600MW发电机组RB控制优化及应用.doc

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1、分类号:学校代码: 10128UDC:学 号:20032054 工程硕士专业学位论文（题 目: 600MW发电机组RB控制优化及应用英文题目：RB control optimization and application of 600MW power plant 研究生：赵志刚领域名称：动力工程指导教师：席明智 副教授 张胜利 高级工程师二六年十二月摘 要针对我国目前最大的火力发电厂内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司（8600MW）协调控制系统RB功能进行了优化设计改造，并应用于机组实际运行，取得良好效果，对国内同类电厂改善运行、保证安全、提高效益也具有重要指导意义和参考价值。大唐托电的自动

2、化程度较高，RUNBACK的控制功能已经投入，但是由于种种设备和技术方面的原因，该项功能还不是非常完善，只能完成快速的降负荷，保证不灭火、不停机的基本功能，但是不能保证控制系统的全程自动化。笔者经过细致分析考察，参考国内外先进技术，组织立项对托电1到6号机组的RB功能进行了逻辑控制的优化和完善。目前，对于RB的控制功能，国内许多电厂和研究机构都在进行研究，而且在新建机组大部分己经投入运行。但从RB功能的试验和实际动作情况看，目前的RB功能的自动化水平偏低。笔者所设计的方案是建立在机组完全自动的情况下，既能保证在各控制系统良好的基础上，机组安全稳定地恢复到正常运行工况，又能保证机组在部分自动不正

3、常的情况下，自动完成切磨减负荷的目的，协助运行人员稳定机组，保证机组运行的安全。在随后生产现场的实践应用中，证明了RB功能优化使机组的协调控制系统趋于完善，电厂运行安全稳定，效果显著。关键词：协调控制系统；RB控制；逻辑优化；安全稳定Abstract The optimization has carried out the RB function of the co-ordination control system in the datang Tokto power plant, which is the biggest thermal power plant at present in C

4、hina, and obtained the good effect. it has the important instruction significance and the reference value to the operation、safety and economic efficiency of the domestic similar power plant.The automation level of Tokto power plant is high, and the RB function has already invested, but as a result o

5、f all sorts of equipment and the technical aspect reason, this function was not extremely consummated. The author has set up the project to carry out the logical control optimization and the consummation, pass through careful analysis and referred to the domestic and foreign advanced technologies. N

6、ow，a lot of the electric power plants and study organizations studying on the RB function, and it has already been used in some plants. Judging from the condition of its functional and finish condition, the automatic level of the actual tests is still low so that it can make the unit not stop. Based

7、 on the condition that the units can completely automatically run, the authors plan is not only to guarantee the unit to restore to normal working condition when all the control systems are in order, but also to ensure the units to fulfill the task of cutting off the coal pulverizer and to reduce th

8、e load automatically and when some parts of the automation of the unit go wrong. It can help the operator to keep the units stable. Afterwards in the practice application, it has proven that RB control function optimizes the CCS, and has got remarkable effect on the operation safety of the power pla

9、nt.Key words： CCS；RB Function；Control strategy optimization；Safety and Stability目 录第一章 绪 论11.1 问题的提出11.2 国内外的研究情况21.3 主要进行的工作2第二章 RB控制策略优化及试验方案的研究42.1 RB功能的介绍42.2 RB的动作机理42.3 影响RB功能的几点原因及其分析52.3.1硬件设备方面的影响52.3.2控制策略的合理性分析62.3.3参数调整的适宜性分析62.3.4 运行方式不合理72.4 RB控制功能的优化研究72.4.1主汽压力的控制方式72.4.2 燃烧控制系统92.4.

10、3协调控制系统102.4.4 汽温控制问题112.4.5 RB对煤质变化的适应性控制逻辑112.4.6 送、引风机RB132.4.7 给水泵RB162.4.8 一次风机RB172.4.9 凝汽器背压RB182.4.10与其他系统接口的研究212.5 RB控制逻辑实现222.5.1 RB目标负荷产生回路222.5.2 RB启动(激活)以及速率限制232.5.3 协调控制方式切换242.5.4 相应联锁功能完善242.5.5 RB结束回路252.5.6信号跟踪处理25第三章 现场试验263.1试验条件263.2 试验方法263.3 RB试验的步骤及方法263.3.1 试验项目的确定263.3.2

