CN101609327A - 全工况自动rb控制方法 - Google Patents

Abstract

全工况自动RB控制方法，涉及火力发电领域。现有技术缺乏包括不同工况的过程控制与不同设备控制方式的联动功能的RB控制方法，容易导致机组运行工况与设备控制边界条件不明确，使控制过程存在很大的风险，容易造成机组跳闸。本发明包括触发延时时间选择、RB速率选择、目标负荷选择、跳磨方式选择、设备联动方式选择、机组控制方式选择、RB复归等过程，通过针对不同工况的过程控制与针对不同设备控制方式的联动功能，可有效提高RB功能的工况适应性与成功率，尽可能防止了机组跳闸造成的损害。

Description

全工况自动RB控制方法

【技术领域】

本发明涉及火力发电领域，具体是一种火电机组的RB(快速减负荷)控制方法。

【背景技术】

火电机组在重要辅机发生故障跳闸时，瞬间会失去一半的带负荷能力，这对机组控制的快速响应与稳定运行是一项严峻的挑战，RB控制系统便是针对这种情况而采用的在快速暂态工况下的自动决策与控制系统，对其工况适应性与自动功能完善性都有很高的要求，而目前缺乏包括不同工况的过程控制与不同设备控制方式的联动功能的RB控制方法，容易导致机组运行工况与设备控制边界条件不明确，使控制过程存在很大的风险，容易造成机组跳闸。而随着火电机组单机容量的不断增大，机组故障跳闸对电网所造成的冲击以及机组自身的寿命损耗都会造成较严重的影响。

【发明内容】

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种全工况自动RB控制方法，以有效提高RB功能的工况适应性与成功率，提高控制的安全性。

为此，本发明采用以下技术方案：全工况自动RB控制方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)根据跳闸设备类型，确定RB触发的延时时间。

2)根据设备余量与跳机风险程度，确定RB速率。

3)根据给煤机手自动情况以及设备单侧最大出力试验结果，确定机组的RB目标负荷及目标负荷对应的燃料量。

4)进行跳磨方式选择：根据保留设备带负荷与带磨组运行能力，确定保留磨煤机数量；根据炉型与汽温变化情况，确定跳磨顺序；根据RB速率，确定磨组跳闸间隔时间；根据跳闸设备类型，确定是否需投入助燃设备。

5)选择设备联动方式，启动特殊功能回路：根据跳闸辅机两侧设备自动控制系统的指令平衡方式，确定是否启动主控PID指令上限回路与保留侧设备指令提升回路的功能逻辑；根据电泵的备用状态，确定RB过程与结果，以及电动给水系统的联动控制方式；根据脱硫系统的运行情况与RB类型，确定脱硫系统控制方式的切换与特殊联锁逻辑的触发。

6)根据机组协调系统的初始运行方式与燃料主控的手自动方式，确定机组的控制方式切换以及负荷、汽压的控制目标与控制过程。

7)根据手自动方式和机组运行与状态恢复的要求，确定RB复归的方式。

8)RB复归后，自动恢复至机组正常运行方式，在负荷限制范围内接受负荷指令调度。本发明的RB控制流程涵盖了各种可能的RB动作过程与运行方式，构建了满足各种工况条件的自动判断与执行策略，形成了完善的RB过程自动解决方案。通过针对不同工况的过程控制与针对不同设备控制方式的联动功能，可有效提高RB功能的工况适应性与成功率，尽可能防止了机组跳闸造成的损害。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取如下技术措施：所述机组协调系统的初始运行方式包括全程协调方式、汽机跟随方式、机炉基本方式或锅炉跟随方式。

所述机组协调系统的初始运行方式为全程协调方式，当设备跳闸后，取机组负荷指令与设备带负荷能力比较后与设备跳闸信号相与触发RB功能，汽机主控自动切换至主汽压力控制回路，控制主蒸汽压力根据压力设定值滑降；锅炉主控PID的控制定值则自动切换至跟踪被调量，不再参与控制，由前馈通道的燃料量指令执行RB回路的目标负荷指令；主汽压力设定值切换至RB工况的变化速率与延迟时间，滑压运行；机组始终处于协调控制方式；RB触发后，通过R/S触发器进行自保持，防止在锅炉主控指令达到目标值后即将RB回路复归，而需等待至机组实际负荷接近目标值后，再将RB复归，机组平稳恢复至协调控制方式自动运行。机组滑压方式采用分段定目标值滑压，初始负荷在75％MCR以上则滑压至75％MCR对应的滑压设定值，初始负荷低于75％MCR则滑压至目标负荷对应的滑压设定值。当机组要在RB后工况长期运行时，可将压力控制方式切换为滑压，则系统将自动转为经济滑压运行方式。

