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黃衛劍 （1965-）
男，廣東化州人，畢業于武漢水利電力大學生產過程及自動化專業，高級工程師，長期從事電廠生產過程自動化控制系統的開發研究、調試、系統優化試驗、火電廠熱工技術監督等工作。

摘要：介紹了超臨界機組送、引風機RUNBACK的主要動作要求，詳細描述了2次送、引風機RUNBACK試驗過程及RUNBACK過程中遇到的問題和解決方法，最后給出了一次成功的送、引風機RUNBACK試驗結果，并對其結果進行了深入分析。

關鍵詞：超臨界機組；送風機；引風機；RUNBACK；試驗；動作

Abstract: This paper introduces the main action request of the air feeder and the drawing
 fan of the RUNBACK of the supercritical units , and describes in detail their testing 
procedure, the possible problems and some solutions. Finally, a successful testing example 
is given for the air feeder and the drawing fan of RUNBACK， and testing results are 
analyzed in detail.

Key words: Supercritical unit; Air feeder; Drawing fan; RUNBACK; Experiment; Movement

1 概況

1.1 設備概況

    珠海金灣發電有限公司3、4號機組為上海三大動力廠產生的600MW超臨界燃煤機組。

    鍋爐型號為SG1910/25.40-M960。制粉系統采用中速磨煤機直吹式制粉系統，每爐配6臺磨煤機（5臺運行，1臺備用）。

    鍋爐采用平衡式通風系統，每臺鍋爐配備2臺型號為FAF26.6-12.5-1的動葉可調軸流送風機、2臺型號為AN37e6(V13+4°)的靜葉可調軸流引風機、2臺型號為PAF18-12.5-2動葉可調軸流式兩級風機。

    汽輪機為上海汽輪機有限公司生產的引進型超臨界凝汽式汽輪機（N600/24.2/566/566），旁路配置為40％BMCR高壓旁路。

    機組DCS硬件為上海福克斯波羅有限公司的I/A Series系統，DCS組態由上海發電設備成套設計研究所完成。

1.2 RUNBACK功能概況

    RUNBACK，簡稱RUNBACK，是火電機組輔機故障減負荷功能^[1][3] 。RUNBACK功能的實現保障了機組在高度自動化運行方式下的安全性。

    當機組負荷大于420MW，機組協調控制方式投入運行且機組RUNBACK聯鎖開關已投入的情況下，出現任意一臺送風機（引風機）事故跳閘時，同側引風機（送風機）聯鎖跳閘，并產生送風機/引風機RUNBACK工況。送、引風機RUNBACK目標負荷400MW，RUNBACK速率150MW/min。

2 送、引風機RUNBACK過程的主要動作要求^[4][5]

    為使機組在送、引風機跳閘觸發RUNBACK后，能快速、穩定且全自動降低機組的出力至相應單側送、引風機允許的最大出力，機組除設置了正常的機爐協調控制邏輯外，還設置了一套輔機跳閘后機組快速減負荷的RUNBACK邏輯。珠海金灣發電廠3、4號機組的送、引風機RUNBACK邏輯按設計能達到以下功能：

    （1）送、引風機RUNBACK時機組協調控制方式自動切換到汽機跟隨(TF)方式；

    （2）鍋爐主控切至手動，燃料主控輸出按150MW/min的速率減少燃料至送、引風機RUNBACK目標（400MW）對應的輸出；

    （3）送、引風機RUNBACK產生時，如磨煤機運行臺數大于或等于5，RUNBACK觸發后立即聯跳F磨煤機，F磨跳閘10秒后聯跳E磨磨煤機， 直至剩下4臺磨煤機運行；

    （4）送、引風機RUNBACK觸發后主汽壓力控制由滑壓控制模式切換至定壓運行模式，當主汽壓力大于19.6MPa時，壓力設定值跟蹤實際壓力，主汽壓力小于或等于19.6MPa時，汽機通過調門自動將主汽壓力維持在19.6MPa；

    （5）送、引風機RUNBACK觸發后不投油。

3 送、引風機RUNBACK試驗過程

    由于對機組RUNBACK功能的重視^[2] ，在機組第一次大修停機前，珠海金灣發電廠要求完成機組的RB功能試驗。2007年11月15日~16日，在珠海金灣發電廠4號機組大修停機前，進行了送、引風機RUNBACK仿真試驗和2次送、引風機RUNBACK試驗。2008年5月31日在吸收和總結4號機組RUNBACK試驗成功和教訓的基礎上，對3號機組RUNBACK邏輯進行全面的檢查和修改，在3號機組大修停機前，僅一次就成功完成了3號機組高負荷的送、引風機RUNBACK試驗。這2臺機組共3次實際的送、引風機RUNBACK試驗均在機組負荷大于550MW的基礎上進行。這3次送、引風機RUNBACK試驗過程分別介紹如下。

