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案例頻道 摘 要：本文通過對神華陜西國華錦界能源有限責任公司（一下簡稱國華錦能公司）4×600MW機組RB控制邏輯設計及現場實際應用情況分析，提出了優化RB控制邏輯的具體方法，并通過現場應用消除了原設計當中存在的安全隱患，對同類廠的RB控制邏輯設計有借鑒意義。
關鍵詞：RB邏輯；協調控制
RB（RUNBACK）是指機組輔機故障快速自動減負荷控制，是協調控制系統的重要組成部分。RB過程中機組按照預先設定的最大出力將鍋爐主控切換到開環控制，同時兼顧主汽壓力自動、給水自動、風量自動、負壓自動、一次風壓自動調節，保證主參數不超標，機組不跳閘。RB邏輯設計的正確與否直接關系著機組的安全穩定和經濟運行。
1 RB邏輯設計思路
錦能公司原設計RB邏輯主要包括磨煤機、送風機、引風機、一次風機、空預器、爐水泵、給水泵七種輔機跳閘RB控制功能。控制回路由三部分組成：最大允許出力計算——用于計算RB發生后目標負荷值；RB觸發回路——用于判斷是否應該進行RB； RB速率限制——用于確定不同輔機RB時的負荷減小速率。
1.1 機組最大允許負荷的計算
機組最大允許負荷即主要輔機故障時RB動作目標負荷，按照機組輔機最大出力試驗整定出來的，保證RB發生后機組按照預先設定的目標值進行。
圖1 RB控制邏輯圖
圖1根據各輔機的投入數量，計算出各輔機的最大可能出力值，經過小選模塊后，形成機組當前最大輔機允許出力。機組的輔機最大允許出力大于90％時，加25％的裕量，防止煤質變化等原因使鍋爐主控大于機組最大允許負荷發生RB，這樣設計對于機組在接近或達到100％滿負荷工作時可以避免發生RB信號。
1.2 不同輔機故障的RB速率
本機組的RB的降負荷的速率，磨煤機的RB的速率為300MW/min，送風機為 600MW/min；引風機為600MW/min；一次風機為900MW/min；空預器為 600MW/min；爐水泵率為600MW/min；給水泵為900MW/min。
1.3 RB 信號觸發
當機組正常運行逐步加負荷過程中，鍋爐主控指令小于機組的最大允許負荷，小選模塊的輸出為鍋爐主控指令信號，經過速率限制模塊SWF限速后送入減法模塊，由于不會小于機組最大允許出力減5，則RB信號不被激活。
由于此時某個輔機故障，則小選模塊輸出為此輔機的最大出力（如送風機跳閘機組最大允許負荷則會馬上變成55％），此時限速模塊會按照此輔機故障降負荷速率送入減法模塊，此時會小于機組最大允許出力減5，則RB信號會被激活。
RB信號觸發見圖2，RB信號激活的同時鍋爐主控指令與不同輔機最大出力比較，判斷哪個輔機發生故障，則RB信號被觸發，觸發時間設計為300S的脈沖。
圖2 RB信號觸發回路
1.4 RB指令的形成
機組正常運行時鍋爐主控指令小于機組最大允許負荷，則大選模塊從輸出為RB指令為機組的最大允許負荷（如兩臺送風機運行則為135％）。當某輔機故障時小選模塊的輸出應為此輔機的最大出力（如送風機則為55％），按照送風機事先設定的負荷速率150％鍋爐主控指令下降至目標值55％負荷對應的鍋爐主控指令，形成RB動作后的鍋爐主控指令。
1.5 RB動作過程
RB動作滿足兩個條件，一個是機組最大出力小于鍋爐主控指令即RB信號觸發，另一個是RB指令小于鍋爐主控指令即RB指令形成回路。RB動作過程如下：
（1）機組協調方式切至機跟爐協調方式，鍋爐主控切手動處于跟蹤狀態，按照圖1中的RB指令進行開環控制，跟蹤時間為RB觸發時間300秒，見圖3。汽機主控處于閉環控制自動調整機前壓力，壓力設定值首先維持輔機故障時的主汽壓力為設定值4S，然后按照此輔機的滑壓速率進行滑壓運行。
圖3 RB動作過程鍋爐主控跟蹤控制邏輯
（2）除一次風機外的輔機故障，按照F磨、E磨、D磨的順序，第一臺磨無延時跳閘，5s后跳閘第二臺磨，直至最后保留3臺磨在運行狀態，始終不去跳閘A磨、B磨、C磨。若A磨運行B磨跳閘，自動投入AB層油槍；若C磨跳閘D磨運行，自動投入CD層油槍。
（3）一次風機故障后，按照F磨、E磨、D磨的順序，第一臺磨無延時跳閘，2s后跳閘第二臺磨，直至最后保留3臺磨在運行狀態，始終不去跳閘A磨、B磨、C磨，并自動投入AB層油槍。
（4）自動關閉過熱器、再熱器減溫水調門至零，維持時間即RB觸發時間300秒，防止快降負荷過程中汽溫快速下降。
