由于超超临界机组控制中，机、炉之间存在严重的非线性耦合，所以在炉侧主控回路中采用自适应技术设计了机组负荷指令、机前压力设定值以及负荷、压力动态偏差对锅炉的动态补偿信号；在机侧主控功率调节回路设计了压力偏差拉回回路。此回路为了让汽机调门帮助锅炉维持压力，防止压力偏差过大或压力快速变化造成锅炉参数波动过大，影响机组稳定运行。通过函数块f（x）实现，当压力设定值与实际压力偏差在-0.25MPa～+0.25MPa之间时，汽机调门只保证负荷稳定。当压力设定值与实际压力偏差超过-0.25MPa～+0.25MPa时，汽机调门动作帮助锅炉维持压力相对稳定。 

3 RB控制策略及主要特点。

RB是协调控制系统中的一个功能，机组发生RB时机组降负荷速率、降负荷目标、降压速率等均通过RB运算回路和协调控制系统的相关控制回路实现。

我厂1000MW超超临界机组设计的RB类型有：送风组RB、引风机RB、一次风机RB、给水泵RB。

1. 送风机RB：机组在协调控制方式，负荷大于600MW，任意送风机跳闸触发送风机RB动作。送风机RB动作后，负荷以500MW/min速率快速将负荷降到目标负荷500MW，主蒸汽压力以1MPa/min速率将压力降到目标负荷17MPa。负荷低于490MPa，RB自动复位。

2. 引风机RB：机组在协调控制方式，负荷大于600MW，任意引风机跳闸触发引风机RB动作。引风机RB动作后，负荷以500MW/min速率快速将负荷降到目标负荷500MW，主蒸汽压力以1MPa/min速率将压力降到目标负荷17MPa。负荷低于490MPa，RB自动复位。

3. 一次风机RB：机组在协调控制方式，负荷大于490MW，任意一次风机跳闸触发一次风机RB动作。一次风机RB动作后，负荷以1000MW/min速率快速将负荷降到目标负荷490MW，主蒸汽压力以1MPa/min速率将压力降到目标负荷16MPa。负荷低于480MPa，RB自动复位。

④ 给水泵RB：机组在协调控制方式，负荷大于500MW，任意给水泵跳闸触发给水泵RB动作。一次风机RB动作后，负荷以1000MW/min速率快速将负荷降到目标负荷490MW，主蒸汽压力以1MPa/min速率将压力降到目标负荷16MPa。负荷低于480MPa，RB自动复位。

机组RB动作后机组为了保证机前压力不会大幅波动，机组由协调控制方式切到汽机跟随方式。汽机主控在自动状态通过汽轮机调门控制主蒸汽压力；锅炉主控切手动状态通过锅炉燃烧控制机组负荷。燃料主控维持在自动状态，为了负荷按设定速率快速下降，RB动作磨煤机迅速跳闸到保留3台磨煤机运行。跳磨顺序为D磨（后墙上层）→C磨（前墙上层）→E磨（后墙中层）。跳闸第一台磨无延时，其他磨时间间隔为5S。当锅炉主控低于RB目标设定值，RB降燃料量过程结束，RB触发信号消失；在燃料量与给水流量的协调作用及汽轮机主控的调节作用下，机组负荷快速下降至RB目标负荷左右，机组运行渐趋稳定，协调控制系统控制方式保持汽机跟随方式，运行人员可根据机组主要参数控制情况切换运行方式并进行系统恢复。

4 RB功能试验及分析

对RB逻辑进行优化后，分别对给水泵RB、一次风机、引风机RB进行动态试验。对机组满负荷工况下不同RB动态试验过程参数及曲线进行分析，在未进行人工干预情况，机组主要参数主汽压力、主汽温度、炉膛压力、燃料、给水流量等均控制在合理的范围之内，不会危及机组安全且不会引起机组保护动作跳闸，能够达到预期效果，也存在一些问题，具体问题及优化方式：

（1）给水泵RB试验，主蒸汽温度587℃～547℃之间波动，温度波动大，ＲＢ初期水煤比失调严重，对跳磨数量、顺序及跳磨时间间隔进行优化，适当增加跳磨时间间隔。过热一级减温水、二级减温水和再热减温水调节门超驰关30秒，减小减温水量。

（2）一次风机RB试验，由于一次风量瞬间减少，导致炉膛负压波动范围在-1216～1122Pa之间波动，波动范围较大。建议按照不同负荷设置不同的指令超驰关引风机动叶，减小负荷大幅波动。同时在一次风机RB触发瞬间，超驰开大运行中一次风机动叶，然后以一定的速率过渡到正常的控制回路。

5 总结

通过机组满负荷的RB动态试验过程参数及曲线分析，该RB控制策略基本满足要求，达到了在自动方式下自动处理事故的效果。RB动作过程中锅炉燃烧稳定，主汽压力、主汽温度、炉膛负压、燃料、给水流量等均控制在合理的范围之内，试验获得了预想的效果，同时验证了机组主要参数自动调节性能、辅机联锁保护动作的正确性；通过试验整定RB功能动态参数。为同类型机组RB控制逻辑实现提供一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 朱北恒 火电厂热工自动化系统试验【M】中国电力出版社．2005

[2] 朱北恒 RB控制技术试验研究【M】中国电力出版社 2004

[3] 丁永允，曲洪雄 600 MW 超临界火电机组RB控制策略与试验 东北电力技术 2011

[4] 侯倩，高志存 600 MW 超临界直流炉机组RB试验及性能优化 电力科学与工程 2013

[5] 闫乃明，崔猛 6OOMW 超临界机组RB策略及试验 电力技术 2009