所述机组协调系统的初始运行方式为汽机跟随方式，由于在非协调方式下机组负荷指令将跟踪实际负荷，RB状态下实际负荷是不受控的，当负荷指令跟踪实际负荷而超过RB限值时将再次触发RB，不适合用于RB的触发判断，因此取锅炉主控的输出与RB目标燃料量进行比较作为RB触发与复归的判断条件，RB触发后自动将燃料主控切换至RB目标负荷指令回路，汽机主控继续控制主汽压力，保持定压方式或对应实际负荷的滑压运行方式，RB复归后机组保持汽机跟随方式运行。该判断方式在正常运行时，锅炉主控输出是随汽压波动随时在调节变化的，因此RB的动作限值必须考虑较大的余量，动作精度不是很高，为防止误动触发，还必须与设备跳闸状态相与共同判断。在这种方式下，RB结束时机组的实际负荷必须低于RB动作限值，否则RB将无法复归，此时，需进一步减小燃料量至机组实际负荷低于RB动作限制，后将RB复归。

所述机组协调系统的初始运行方式为机炉基本或锅炉跟随方式，设备跳闸后，使汽机主控处于手动方式，机组保持调门开度不变自由滑压，在燃料主控自动的基本方式与锅炉跟随方式下，将锅炉侧磨煤机跳闸后保留磨组的最大出力燃料量作为目标负荷对应燃料量；在部分给煤机手动情况下，使目标负荷对应燃料量等于保留磨组中自动给煤机的最大出力与手动给煤机的实际出力之和；在燃料主控手动的基本方式下，将磨煤机跳闸后保留磨组的RB前实际出力燃料量作为目标负荷对应燃料量，其目标值比协调方式下对应磨煤机RB的目标值略低。

采用站间平衡方式控制的辅机设备单侧跳闸后，联动主控PID上限限制回路，防止RB后分站接收的指令饱和或溢出。采用指令分列分配方式控制的辅机设备单侧跳闸后，运行侧设备在PID调节作用下开启，总体响应较站间平衡方式下要迟缓得多，造成机组参数较大幅度的偏离，影响机组运行稳定，该方式下将自动联动运行侧设备指令快速响应回路，提高设备响应能力。

当电泵处于热备状态时汽泵跳闸，联动电泵自动备用回路自启电泵，在给水泵RB逻辑中加入延时判断，在电泵正常启动情况下，将电泵容量计入机组带负荷能力中，提高RB目标值，减少负荷损失；电泵启动后，无扰投入并列自动运行，并以较快的速率慢切至主控输出指令，正常参与给水调节。汽泵跳闸后联动电泵自动备用回路可做到少跳磨煤机或不跳磨煤机，提高目标负荷，提高给水泵RB的成功率，减轻操作压力，降低跳机风险。整个过程自动进行，在数秒内完成，给水流量迅速增至最大能力，汽包水位变化很小，运行人员无需任何操作，机组运行平稳。

带脱硫系统运行机组在RB发生后联动增压风机导叶至原开度70％，同时联动开启增压风机旁路烟气档板；选取锅炉主控指令作为增压风机导叶的指令前馈，发生RB后增压风机导叶切至手动。对于带脱硫系统运行的机组来说，脱硫系统增压风机的调节总是过于迟缓，增压风机导叶的调节作用滞后较大，易与引风机的调节以及风量的变化形成谐振，使负压调节发散，危及机组安全。因此在参数匹配上往往将增压风机的调节参数配置较弱，使其对引风机调节不会产生较大干扰，但调节参数减弱后，在RB等负荷大幅变化，工作点改变较多的工况下，就必须联动特殊功能回路，及时调整增压风机导叶工作点，否则增压风机的较强影响将使炉膛负压失去控制。

在多项非一次风机RB试验过程中，均易发生一次风机喘振问题，主要原因是磨煤机连续跳闸使一次风通流面积快速减小，一次风压瞬间升高过快，由于两侧一次风机的特性存在差异，在出口压力过高且快速调节过程中相互压制发生喘振。为此可增加对应于磨煤机运行数量的指令前馈与变设定值回路，在RB发生后快速减小一次风机指令，避免出口压力过高引发喘振；但对于一次风机跳闸的RB工况，则延缓或屏蔽该联动功能，避免干扰运行侧一次风机的快速开启。

有益效果：本发明涵盖了各种可能的RB动作过程与运行方式，构建了满足各种工况条件的自动判断与执行策略，形成了完善的RB过程自动解决方案。通过针对不同工况的过程控制与针对不同设备控制方式的联动功能，可有效提高RB功能的工况适应性与成功率，尽可能防止了机组跳闸造成的损害。