（5）RB觸發時間300秒后RB自動復位，同時操作員畫面設置RB復位按鈕運行人員可隨時手動復位。
（6）主要輔機聯鎖回路為引風機跳閘，聯鎖跳閘同側送風機；送風機跳閘，聯鎖跳閘同側引風機；空預器跳閘，聯鎖跳閘同側引風機、送風機。
2 案例分析
2.1 RB動作過程
2007年1月9日09時02分，機組負荷550MW，鍋爐主控指令103％，五臺磨煤機運行。此時由于E磨煤機熱風調整門卡澀一次風量低保護動作,E磨煤機跳閘，發生燃料RB動作，機組協調自動切換至TF方式運行，鍋爐主控指令自動降至88%，負荷自動減至498MW，立即投入等離子拉弧。9：08分，運行人員檢查無問題后啟動E磨煤機、 E給煤機后，發生一次風機RB，E、D、C磨煤機相繼間隔2S跳閘。立即解列水位自動手動調整汽包水位，調整汽溫及各參數，投入油槍助燃未成功；09時10分一次風機發生搶風，解列一次風機自動，手動調整一次風機動葉開度，09時40分一次風機搶風處理正常，依次啟動C磨煤機、D磨煤機，10時30分負荷至400MW。鍋爐主控指令跟蹤RB指令自動突升至120%大于風機的最大出力110%，發生一次風機RB動作。
8：48：58機組負荷600MW，主汽壓力定值16.3MPa，鍋爐主控指令109.7%，實際主汽壓力16.28MPa，A-E制粉系統運行，協調投入，RB投入。此時由于E制粉系統棚煤，運行人員將E給煤機切至手動，但未將E給煤機指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系統已無出力，導致此時主汽壓力開始下降，鍋爐主控指令開始增加，至RB發生前鍋爐主控指令增加至115.4%，運行人員啟動F制粉系統停運E給煤機，發生RB動作。動作記錄時間如下：
8：49：49 運行人員啟動F磨煤機
8：50：07 運行人員啟動F給煤機
8：50：25：740 運行手動停止E給煤機，E磨煤機保持空轉
8：50：26：51 發出RB動作信號
8：50：26：556 F磨煤機跳閘
8：50：32：05 E磨煤機跳閘
8：50：38：522 D磨煤機跳閘
圖4 RB動作參數變化曲線
2.2 RB誤動作原因分析
第一次磨煤機跳閘在RB動作后，RB發脈沖指令5分鐘，此時鍋爐主控指令跟蹤RB指令88％，RB動作3分鐘后運行人員啟動E磨煤機、E給煤機導致RB指令由88％階躍上升至120％，鍋爐主控指令跟蹤上升至120%，邏輯自動判斷與輔機設備最大出力110%偏差大于5%，同時RB處于激活狀態，則第二次觸發所有輔機RB（表現為一次風機RB動作，目標負荷40％），使E、D、C磨煤機相繼跳閘。
2.3 邏輯優化
針對2007年1月9日機組RB動作過程，考慮到機組運行過程中不能進行RB試驗，經過討論對邏輯進行了簡單的優化。考慮到5分鐘的RB動作時間較長，在此時間內運行人員不能進行任何干預，同時防止輔機運行信號閃爍造成109事件的發生，在給煤機的計算回路中，給煤機運行信號增加了一個后延時塊，延時時間為305秒，這樣做的目的就是說，如果制粉系統再次啟動，則不發RB 信號。
3 案例分析
3.1 RB發生過程
2008年02月6日8：48：58機組負荷600MW，主汽壓力定值16.3MPa，鍋爐主控指令109.7%，實際主汽壓力16.28MPa，A-E制粉系統運行，協調投入，RB投入。此時由于E制粉系統棚煤，運行人員將E給煤機切至手動，但未將E給煤機指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系統已無出力，導致此時主汽壓力開始下降，鍋爐主控指令開始增加，至RB發生前鍋爐主控指令增加至115.4%，運行人員啟動F制粉系統停運E給煤機，發生一次風機RB動作。動作記錄時間如下：
8：49：49 運行人員啟動F磨煤機
8：50：07 運行人員啟動F給煤機
8：50：25：740 運行手動停止E給煤機，E磨煤機保持空轉
8：50：26：51 發出RB動作信號
8：50：26：556 F磨煤機跳閘
8：50：32：05 E磨煤機跳閘
8：50：38：522 D磨煤機跳閘
圖5 RB動作參數變化曲線
3.2 RB動作原因分析
（1）運行人員啟動F制粉系統1分鐘后，由于邏輯中后延時塊的作用未將F制粉系統的出力計算到RB邏輯中。
（2）運行人員停運E制粉系統此時輔機最大出力由120％降至88％。