11、各辅机RB的最大出力的确定263.3.3 确定RB速率273.3.4 进行实际RB试验273.3.5 试验的安全措施273.4 现场试验及分析273.4.1托克托电厂#1机组(600MW机组)RB性能试验及分析283.4.2托克托电厂#3机组(600MW机组)RB性能试验及分析353.4.3托克托电厂#5机组(600MW机组)RB性能试验及分析403.4.4 1机组(600MW机组) 变频改造后的一次风机RB性能试验及分析45第四章 结 论48参考文献50致 谢52作者简介53第一章 绪 论1.1 问题的提出 目前，随着电力技术进步，火电单元机组的装机容量越来越大，中国几大电网中的主力机组己由

12、300MW逐步转化为600MW，各项运行参数的控制要求也相应提高，机组尤其是处在非正常工况下的机组，如果靠运行人员的手动操作来处理，很难实现系统的协调控制，势必会造成机组和设备的不稳定。在这种形势下，电厂用户就对机组目动调节和故障处理能力提出了更高的要求，其中RB（RUN BACK，简称RB）功能就是当机组正常运行时，突然有一台或两台主要辅机(送风机、吸风机或给水泵)发生故障跳闸的情况下，控制系统不需要人为干预，自动处理事故，能快速减负荷，使机组维持在低负荷下继续运行，保持各项参数在合理的范围内，避免机组停机、灭火而发生非计划停运。它对于提高机组的安全可靠性有非常重要的意义1 。但是目前全国范

13、围内，真正实现该功能的电厂不是很多，而且大家对该功能的理解和认识也存在较大的区别。协调控制系统RB功能设计的目的是保证在锅炉主要辅机故障后，协调控制系统自动迫降负荷至机组所允许的预定负荷，保证机组的安全、经济、稳定运行。RB试验不仅是检验协调控制系统及其它自动控制系统的工作性能和在辅机故障跳闸后的抗干扰能力，而且通过RB试验，可以实现对对其控制回路进行逐步的参数调整和逻辑优化，使控制系统在最佳的状态下运行，实现机组的全程负荷控制。RB试验是协调控制系统乃至整个热控系统在调试及投运过程中一个综合性的重要项目2。CCS（协调控制系统）以及其它热控系统是建立在机组的不同运行工况通过不断调整、优化最终

14、稳定运行的基础上，而RB试验则是建立在CCS及其它热控系统所有调试项目全部完成、投运正常的基础上进行。CCS的RB试验不仅对机组的整体性能及自动化水平的提高有重大的意义，而且从客观上来说具有相当的技术难度。内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司现有8组600MW机组，自动化程度较高，RB的控制功能已经投入，但是由于种种设备和技术方面的原因，该项功能还不是非常完善，只能完成快速的降负荷，保证不灭火、不停机的基本功能，但是不能保证控制系统的全程自动化。因此，组织立项对大唐托电的各机组的RB功能进行逻辑控制的优化和完善，是非常重要和必要的。1.2 国内外的研究情况 RB功能作为机组自动处理事故的重要功

15、能之一，可以减少许多不必要的停机损失，给电厂的安全经济运行提供可靠的保障，所以在国内外各个电厂都非常重视。 从RB的研究趋势来看，主要集中在两方面，一方面就是着手于原热力系统的改造和优化，例如为改善一次风机的串风的问题，对风机的出口挡板执行器进行了电动改气动。但这方面的工作所投入的成本太高，一般情况下不容易进行；另一方面就是进行控制逻辑即软件方面的优化，这方面的投入较小，但需要进行大量的试验来验证，而且根据机组类型的不同，软件的移植性（即通用性）较差，必须根据不同的控制对象进行量体裁衣式的设计。所以总体来说RB功能的研究和实施的难度较大。现在，国内许多电厂和研究机构正在进行研究RB功能，而且部

16、分电厂已经投入运行。但从功能的完善情况看，目前的试验自动化水平偏低，只能保证机组不灭火停机，不能达到全程自动的效果。世界上发达电厂自动化水平较高，RB功能比较完善，基本处在一种全自动的运行方式下，在机组重要辅机出现故障时，全部由RB功能自动完成，运行人员只是监视，人为干预的情况非常少3。本文中所设计的优化方案是建立在机组完全自动的情况下，既能保证在各控制系统良好的基础上，机组安全稳定地恢复到正常运行工况，又能保证机组在部分自动不正常的情况下，自动完成切磨减负荷的目的，协助运行人员稳定机组。1.3 主要进行的工作笔者通过对托克托电厂六台机组控制对象的特性进行了认真地分析和研究的基础上，组织立项对