3.1 第1次送/引風機的RUNBACK試驗

3.1.1 RUNBACK試驗過程

    2007年11月15日12:00:32，機組負荷586MW，機組協調控制方式，B、C、D、E、F共5臺磨煤機運行。運行人員就地手動跳閘4A引風機，4A送風機聯鎖跳閘，送風機、引風機RUNBACK信號發出。RUNBACK觸發后，機組切至汽機跟隨方式—TF方式，最上層磨煤機F磨煤機跳閘，A側送、引風機跳閘后，在調節作用下B側送、引風機出力快速增加，爐膛壓力最低下降至-143.6Pa，后增加至+500Pa不能降下來，但引風機B動葉開度已經達到92%無法再調節。在RUNBACK發生5分鐘、鍋爐燃燒穩定后，運行人員將送風控制切至手動。送風控制切手動瞬間，在運行的引風機B指令從92%突然下降到46%，爐膛壓力由500Pa迅速上升到2000Pa，運行人員手動干預維持爐膛壓力。這次送、引風機RUNBACK時，給水控泵A和給水泵B也跳回到了MEH本地控制方式。

3.1.2 試驗結果分析及處理

    （1）給水控制系統跳手動的原因分析及處理

                                     圖1  負荷設定原理圖

    進行送、引風機RUNBACK試驗，2臺給水泵汽輪機何以跳回MEH本地控制方式呢？經對RUNBACK過程的記錄曲線分析，發現RUNBACK觸發后燃料量設定值和給水流量設定值瞬間到達RUNBACK目標對應值，其間沒有發現速率限制的痕跡。進一步檢查發現，問題出在負荷速率限制回路上。圖1是金灣發電廠3、4號機組負荷設定原理圖，機組負荷目標與輔機允許的出力取小值輸入到負荷速率限制器的目標值入口，速率由外部輸入。在協調控制方式下，負荷設定輸出受負荷速率限制，在非協調控制方式下，負荷速率限制器處于跟蹤狀態，速率限制器出口值跟蹤速率限制器入口值。RUNBACK觸發后，機組控制方式切換至汽機跟隨方式，負荷速率限制器處于跟蹤狀態，負荷設定瞬間到達RUNBACK目標值，給水流量目標值超過500t/h的突變引起MEH轉速目標值超過1000r/min的突變，MEH轉速設定值與轉速反饋值偏差大，2臺小汽機均跳出到MEH本地控制方式。查明原因后，在機組負荷速率限制器原來跟蹤條件再與上非RUNBACK條件，解決了RUNBACK后負荷設定不受負荷速率限制的現象。

    （2）B 送風機切手動后爐膛壓力大幅升高的原因分析

    檢查本次試驗出現意外的原因，是由于送風控制系統到引風控制系統的前饋函數輸入引用的是送風風量調節器的輸出所致。為克服執行機構的死區和動作靈敏度的不一致性和保證兩臺送風機的出力與送風調節器的輸出平衡，金灣電廠3、4號機組采用積分器作為具有兩個或兩個以上執行機構的出力平衡控制器，當一臺設備出力降低時，另一臺設備的出力會自動增加，以保證各臺設備出力與上級來的指令保持平衡，圖2是送風機動葉平衡及跟蹤回路方框圖：在2臺送風機均投自動的情況下，2臺送風機動葉反饋的平均值最終與風量調節器輸出平衡。當送風機A跳閘后，送風機A動葉聯鎖關小至0%，在平衡回路的作用下，積分器輸出迅速上升，送風機B的動葉開度在1分鐘內開大至上限值92%，送風至引風前饋的輸出AFD也增加至92%以上，引風機B動葉開度也由于引風機B的跳閘而開大到上限92%，送風前饋的變化對引風回路無影響，但這時2臺送風機動葉開度的平均值為送風機B動葉開度的一半，即46%。當2臺送風機全切手動后，風量調節器和出力平衡回路中的積分器的輸出跟蹤兩臺送風機動葉的平均值，所以引風前饋的輸出值也由92%突變為46%，這個變化對2臺處于手動狀態的送風機已無影響，但對于還處于自動狀態的引風機B則有影響，引風機B動葉出現突關、造成爐膛壓力突然升高的現象。

    通過對邏輯的分析，將送風控制到引風控制前饋信號的引用源由圖2的積分器的輸出，改為2臺送風機動葉開度的平均值，即加法器輸出，消除了這個隱患。

                                  圖2   送風機動葉平衡及跟蹤回路方框圖

3.1.3 第二次送風機/引風機RUNBACK試驗

    （1）試驗過程

    2007年11月16日9時53分，運行人員手動停A送風機，引風機A聯鎖跳閘，送風機、引風機RUNBACK信號發出。這次送/引風機RUNBACK過程中燃煤流量很快從215 t/h下降到58 t/h左右，最后被運行人員搶回。