（3）鍋爐主控指令由于E制粉系統棚煤，運行人員未解至手動，鍋爐主控在自動控制的作用下迅速由109.7%上升至115.4%，大于115％RB信號被激活發生所有輔機RB(表現為一次風機RB，目標負荷為40％)。
4 RB邏輯優化
針對機組兩次誤發RB事件，組織人員對原RB邏輯進行了評估，利用機組A級檢修機會對RB邏輯進行了優化。主要進行了以下幾項工作：
（1）將兩臺輔機的出力由原來的110％提高到120，從而保證兩臺以上輔機運行時鍋爐主控小于輔機最大出力，避免輔機沒有跳閘誤發該輔機RB問題發生。
（2）由于一次風機出力原因在發生RB時保留2臺磨煤機運行，機組負荷、主汽溫下降特快，對汽輪機的安全運行造成很大的隱患。重新進行一次風機出力試驗，當一次風機RB時關閉備用磨煤機的出入口風門，防止一次風壓下降太快，安全保留三臺磨煤機運行，保證機組的主汽溫度。
（3）重新優化三臺50％給水泵聯鎖邏輯，由原來的給水泵跳閘后8秒觸發RB控制回路改成3秒觸發RB邏輯（原聯鎖邏輯走程序控制需要8秒時間啟動），避免汽包水位控制不穩定。
（4）原RB邏輯出力判斷采用輔機跳閘狀態進行計算，當輔機處于檢修位時電氣開關控制回路失電，DCS系統不能收到跳閘狀態信號，造成RB出力判斷邏輯錯誤，該發生RB反而不發生RB。
（5）為防止增加在發生非一次風機RB、燃料RB后一次風機喘振聯開E、F磨煤機的冷風調門至30%。
（6）增加RB發生后切除氧量自動邏輯，防止RB過程中送、引風自動受氧量自動的原因波動較大，影響自動降負荷的燃燒穩定。
（7）RB發生期間以一定的定寬脈沖保持，送風、引風、磨煤機、給水自動不因為指令與反饋不一致切除自動控制。
5 RB試驗分析與不足
2008年11月24日16:44進行了一次風機RUNBACK試驗，試驗時機組負荷579MW、汽包水位-19.15mm、爐膛負壓-0.14kPa，MCS自動全部投入。將B一次風機用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發生，RB指令降至40%。在整個過程中，汽包水位最高78.86mm、最低-93.62mm，爐膛負壓最高0.17kPa、最低-1.22kPa，一次風壓最低6.29kPa，保留的三臺磨煤機一次風量最低分別為72.16t/h、76.01和72.36，RUNBACK結束時負荷保持在270MW。
圖6 一次風機RUNBACK
2008年11月24日11:37進行了引風機RUNBACK試驗，試驗時機組負荷558MW、汽包水位-1.29mm、爐膛負壓-0.15kPa，MCS自動全部投入。將A引風機用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發生，RB指令降至55%。在整個過程中，汽包水位最高80.72mm、最低-33.81mm，爐膛負壓最高0.34kPa、最低-0.52kPa，RUNBACK結束時負荷保持在330MW。
圖7 引風機RUNBACK
2008年11月24日16:44進行了給水泵RUNBACK試驗，試驗時機組負荷602MW、汽包水位46.05mm、爐膛負壓-0.13kPa，MCS自動全部投入，給水泵聯鎖切除。將A給水泵用就地事故按鈕打閘，RUNBACK發生，RB指令降至55%。在整個過程中，汽包水位最高175.47mm、最低-206.16mm，爐膛負壓最高0.27kPa、最低-1.17kPa，RUNBACK結束時負荷保持在335MW。
圖8 給水泵RUNBACK
本次試驗過程中機組主要運行參數遠遠低于保護動作值，有效控制了汽包水位、爐膛負壓、主汽溫度過程值，風機未發生喘振現象，同時所有輔機RB試驗一次成功。
不足方面進行風機RB前未對增壓風機自動進行擾動試驗，自動控制動作較慢，造成送風機RB過程中發生自動耦合問題，后對增壓風機自動參數進行了優化。
RB回路的復歸問題還需要進一步的探討，目前采用5分鐘自動復歸還不能滿足運行提前干預，及時控制機組負荷滿足電網要求的需要，初步設計RB復歸邏輯待下一步試驗論證：
圖9 RB復位回路
參考文獻：
[1]火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程.DL/T 774—2004[S].
[2]火力發電廠模擬量控制系統驗收測試規程》DL/T 657—2006[S].
摘自《自動化博覽》2011年第四期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號