【附图说明】

图1为本发明的流程示意图。

【具体实施方式】

如图1所示的全工况自动RB控制方法，触发RB设备跳闸后，依次经过触发延时时间选择、RB速率选择、目标负荷选择、跳磨方式选择、设备联动方式选择和机组控制方式选择，然后RB复归，全过程结束。

其中，触发延时时间根据跳闸设备来决定，如AH(空气预热器)RB，则延时3-5秒避开辅助马达启动时间；如BCP(带锅炉循环泵)RB，则延时3秒左右避开备用马达启动时间；其他设备RB，则延时0.5秒左右防止信号抖动即可。

RB速率根据设备余量和跳机风险程度来决定，一般来说，FUEL(燃料)RB可控制在50％/min左右，ID(引风机)、FD(送风机)、BCP、AH、BFSP(电动给水泵)RB可控制在100％/min左右，PA(一次风机)、BFP(锅炉给水泵)RB则可控制在200％/min左右。

目标负荷在ID、FD、PA、AH、BCP和BFP RB时可选择在50％MCR左右，BFSP RB时选择在80％MCR左右，具体根据设备单侧最大出力试验结果来确定。在FUEL RB时，如给煤手均在自动时，负荷选择为运行给煤机最大带负荷能力之和；如给煤手部分自动时负荷选择为自动给煤机最大带负荷能力与手动给煤机实际带负荷能力之和。

选择跳磨方式时，根据保留设备带负荷与带磨组运行能力，确定保留磨煤机数量；根据不同炉型与汽温变化情况，确定跳磨顺序：如考虑燃烧稳定时选择自上而下跳闸，避免汽温过低时选择上下交错跳闸，部分直流锅炉考虑吸热平衡时选择自下而上跳闸；根据RB速率，确定磨组跳闸间隔时间：如10秒左右、3-5秒或5秒左右保证电泵启动时间；根据跳闸设备类型，确定是否需投入助燃设备：风烟系统相关RB投部分保留磨煤机助燃油层，燃料及其他RB不需助燃。

针对不同设备的特殊功能回路，采取不同的控制方法：

ID、FD、PA、AH、BFP RB时，判断两侧辅机指令平衡方式，如采用站间平衡方式，则切入主控PID指令上限回路，防止RB后分站指令饱和溢出；如采用指令分列分配方式控制，则切入保留设备指令快速提升回路，补偿PID调节响应缓慢的不足。

BFSP RB时，判断电泵备用状态，热备用条件满足的情况下，电泵自动自启并入自动调节；热备用条件不满足的情况下，判断电泵运行状态，电泵自启或以运行状态下运行手动加电泵指令到最大后投入自动调节，不启动状态下触发BFPRB，15秒后运行启动电泵并补充给水，稳定后投入自动。

脱硫系统在机组RB时根据跳闸磨组数量来选择控制指令，单台磨跳闸RB时，利用指令前馈相应减小增压风机指令；多台磨跳闸RB时，联锁减小增压风机指令至相应值并切手动，必要时联锁开启旁路烟道挡板。

在一次风机联动选择上，当跳两台以上磨及辅机RB时，投入对应于磨组运行数量的指令前馈与变设定值回路；当一次风机RB时，屏蔽或延缓以上连锁回路。

针对不同的运行方式，机组的控制过程也不同：

在全程协调方式(CSS)下，汽机主控切换至汽压控制回路，锅炉主控切换至RB目标燃料量指令回路，汽压控制切换为分段定目标值滑压控制。

在汽机跟随方式(TF)下，汽机主控采用RB前控压方式，保持原设定值定压控制或按实际负荷对应的滑压曲线控制滑压。取锅炉主控的输出与RB目标负荷进行比较作为RB触发与复归的判断条件，目标负荷通过燃料主控手自动判断，手动时保留磨组RB前出力所对应的机组负荷，略低于燃料RB目标负荷，自动时保留磨组RB前出力所对应的机组负荷，略低于燃料RB目标负荷。

在基本方式(BASE)下，汽机主控处于手动方式，机组保持调门开度自由滑压，目标负荷同样和TF方式一样通过燃料主控手自动判断。

在锅炉跟随方式(BF)下，汽机主控处于手动方式，机组保持调门开度自由滑压，目标负荷由燃料主控自动判断，保留磨组RB前出力所对应的机组负荷，略低于燃料RB目标负荷。

RB的复归方式有手动和自动两种，自动复归方式根据时间判断或参数判断，采用时间判断时，根据RB全过程负荷汽压稳定时间测算，30-40分钟左右自动复归；采用参数判断时，负荷汽压与设定值偏差小于一定限值且稳定一段时间后自动复归。

Claims (8)

1、全工况自动RB控制方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)根据跳闸设备类型，确定RB触发的延时时间。

