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协调功能在保障机组安全策略中的优化应用

  • 来源: 大发彩票甘肃公司
  • 作者: 白会平
  • 发布时间: 2016-09-08

1. 前言:


机组协调控制功能正常投入对于提高机组可利用率、机组效率、可靠性以及寿命管理都有着非常重要的意义。尤其在辅机RB保护动作后,由于锅炉上层两台磨煤机的相继跳闸,燃烧系统煤量将产生很大的波动,送引风机挡板由于CCS协调作用相继关小维持炉膛负压,机组负荷的迅速减小使汽包水位控制非常困难,故机组协调控制系统的调节品质,是衡量机组自动化水平的重要标志,也是机组安全、稳定、和经济运行的技术保证。机组主要辅机在运行中跳闸是突发事件和电网对响应的及时性,此时若仅靠运行人员操作,由于操作量大、人为因素多,很难确保机组安全运行。


2. 机组协调控制系统及RB优化前的状况:


原燃烧调节、风烟调节系统存在很大不足,给煤量在异常工况尤其发生辅机RB后的衰减为瞬时衰减,尤其送、引风机调节系统响应能力不能满足要求,在异常工矿下不能进行有效的调节,维持系统的稳定。是导致整体协调控制系统调节品质不佳的主要原因。


原给水泵RB采用汽泵跳闸,电泵联起成功与否均触发给水泵RB,如果在高负荷时,汽泵跳闸后电泵联锁起动发生给水泵RB时,由于锅炉上层两台磨煤机的相继跳闸,燃烧系统煤量将产生很大的波动,送引风机挡板由于CCS协调作用相继关小维持炉膛负压,机组负荷的迅速减小使汽包水位控制非常困难,如果运行人员调整不及时,产生的后果比不发生给水泵RB时的情况更加严重,极易引起锅炉MFT汽包水位高四值跳机。


原磨煤机RB由于机组机组设计每台磨煤机满负荷出力只能带80MW,但CCS控制策略为目标负荷指令和几台磨煤机出力加起来判断,由于一次调频的影响,目标负荷指令经调频修正而增大,导致几台磨的出力小于目标负荷指令而发磨煤机RB,同时在运行中一旦磨煤机因事故跳闸,导致剩下几台磨的出力小于目标负荷指令而发磨煤机RB。


3. 协调控制系统逻辑设计的问题分析:


给水泵、磨煤机主要辅机故障设计逻辑存在隐患,因而都不能有效地实现在磨煤机、给水泵系统故障而发出RB后,维持机组在高负荷下在安全稳定运行。


(1)给水系统配置了2台50%容量的汽泵和1台50%容量的电泵。正常运行时汽泵带负荷,电泵备用。当汽泵故障跳闸时先联动电泵维持机组降负荷运行,若电泵联动不成功则会因水位跟不上负荷的需要而快速减负荷。特别机组投协调控制的情况下,只要汽泵跳闸,由于协调控制的作用,很难维持汽包水位而造成锅炉MFT。在机组正常运行中也出现过因汽泵跳闸而造成机组停运的现象,所以要保证水位没有大的扰动,若电泵联动不成功则应立即触发RB保护,来保证机组平稳减负荷运行。


(2)磨煤机RB跳闸时根据跳闸的磨煤机数量发出相应的RB负荷指令使机组快速减负荷。连城发电公司锅炉的制粉系统是直吹式,正常运行时,4台磨煤机投入16个煤燃烧器就可以带到额定负荷,跳闸1台磨煤机或磨出力的最大计算值小于实际负荷指令要求时RB发快速减负荷和减煤量,很难维持负荷的稳定,所以,对于磨煤机RB的逻辑设计应作全面的考虑。


(3)引风系统通过控制引风机的挡板开度,维持炉膛 负压在给定值。操作员通过CRT控制画面,可分别对两台引风机进行手自动投切,当两台风机均在自动方式时,操作员可通过改变偏置值同时对两侧的风机控制指令进行增减,以保持两台风机出力的平衡。由于连城公司#3机组高负荷时送风机开度为60%左右,而引风机开度为95%以上,当发生机组RB时,CCS系统会自动对送风和引风调节的指令快速调节,由于现在的档板开度很不匹配,如果自动调节炉膛压力很难维持,容易引起锅炉MFT,需要需要进行挡板的快关或手动调整来维持压力。原设计在RB下引风自动闭锁无法解除,运行人员无法干预,同时也未采用执行机构的快关功能。应从原逻辑设计上将RB动作后闭锁引风自动切至手动的条件取消,不再进行闭锁,同时采用执行机构的快关功能,此种工况下运行人员可根据实际响应的情况必要时切至手动控制引风机静叶,调整炉压。


4. 协调功能逻辑优化与完善:


从以上分析和机组投运后几次发生RB保护动作现象来看,由于设计不当引起机组不必要的跳闸和减负荷。首先要合理确定RB负荷值,一般认为机组发生RB后都要将目标负荷定为额定负荷值百分数,但目标负荷定得越低,机组降负荷的幅度越大,负荷扰动大,对机组的稳定运行越困难。对于连电公司来说,单台主要风机和给水泵跳闸后的RB目标负荷定为50%额定负荷。因此对于汽泵跳闸时的RB目标负荷值也定为50%的额定负荷,等电泵联动成功后,机组按正常未减的目标负荷值进行调节。当发生RB后,给煤量的变化幅度太大,由于减煤量坡度曲线参数设置不合理,使给煤量突减,炉膛压力很难控制,极易引起锅炉灭火。


(1)给水泵控制系统的功能优化:经过多次分析给水泵RB功能及运行情况,给水泵RB采用汽泵跳闸后如果电泵联起成功后不发给水泵RB,电泵联起不成功发给水泵RB,从连电公司事故工况下联起电泵启动曲线看,电泵在投备用联锁成功后13秒钟之内就能打水带负荷,由于电泵设计值可以带50%机组负荷,运行人员控制及时可以躲过汽包水位低锅炉MFT,如果在高负荷时,汽泵跳闸后电泵联锁起动发生给水泵RB时,由于锅炉上层两台磨煤机的相继跳闸,燃烧系统煤量将产生很大的波动,送引风机挡板由于协调作用相继关小维持炉膛负压,机组负荷的迅速减小使汽包水位控制非常困难,如果运行人员调整不及时,产生的后果比不发生给水泵RB时的情况更加严重,极易引起锅炉MFT汽包水位高三值跳机。所以在满负荷和低负荷下经过多次试验,将给水泵RB修改为运行中的任意一台汽泵跳闸后7秒内电泵如联起,不发生给水泵RB,如不联起发生给水泵RB。


(2)由于机组设计每台磨煤机出力逻辑运算设定值80MW,由于控制策略设计采用目标负荷指令和几台磨煤机运算设定值加起来判断,三台磨煤机运行时,负荷指令带240MW,由于一次调频和主汽压力的影响,目标负荷指令只要高出240MW就发磨煤机RB。经过召开专业分析会讨论后将每台磨煤机运算设定值限值提高到90MW,这样避免了由于一次调频和汽压的短暂影响而导致小于目标负荷指令而触发磨煤机RB。


(3)锅炉燃烧控制系统参数修改和优化试验:对于蒸汽压力、负压和氧量这样一个关联的系统,连电公司通过不断的观察和试验,通过对协调控制调节及各分系统参数的试凑试验和修改,对于一个具有多变量、强耦合、强干扰、大滞后的复杂过程系统逐步进行调试,使其逐步满足过程的需要。


A、主蒸汽压力的控制:此环节通过调节输入的燃料量和送风量的匹配关系。当“负荷流量”增加时,压力会下降,为了保证流量的供应,必须提高压力使其返回到额定值,因此调节手段主要是增加燃料输入量和送风量;当“负荷流量”下降时,压力会上升,为了保证流量供应,须降低压力使其返回额定值,这时的调节手段主要是减少燃料输入量和送风量;当“负荷流量”恒定时,保持压力为额定值不变,因此对给煤自动控制PID参数进行不断的试凑修改。


B、炉膛负压及氧量的控制:保证调节送风量和燃料的输入成一定的比例来实现,标定氧量,确保其测量准确性,通过调整保证一定的过剩空气系数。以及不断试验来调整送风、引风调节系统的控制参数。是调节系统满足当燃料和送风需要增加时,炉膛负压势必会向正压的方向减小,为保证负压,调节手段先增加引风量;当燃料和送风需要减少时,炉膛负压势必会向负的方向增大,这时的调节手段是先减少引风量。


C、重点对协调控制系统的四种方式均进行参数的对照和调整,尤其对发生机组RB后自动投入的“机跟炉协调方式”控制模块进行P I D参数修正和内部CHARC曲线优化,保证了锅炉主控给煤量变化按一定时间并以坡度曲线形式下降而并非瞬时下降,此种工况由于炉压和给煤量均由很大的变化,是一种异常工况,此时的参数设置一定要通过实际的试验来确定试凑,在机组检修停机前,连电公司组织完成了双机的实际试验,通过收集的参数和工况的变化曲线,确定了一组相对可靠的参数,并经试验效果良好,彻底解决了给煤量突变无法控制的重大隐患。避免造成很大的炉膛压力扰动。协调控制系统和RB方式完善后,在机组停机检修前均作了实际试验,功能稳定可靠,安全系数得到很大的提高。


5. 结束语


协调控制系统功能发展到现在,虽然已形成了多种经典的控制方案,但同时也衍生了不可记数的变异方案。而连电公司通过功能优化和实际实验,有效的解决了这一影响机组安全运行的不安全现象,经实践证明,协调控制系统的不断完善,足可以实现锅炉与汽机的能量平衡,保证机组安全经济稳定运行。


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