17、其相应的RB控制逻辑进行了优化，并在托克托电厂的三台600 MW机组进行了RB性能考核试验。试验结果证明，经过逻辑优化后，现在RB功能使热控系统能在最佳的工况下运行，从而实现机组的全程负荷控制。其功能检验了协调控制系统及其它自动控制系统工作的完好程度和性能，以及在辅机故障跳闸后的抗干扰能力。经过优化后的RB功能主要解决了以下问题:重点解决了两台汽动给水泵运行，电泵不自启情况下给水泵RB不容易成功的问题。解决了直吹式制粉系统一次风机RB容易发生磨煤机跳闸问题。同时解决了送、引风机RB时，炉膛压力下降幅度较大的问题。解决了在煤质大幅度偏离设计值时，RB不能将机组负荷准确的降到目标值的问题 笔者在这

18、次优化中主要作了如下具体工作 针对空冷机组的运行特性，首先提出了空冷RB的设计理念，并拟将其应用到实践中。 结合现场的实际情况，对磨煤机RB功能实现的必要性进行可行性论证，并提出取消或部分取消磨煤机RB功能的大胆建议。 针对一次风机变频改造后的RB功能的实现，首先根据改造的实际情况对一次风压控制回路的PID参数进行适当的调整，必要时要对其进行超驰控制；完善一次风系统风门热控联锁保护逻辑，避免一次风从停运的一次风机反串；另外，防止一次风机变频器保护的动作是实现一次风机RB功能的主要措施和策略。 对机组RB对煤质变化的适应性控制逻辑重新进行了设计和优化，既保证了机组的正常运行，又解决了在煤质偏离设

19、计值时，RB不能将机组负荷准确降到目标值的问题。第二章 RB控制策略优化及试验方案的研究2.1 RB功能的介绍 当机组正常运行时，突然有一台或两台辅机(送风机、吸风机或给水泵)发生故障而跳闸，机组控制系统能自动快速减负荷，维持机组在允许的负荷下继续运行，控制系统这种事故状态的自动处理功能称为“RUN BACK ,简称RB。根据机组的不同运行工况、燃料种类、跳闸辅机种类，RB的目标负荷一般情况下是不一样的。现在常见的有50%MCR（最大连续蒸发量）, 60%MCR, 70%MCR，具体的目标的设定要根据本机组的来实际情况决定4。RB一般情况下是根据辅机故障的种类不同来进行分类，针对各RB试验项目

20、的性质可分为4类来考虑，具体分析以下几种常见的RB工况5: 燃料跳闸类(包括燃料跳闸和一次风机跳闸)。在通常锅炉联锁保护设计中，一次风机跳闸，切除部分燃料(联跳部分磨煤机或给粉机)。 风机跳闸类(包括送、引风机跳闸)。由于单侧的引风机和送风机是互相联跳的关系，所以根据情况通常只对送风机(或引风机)其中一项进行动态试验。 给水泵跳闸类。对于给水泵通常设计采用二备一的运行方式，而且泵的出力裕度较大，但是由于此类跳闸工况对水位造成的波动较大，再加上一些锅炉制造厂所提供的水位保护定值非常保守，所以此类的试验的成功率通常比较低，必须根据特定的控制对象对控制逻辑作必要的优化。 其它。是指一些非常规的项目，

21、例如本文所提出针对空冷机组背压问题所设计的空冷背压RB。2.2 RB的动作机理 RB发生后，机组控制系统的各部分协调作用，使机组平稳、安全地减少到实现预定的目标负荷，机组维持在负荷状态下运行。根据各厂机炉状况和协调控制设计的不同，RB的动作方式也不相同，但它都包括以下几个重要系统: CCS, FSSS（炉膛安全监控系统）, DEH（汽轮机控制系统）和SCS（顺序控制系统）。 CCS系统是机组控制的核心，RB功能是其逻辑控制中的关键部分。RB动作的条件被激活后，CCS系统要协调机组的各个子系统一起动作来完成该功能。因此完整的RB功能，机组必须处于协调控制方式，锅炉、汽机均能接受CCS的信号。在炉