2)根据设备余量与跳机风险程度，确定RB速率。

3)根据给煤机手自动情况以及设备单侧最大出力试验结果，确定机组的RB目标负荷及目标负荷对应的燃料量。

4)进行跳磨方式选择：根据保留设备带负荷与带磨组运行能力，确定保留磨煤机数量；根据炉型与汽温变化情况，确定跳磨顺序；根据RB速率，确定磨组跳闸间隔时间；根据跳闸设备类型，确定是否需投入助燃设备。

5)选择设备联动方式，启动特殊功能回路：根据跳闸辅机两侧设备自动控制系统的指令平衡方式，确定是否启动主控PID指令上限回路与保留侧设备指令提升回路的功能逻辑；根据电泵的备用状态，确定RB过程与结果，以及电动给水系统的联动控制方式；根据脱硫系统的运行情况与RB类型，确定脱硫系统控制方式的切换与特殊联锁逻辑的触发。

6)根据机组协调系统的初始运行方式与燃料主控的手自动方式，确定机组的控制方式切换以及负荷、汽压的控制目标与控制过程。

7)根据手自动方式和机组运行与状态恢复的要求，确定RB复归的方式。

8)RB复归后，自动恢复至机组正常运行方式，在负荷限制范围内接受负荷指令调度。

2、根据权利要求1所述的全工况自动快速减负控制方法，其特征在于所述机组协调系统的初始运行方式包括全程协调方式、汽机跟随方式、机炉基本方式或锅炉跟随方式。

3、根据权利要求2所述的全工况自动快速减负控制方法，其特征在于所述机组协调系统的初始运行方式为全程协调方式，当设备跳闸后，取机组负荷指令与设备带负荷能力比较后与设备跳闸信号相与触发RB功能，汽机主控自动切换至主汽压力控制回路，控制主蒸汽压力根据压力设定值滑降；锅炉主控PID的控制定值则自动切换至跟踪被调量，不再参与控制，由前馈通道的燃料量指令执行RB回路的目标负荷指令；主汽压力设定值切换至RB工况的变化速率与延迟时间，滑压运行；机组始终处于协调控制方式；RB触发后，通过R/S触发器进行自保持，防止在锅炉主控指令达到目标值后即将RB回路复归，而需等待至机组实际负荷接近目标值后，再将RB复归，机组平稳恢复至协调控制方式自动运行。

4、根据权利要求2所述的全工况自动快速减负控制方法，其特征在于所述机组协调系统的初始运行方式为汽机跟随方式，取锅炉主控的输出与RB目标燃料量进行比较作为RB触发与复归的判断条件，RB触发后自动将燃料主控切换至RB目标负荷指令回路，汽机主控继续控制主汽压力，保持定压方式或对应实际负荷的滑压运行方式，RB复归后机组保持汽机跟随方式运行。

5、根据权利要求2所述的全工况自动快速减负控制方法，其特征在于所述机组协调系统的初始运行方式为机炉基本或锅炉跟随方式，设备跳闸后，使汽机主控处于手动方式，机组保持调门开度不变自由滑压，在燃料主控自动的基本方式与锅炉跟随方式下，将锅炉侧磨煤机跳闸后保留磨组的最大出力燃料量作为目标负荷对应燃料量；在部分给煤机手动情况下，使目标负荷对应燃料量等于保留磨组中自动给煤机的最大出力与手动给煤机的实际出力之和；在燃料主控手动的基本方式下，将磨煤机跳闸后保留磨组的RB前实际出力燃料量作为目标负荷对应燃料量。

6、根据权利要求1所述的全工况自动快速减负控制方法，其特征在于采用站间平衡方式控制的辅机设备单侧跳闸后，联动主控PID上限限制回路，防止RB后分站接收的指令饱和或溢出；采用指令分列分配方式控制的辅机设备单侧跳闸后，运行侧设备在PID调节作用下开启，自动联动运行侧设备指令快速响应回路。

7、根据权利要求1所述的全工况自动快速减负控制方法，其特征在于当电泵处于热备状态时汽泵跳闸，联动电泵自动备用回路自启电泵，在给水泵RB逻辑中加入延时判断，在电泵正常启动情况下，将电泵容量计入机组带负荷能力中，提高RB目标值，减少负荷损失；电泵启动后，无扰投入并列自动运行，并切换至主控输出指令，正常参与给水调节。

8、根据权利要求1所述的全工况自动快速减负控制方法，其特征在于带脱硫系统运行机组在RB发生后联动增压风机导叶至原开度70％，同时联动开启增压风机旁路烟气档板；选取锅炉主控指令作为增压风机导叶的指令前馈，发生RB后增压风机导叶切至手动。

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