    （2）試驗結果分析

    本次試驗出現異常的原因是這次RUNBACK前，為防止RUNBACK跳磨后其它磨煤機煤量往上波動，組態人員將RUNBACK觸發后30秒內燃料調節器輸出跟蹤各給煤機轉速平均值導致的：由于RUNBACK觸發后，一臺磨煤機跳閘，煤量突然減少，導致燃料調節器輸出進一步減小，燃料調節器輸出的減小，又導致實際燃料量減小，造成燃料量反復降低，直到燃料量輸出至各臺磨煤機的最小煤量值。

    后將邏輯由“RUNBACK觸發后30秒內燃料調節器輸出跟蹤給煤機平均轉速”修改為：“RUNBACK觸發后30秒內，禁止燃料量調節器輸出增加”，有效避免了RUNBACK跳磨后其它磨煤機煤量向上突變的現象。

3.1.4 3號機組送、引風機RUNBACK試驗結果

    在充分吸收4號機組RUNBACK試驗過程的經驗教訓后，對3號機組RUNBACK邏輯進行了認真的檢查和細致的修改。2008年3號機組大修完畢進行了3號機組送、引風機滿負荷RUNBACK試驗，整個試驗一次成功，取得了良好效果。現將本次送、引風機RUNBACK試驗過程及試驗結果介紹如下：

    2008年5月31日11:59:39，機組負荷605MW，A、B、C、D、E共5臺磨煤機運行，運行人員在操作員站上手動跳閘A引風機，送風機A聯鎖跳閘，引風機RUNBACK和送風機RUNBACK信號發出，RUNBACK目標400MW。RUNBACK觸發后，E磨煤機聯鎖跳閘，控制系統方式切換及顯示正確。

    RUNBACK觸發后，送、引風機及爐膛壓力的變化情況如圖3所示：送風機A和引風機A跳閘后，送風機B和引風機B動葉迅速往上開大到上限90%，而送風機A和引風機A動葉按照100%/min的速率由58%左右關到0%。由于引風機B動葉往上開比送風機B動葉往上開遲緩，爐膛壓力由-160Pa開始出現一小波上升，其最大值上升至+200Pa。后因磨煤機E跳閘，爐膛壓力降低至-100Pa后回穩至+260Pa，維持了40秒，因運行人員手動調整一次風，爐膛壓力維持在360Pa直到RUNBACK復位。

    RUNBACK過程中，協調控制系統的變化情況如圖4所示：鍋爐主控輸出由76%下降至45.6%穩定值。RUNBACK開始初段，由于主汽壓力高于19.6MPa，主汽壓力設定跟蹤主汽壓力實際值下滑，汽機調門不動作；RUNBACK發生3分鐘后，主汽壓力下降至19.6MPa，汽機調門參與壓力調節，汽機主控輸出由93.5%經2.5min左右下降至穩定值60.7%，主汽壓力最低下降至18.22MPa后回升至穩定值。RUNBACK后，機組負荷、主汽壓力、鍋爐主控輸出、汽機主控輸出等不到6分鐘重新達到新的穩定工況。

    RUNBACK過程的其它參數如主汽溫、再熱汽溫、給水流量、風機電流等也控制在較好的范圍內。

    本次送、引風機RUNBACK試驗完全成功。

                                圖3   RUNBACK過程中送、引風機系統參數的變化

    1：送風機B動葉開度      2：引風機B動葉開度

    3：引風機A動葉開度      4：送風機A動葉開度

    5：爐膛壓力             6：引風調節器輸出

                                圖4   RUNBACK過程中協調及主要參數變化過程

      1：汽機主控輸出    2：負荷設定    3：機組負荷    4：主汽溫度

      5：主汽壓力設定    6：主汽壓力    7：鍋爐主控輸出

4 結束語

    送、引風機故障跳閘是火電機組運行過程中的一種常見故障現象，因此，送、引風機RUNBACK試驗的成功，極大地提高了機組的安全運行性能。同時，送、引風機RUNBACK試驗的難度較給水泵RUNBACK試驗和一次風機RUNBACK試驗低，在進行給水泵RUNBACK和一次風機RUNBACK試驗前，最好先完成送、引風機RUNBACK試驗，送、引風機RUNBACK試驗的成功，可為后續的RUNBACK試驗打下良好的基礎。


參考文獻

[1] 朱北恒，RB控制技術試驗研究[J]，中國電力，2004，37(6): 67-70.

[2] 黃衛劍，陳世和，600 MW 機組快速減負荷試驗成功的分析[J]. 廣東電力，2007，20(3): 38-40.

[3] 張秋生，200MW機組風機RB功能的設計與試驗研究[J]，河北電力技術，2002，21(6): 25-26.

[4] 趙志剛，張貴生，600 MW 機組RUNBACK性能試驗的研究[J]，華北電力技術，2005，(12): 1-3.

[5] 朱曉星，王伯春，徐湘滬，國產600 MW超臨界機組RB功能控制策略[J]，中國電力， 2007 ，40(10): 57-59.