22、侧:CCS首先要发信号至FSSS完成切除必要的燃料(投油)，同时锅炉主控要按负荷要求将总煤量调整到合适的量，以维持适当的锅炉燃烧率。而在机侧:机组的协调控制自动切换到TF（汽机跟随）方式，由汽机DEH完成调压功能。除此之外的其它的机组子系统仍然而且必须处于自动控制方式，以维持各参数在正常范围内，保证机组的安全稳定运行。 FSSS系统根据各厂的系统不同，功能也不尽相同，但均要接受CCS发的RB信号完成切除必要燃料降低燃烧率的功能。一次风机的RB一般由FSSS中触发，此种RB发出优先级高一些。但是根据不同锅炉的最低稳燃负荷，降低燃烧率的方式不同，对于最低稳燃负荷较高的机组，应设计有投油的功能或则将

23、必要的投油列入运行人员的操作规程中6。 DEH系统在RB过程中也至关重要，在RB发生后，锅炉侧要维持一定的燃烧率，机组的汽压则由汽机通过关小调门，减少负荷来完成调节的任务。其它系统如SCS系统在给水泵RB时，要通过程序联启电泵和其它的相应操作，在送引风RB时，完成单侧的联跳的功能。所以，从某种意义来说，RB的功能是一个关于机组的系统工程，只有通过以上各个子系统的协调动作，才能使机组自动、平稳地降低负荷至目标值，避免不必要的停机灭火。2.3 影响RB功能的几点原因及其分析 RB功能对于机组的运行，安全作用至关重要，但通常由于原常规软件设计方案不合理、针对性不强、硬件设备性能相对较差及机组运行健康

24、水平低等原因，我国很多大型电站在实现这一功能方面都存在某种程度的问题7。2.3.1硬件设备方面的影响8DEH子系统在RB发生后要完成调压的功能，众所周知，在RB发生后，FSSS按程序很快地完成切除必要的制粉系统合投油的工作。机组的主汽压力下降很快。由于CCS和DEH接口方式的影响会出现DEH 脱离CCS控制和传输速率限制调门的调整速度等问题，致使主汽压力的调节不够及时，会影响影响机组的运行安全。DEH与CCS的接口有多种类型 脉冲接口:该接口的脉冲接收、发出速度、脉冲代表的负荷量，严重限制调门的动作速度，不能快速地关闭调门以稳定压力。这种方式在运龄长的电厂中较多。 脉宽接口：这种接口同样受DE

25、H的脉冲接收速率的限制。在老电厂中较多7 模拟量接口：直接采用4到20MA 信号来进行传输，这种接口可以快速地响应汽机主控的指令，但要求硬件的质量较高，还要根据信号和线路可能出现的问题在逻辑中进行必要的判断。这种接口在近年来投产的机组中得到了广泛的应用，这种接口的设计对于RB功能的实现来说是有利的。2.3.2控制策略的合理性分析 RB发生后，系统的整个动作过程由CCS,FSSS和DEH来协调完成，以保证机组的稳定运行。 锅炉侧改变燃烧率由CCS, FSSS共同完成。FSSS通过一个开关量信号完成燃料的切除(投油)，以固定的速率完成对燃烧率的粗调。与此同时CCS也要根据机组的目标负荷调整燃烧率，

26、使机组稳定在目标负荷上，为保证机组的燃烧稳定，应保持两系统调整的协调一致。汽机侧在RB发生后，控制方式要由协调方式切换到汽机跟随（TF）方式，DEH由原来的调机组负荷改为调机前主汽压力，这个过程应该自动实现，而且汽机应一直处于调节状态9。但在托克托电厂一期的设计中，DEH也接受RB信号，自行动作，这种设计在实践应用中使锅炉和汽机各自为政，很难保证两者的协调统一，会造成主汽压力失控10，影响机组的安全，结果是弊大于利，所以我们在优化的过程中将其取消。2.3.3参数调整的适宜性分析CCS系统中负荷管理控制中心的调整。为保证机组的安全和稳定，目标负荷应以一定的速率变化到目标值，其中方式切换开关的切换

27、速率要调整合适，以保证切换的无扰动。如在最初的托克托电厂1机组的RB设计中，方式开关的切换速率设置太快，没有进行适当的方式闭锁，导致切换过程中负荷指令扰动很大，几乎使该试验无法成功。另外锅炉主控应处于自动方式，为保证炉膛燃烧工况的稳定，要使锅炉主控的调整速率与FSSS的切磨投油的速率要基本保持一致，才能减少炉膛的燃烧波动。其中最关键的参数就是切磨的间隔时间，间隔时间的确定要注意平衡机组快速减负荷的要求和防止机组燃烧工况剧烈变化之间的矛盾11，一般要根据控制对象的实际情况来设置，如果时间参数设置太短，会对炉膛负压造成大的冲击，影响锅炉的稳定燃烧；如果时间参数设置太长，一方面会造成实际的热负荷不能

28、快速的降下来，RB动作不能将实际负荷较快的控制在机组的允许范围内，影响RB的成功率，另一方面在一次风机RB时，如果跳磨不及时，会造成一次风压下降太多，造成运行磨煤机所需风量不足而跳闸，最终锅炉MFT，一次风机RB失败。一般根据锅炉炉型的不同此参数设置从5到15秒钟进行选择。在保证稳定的前提下，汽机调压回路要尽可能地快，以适应RB后主汽压力的稳定和负荷的快速平稳的下降。由于汽轮机的调门对压力的调整几乎没有延迟和惯性，所以此参数的设置首先要保证系统的稳定性，即不要使控制系统震荡起来。这种情况在托克托电厂1机组的调试期间发生过，致使压力大幅摆动，负荷无法稳定下来，经过将该回路的PID（比例、积分、微

29、分）参数放缓，才使系统稳定下来。2.3.4 运行方式不合理 要使机组能自动、平稳地完成RB的功能，首先，发电机组的主、辅机运行正常，而且其相关自动控制系统均处于自动运行方式，以保证在RB工况下，不至于造成某一主要参数失控，影响整个机组的安全12；例如在风机系列的RB中，如果风机不在自动方式下，则当一台风机跳闸时，另一台风机就不会及时地根据被控量的变化增加自己的出力，这种情况非常危险，在这种情况下机组RB几乎不可能成功。其次，所有制粉系统最好全部处于自动方式，否则会造成少数制粉系统的给煤率(给煤机)变化很大，形成新的不稳定的因素；这种情况我们在托克托电厂3机组的调试过程中遇见过，当时5台磨煤机运

30、行，当RB发生时，上层两台磨跳闸，保留3台磨煤机运行，煤量指令继续下降，但由于3台磨煤机中只有一台磨煤机投入自动，导致该磨煤机煤量下降太多而导致振动太大跳闸，使锅炉出现了燃烧不稳定的工况，虽然进行了及时的投油助燃将燃烧稳定了下来，但是负荷却比目标负荷下降的太多，使机组的恢复增加了许多麻烦。最后要避免RB过程中锅炉主控切到手动，不能进行燃烧率的调整，造成RB动作的失败。这是保证RB成功的关键！2.4 RB控制功能的优化研究2.4.1主汽压力的控制方式 由于在RB工况下锅炉维持固定燃烧率，机组压力通过汽轮机进行控制，也就是机组运行在汽轮机跟随方式下，所以主汽压力的控制方式对机组负荷的变化有比很大的

31、影响。一般情况下，主汽压力控制主要有定压、滑压和定一滑压控制方式三种。 大多数情况下机组是以定压方式来进行RB试验的，主要是因为机组恢复稳定工况较快。但在以后的试验研究中发现，RB发生后无论是动态还是静态，采用何种方式，要根据具体的情况来定。以给水泵RB为例，如果以定压方式减负荷，RB试验的成功率较低，其原因主要是:给水泵发生RB时，定压运行使汽包压力太高，导致锅炉上水困难，在一台泵刚跳闸的情况下这无疑是雪上加霜，不利于汽包水位的控制13。 后来笔者改以滑压方式减负荷作给水泵RB试验，优点是汽轮机调门开度较高，有利于汽轮机的安全运行，主汽压力变化缓慢，对汽包水位等参数影响较小。但在其他RB试验

32、中表明，采用滑压方式控制主汽压力也存在弊端，这是因为在滑压方式下机组负荷降低缓慢，造成机组负荷长时间到不了目标值，在给水泵RB尤其是在风机RB的情况下均会造成长时间的物料不平衡，使RB过程中主汽压力、主汽温度和汽包水位等主要参数变化较大，可能会造成汽温和水位太低使试验失败。 在权衡利弊之后笔者决定主汽压力的控制方式选用定一滑压控制，如果设置得当，他既能保证机组快速降负荷，使机炉的物料尽快达到平衡，同时又能保证汽轮机调门开度不至于太低而影响机组安全。但机组必须选择合适的压力变化率，如果速度太慢，汽温、水位可能会降得太低；速率太快，会导致汽机调门大幅开关，对主汽温、水位产生较大影响，如果未对汽机调

33、门设计RB工况闭锁开逻辑，会导致机组负荷反调，导致RB动作失败。一般情况下，压力设定值滑压速率为0. 2-0. 4kpa/min。通常设计中给水泵RB时降压速率应略快以保证汽包上水，但是同时要能够保证给水泵RB能够快速减负荷，减少锅炉蒸发量。通过研究和试验，在给水泵RB发生后，ECR（电负荷，一般指实发有功功率）工况被迫迅速调整为50%能量工况时，锅炉蒸发量大大减少，汽包压力度过其惯性时间(约lOs)后迅速下降，如果下降速率过大，水位容易产生动态扩容现象，从而造成汽包水位高保护动作。因此，实现该RB工况的关键点就是必须限制汽包压力降速率在一个合理安全的范围内。由于汽包压力Pb与主汽压力PO存在

34、单值对应关系，限制了主汽压降速率也就是限制了汽包压力的降速率。经过对ECR工况附近水位动态扩容分析计算，以及运行经验数据，通常当主汽压降速率小于等于1MPa/min时，水位动态扩容较弱，其虚假水位幅量较小。RB速率可以通过以下的计算来确定14。根据能量平衡，对过程作线性分析，建立主汽压函数:P=Pe-KPt （2-1）目标压力:Pmb=14.5MPa负荷函数:N=Ne-KNt （2-2）目标负荷:Nmb=300MW式中Pe, Ne额定压力及额定负荷，Pe=16.5MPa, Ne=600MW； KP取允许主汽压降速率，1MPa/min； KN所求负荷速率； t过程时间（一般大约为2分钟）。根据初

35、始额定参数，RB目标参数，联立（2-1）、（2-2）两式求得RB最小负荷速率为150MW/min。当然，在实际RB过程中，希望主汽压降速率越小越好，相应的降负荷速率越大越好。所以，通常速率选定300MW/min，过程时间2min，降压速率小于等于0.5MPa/min。2.4.2 燃烧控制系统 现在的600MW锅炉的稳燃负荷设计值较低，在50%额定负荷运行时，燃烧状态比较稳定。但是由于在RB的动作过程中，锅炉的热负荷变化比较剧烈，极容易造成灭火，为了避免这种情况的发生，必须对燃烧系统进行必要的优化和评估: 根据机组的负荷确定磨煤机运行台数。 若当时负荷需要三台磨煤机运行时，应保持有二台相邻的磨煤

36、机且给煤机转速50%，三台给煤机都作为调节。 如果目标负荷小于机组最低稳燃负荷，燃烧不稳定应设计投油枪以稳定锅炉燃烧。多数情况下，RB发生后的锅炉目标负荷在50%额定负荷附近，BMS系统可根据上述要求从最上层开始切除制粉系统，并保持下层有相邻磨煤机在运行。 剩余的制粉系统要维持机组目标负荷需要的燃烧率，而且不应出现大幅度的波动，MCS中锅炉的燃料控制要与FSSS切粉(投油)逻辑相适应，使燃料平稳地调整到相应的燃烧率并在RB结束前维持不变，要避免由于燃烧调整造成锅炉燃烧工况大幅度变化，避免可能因为锅炉工况不稳造成不必要的灭火停机。多数情况下，RB发生后的锅炉负荷载在50%额定负荷附近，FSSS系

37、统要根据上述要求从上层开始切磨煤机，并保持下层有相邻磨煤机在运行。如600MW机组RB工况下切磨的策略如下：在送引风机、一次风机、汽泵等RB工况下，如RB前有5台磨运行，则自动依次切除上层两台，保留3台磨煤机运行15。2.4.3协调控制系统 RB控制技术是在试验中进行研究和逐步完善的。在协调控制系统一般设计有:机组最大出力计算、负荷指令变化速率设定、协调控制方式切换、主汽压力控制方式切换、降压控制速率设定等基本的RB控制策略。部分子系统禁止偏差切手动、汽机调门禁开、减温水调门关超弛控制、自动切磨投油逻辑等RB控制策略则是通过试验总结出的经验，有些逻辑则是专门针对特定机组特点进行的个性化设计。大

38、多数RB试验表明，在成功的RB试验背后，除了对有缺陷的主设备和系统进行改进外，都对原协调控制系统设计做了不同程度的改进。 正常调节工况下，MCS（模拟量控制系统）系统偏差切手动保护是必要的，但在RB工况下，系统主要参数将超出正常的波动范围。协调控制系统尤其是其子控制系统应自动解除其偏差切手动保护功能15，使得协调、燃烧、汽温、汽包水位等主要控制系统能保持在自动模式，将机组的主要参数保持在合理的范围内，同时为了更好的应付这种非正常工况，MCS中所采用的PID调节器应具有抗饱和功能，主要是针对RB后的减温水等控制系统16。 另外在风机类的RB试验过程中，为了防止引风机、送风机、一次风机过电流导致机

39、组灭火，RB工况下应对其指令输出进行速率限制和必要的上限限制。 由于RB功能是机组自动处理事故的，为保证RB结束后机组能自动恢复正常工况，逻辑中的信号跟踪是非常关键的。主要包括主汽压力和机组负荷控制的跟踪，机组发生RB由原来的压力控制方式(定压、滑压)切换到定一滑压控制方式，而且与原滑压曲线也不一致，为保证机组RB结束后，主汽压力要恢复到锅炉控制，同时要保证燃料基本稳定，我们设计确定了信号跟踪方式，如果原为定压运行方式，主汽压力定值应跟踪实际压力;如为滑压控制方式，因为压力定值与负荷相适应，只需限制一定的速率切换到原运行曲线即可。同样机组负荷控制要解除AGC（自动发电控制）功能，目标负荷在RB

40、过程中要时刻跟踪实际负荷，保证机组在现有的负荷工况下，平稳地恢复到机组协控制。 机组发生RB，协调控制由CCS方式转换到TF2-MW（汽机跟随）方式，锅炉主控开环控制锅炉燃烧率，汽机主控由负荷控制转为主汽压力控制，在RB完成后过程与上述过程相反，要做好必要的切换逻辑和信号跟踪的准备。RB过程中主汽压力的巨大波动会影响机组其它主参数的稳定，如汽包水位、主汽温度等，所以主汽压力一般设计为闭环控制，而机组负荷则设计为开环控制，这样设计有利于机组的快速稳定17。另外，为保证RB过程中负荷能够按预定情况降下来，我们将汽机调门控制设计为RB工况闭锁开，否则有可能会造成机组负荷反调、压力波动，影响RB功能的

41、进行18。2.4.4 汽温控制问题 从RB试验的情况来看，无论发生何种原因的RB，主汽温和再热汽温都出现了大幅度迅速下降的现象。如何防止主汽温再热汽温下降幅度过大，对于RB试验的成功与否至关重要。 送、引风机RB试验有两个关键点，一个是对炉膛压力的控制，另一个则是对汽温的控制。给水泵和其它RB也会由于切粉的作用对汽温产生影响，而且由于切粉是自上而下进行，对汽温的影响就更加明显，尤其滑压方式进行RB，由于蒸汽流量降低缓慢，汽温会有大幅度的下降，所以必须对减温水调门进行必要的超驰控制。所谓的超驰控制就是指在RB发生后迅速关闭过热器、再热器减温水调门及隔离门，试验证明，对于提高减温水调门的关闭速度和

42、克服减温水隔离门的漏流影响，超弛控制回路的作用相当明显19。但是对于那些正常运行减温水流量较大的电厂，此项功能要慎用，必须要考虑减温水阀全关后汽温的升高问题。2.4.5 RB对煤质变化的适应性控制逻辑 从前面协调控制系统的研讨中我们得到结论，在机组发生RB时，协调控制系统会由协调方式切换到TF2方式，在这种方式下负荷是通过锅炉主控来进行的，这是一种开环的控制方式，他通过直接将煤量降到目标负荷所对应的值来完成负荷的控制，这种负荷控制方式的好处就在于它的调整非常简单有效，而且不易产生复杂的耦合问题。但这种好处是建立在锅炉的燃煤的热值不大幅偏离设计煤种的基础之上。我们来进行理论分析，以托克托电厂3机

43、组为例，假设机组是一个线性系统，燃用设计煤种时，满负荷600MW对应的总煤量为300T，负荷与煤量的比值为2比1的关系，在机组RB发生的情况下，如果要将负荷降到300MW，那么锅炉主控的输出就应该是150T的指令，即将煤量降到150T；这种关系在协调系统的设计中是比较通用的，而且都是在控制系统中预先设好的。同样是600MW，但如果锅炉燃用煤种热值大幅度的上升，由于协调控制回路的积分作用，煤量会远小于300T，据统计，在3机组600MW所曾经对应的最大煤量为220T，这种情况下，负荷和煤量的实际对应关系已经发生了变化，由2变为了2.72。但是由于控制系统中2比一的关系已经设好，在此时发生RB，如

44、果要将负荷降到300MW，那么锅炉主控的输出仍然是是150T的指令，即将煤量降到150T，但按照线性原则，此时150T的实际对应负荷为1502.72=408MW，即实际上负荷只能降到408MW，比预定的300MW整整多出100MW，这种情况非常危险，非常容易使运行辅机发生过出力导致锅炉灭火。而另外一个极端就是在煤质比较差的情况下发生RB，会使负荷降的太低，出现锅炉燃烧不稳定甚至灭火的问题。为了解决RB控制系统对煤种的适应性问题，可以根据燃煤发热量的变化对锅炉主控指令(或给煤指令)进行必要的修正,但由于煤种的变化往往是无法准确预测的,因此该问题实际解决起来比较困难。不过从煤种的变化到最终反应到机

45、组实际出力的改变往往是一个较为缓慢的过程,这样就可以通过对过去一段时间内煤量与负荷的比值来推测未来的给煤发热量,当然在负荷变动过程中该功能应停止运算,否则会造成大的误差。具体逻辑见图2-1图2-1 BTU逻辑图Chart2-1 the logic chart of BTU将这个校正系数与RB的负荷指令相乘，就可以得出实际的指令信号。但由于此校正回路逻辑设计方面还存在一些瑕疵，所以一般情况下对他的大小做了一定的限制，一般为0.8到1.1之间。此项优化在托克托电厂已经投入应用，效果较好。2.4.6 送、引风机RB 从理论上来讲，实现引、送风机RB的基本出发点是炉膛风量平衡原理。前提是保证炉膛压力高

46、低保护不动作，然后根据风量一燃料对应关系调整燃烧降负荷处理。这也是人工顺利完成这两种RB工况的基本原则。 引风机RB时，联跳同侧送风机有利于炉膛压力的平衡20。根据我以前作引风一送风出力工况试验和运行经验表明，此时炉膛压力瞬间突降，但其动态特性是具有自平衡能力，经过运行引、送风机的调节，炉膛压力很快被调至正常范围。下面是利用炉膛压力的数学模型进行的试验情况21。图2-2是利用炉膛内爆的数学模型模拟的内爆时炉膛压力的变化情况。从图中可以看出:在切断燃料的最初，温度曲线的变化率很陡，压力由一19. 6 P a降到一4300 P a左右，这是当燃料突然切断时，平衡关系被破坏，炉内高温烟气在几秒钟内被送入的热风所代替，炉内的温度和压力司时一急剧地下降，此时两者的关系近似符合理想气体定律。图2-2 瞬间切断燃料参数变化曲线Chart2-2 The parameter change curve of instantaneous fuel cutoff 上述是锅炉MFT时炉膛压力的变化的情况。机组发生送、引风机RB时可以参照图2-3分析，该试验与RB试验有一定区别，主要表现在RB工况下，燃料并非全部切除，一般保留大于50%的燃烧率，而且切燃料速度也要比图2-3所示试验的变化