CN112657665B - 一种防止及应对rb过程中风机失速的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止及应对RB过程中风机失速的控制方法，包括：步骤1、当机组辅机跳闸时设计一次风机防失速控制回路来降低RB过程中一次风机失速的风险；步骤2、在RB工况下，引入电流一致性作RB工况下风机失速判断的补充条件；步骤3、若RB工况下的风机失速时，且对侧风机未出现失速；则首先比较机组中两台风机的运行电流，运行电流低的为失速风机。本发明的有益效果是：避免RB过程中磨煤机跳闸引起的风机失速；判断RB过程中风机是否发生了失速现象；当RB过程中发生风机失速时，及时干预使风机摆脱失速区，恢复风机出力，并在极限工况下考虑直接跳闸失速风机，以此保证锅炉的安全运行。

Description

一种防止及应对RB过程中风机失速的控制方法

技术领域

本发明属于风机失速控制领域，尤其涉及一种防止及应对RB过程中风机失速的控制方法。

背景技术

风机失速是指当气流与叶片进口形成正冲角且超过某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，流体的流动阻力增加，使叶道阻塞的现象。与风机跳闸不同，风机失速时风机依然保持运行状态，但其出力急剧下降，严重威胁机组的安全运行。

机组快速减负荷(RUNBACK,RB)控制的核心是解决主要辅机跳闸后，机组出力需求与辅机带载能力不匹配的问题。其最主要的手段是通过快速降低负荷来匹配所损失的辅机带载能力，以保证各项参数的稳定和机组的运行安全。

目前相关装置的主要组成包括提供燃料的制粉系统、输送煤粉的一次风机、提供燃烧所需氧气的送风机、维持炉膛负压的引风机、利用蒸汽做功的汽轮机、进行逻辑计算及控制的工业控制计算机等。

在正常情况下，当主要辅机(送/引风机、一次风机、给水泵、制粉系统)发生异常跳闸时，系统将根据各台辅机的出力及带负荷能力，判断辅机跳闸后机组能够达到的最大出力；若当前机组负荷指令大于跳闸后机组的最大出力，则触发RB的动作。触发RB动作后，机组将按照辅机的最大带载能力迅速降低出力，对各相关设备进行必要的联锁操作，以保证机组安全稳定运行。待机组出力降至安全范围，各主要参数稳定后，RB过程结束。

相对于机组常规运行工况，RB工况下机组参数波动大，运行状态变化迅速容易引发风机失速。而目前的控制策略中缺乏对风机失速工况的有效判断依据，这将导致当风机失速时控制逻辑无法像辅机跳闸一样通过RB回路正确判断来响应此异常工况。此外，发生失速的过程往往极为迅速，短时间内机组的运行工况可能发生巨大改变，基本不可能靠运行人员手动干预来完成判断和处置过程。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种防止及应对RB过程中风机失速的控制方法。

这种防止及应对RB过程中风机失速的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、当机组辅机(制粉系统外)跳闸时，为达到快速减负荷目的往往会联锁跳闸磨煤机；而短时间内多台磨煤机跳闸会导致一次风机烟道阻力上升，风机出力偏高而进入失速区；设计一次风机防失速控制回路来降低RB过程中一次风机失速的风险；一次风机防失速控制回路的控制逻辑为：

步骤1.1、当机组发生RB动作时：判断该RB动作是否为一次风机RB；若为一次风机RB或一次风机出现失速，则不触发该一次风机防失速控制回路，以保证一次风压力稳定；

步骤1.2、当机组发生的RB动作不是一次风机RB时：通过跳闸磨煤机台数判断逻辑回路来判断磨煤机跳闸台数；跳闸磨煤机台数判断逻辑回路通过RB动作前磨煤机运行台数减去RB动作后磨煤机运行台数来确定此次RB联锁跳闸的磨煤机台数；并根据磨煤机跳闸台数，经过函数计算生成两路前馈信号；其中一路前馈信号为一次风机指令前馈，一次风机指令前馈直接减少一次风机的指令，以匹配风道的特性变化及风量需求的减少，避免风机进入失速区间；另一路前馈信号为一次风压力设定偏置，一次风压力设定偏置同步减小一次风压力的设定值，防止PID控制回路的拉回调节作用导致风机出力上升而进入失速区间；

步骤1.3、当RB信号复位后，恢复跳闸磨煤机台数判断逻辑回路的状态；

步骤2、常规工况下可采用两侧风机电流偏差及偏差变化率作为判断风机失速的依据；但在RB工况下，由于两侧风机调节性能的不同可能会导致快速调节过程中产生一定的电流偏差，从而产生风机失速误判；引入电流一致性作为RB工况下风机失速判断的补充条件：根据风机动叶的开度预设风机电流的上限与下限；当机组中一台风机的电流越过风机电流下限的预设值，而另一台风机电流越过风机电流上限的预设值时，则认为两台风机可能发生失速，再结合电流偏差判断RB工况下的风机是否失速；

步骤3、若RB工况下的风机失速时，且对侧风机未出现失速；则首先比较机组中两台风机的运行电流，运行电流低的则为失速风机；然后判断该风机失速是否导致机组运行参数越限：若机组相关运行参数未越限，则立即对失速风机进行超驰操作，迅速关小失速风机开度，以帮助失速风机脱离失速区，稳定正常风机的出力，同时撤出一次风机防失速控制回路；若出现机组运行参数接近临界值，则迅速拍停该失速风机，以恢复风烟系统出力。

作为优选，步骤1.2中一次风机指令前馈减少一次风机指令的幅度和持续时间由磨煤机跳闸台数决定，一次风机指令减小的指令值在保持一定时间后缓慢回复，以保证一次风压的后续调节。

作为优选，步骤2中电流偏差判断RB工况下的风机是否失速的具体方式为：若两侧风机电流偏差的绝对值超过预设值，且偏差变化率也超过预设值，则RB工况下的风机失速；其中预设值根据各机组运行状态确定。

作为优选，步骤3中用于判断是否越限的机组运行参数为炉膛压力和一次风压。

本发明的有益效果是：1)避免RB过程中磨煤机跳闸引起的风机失速；2)判断RB过程中风机是否发生了失速现象；3)当RB过程中发生风机失速时，及时干预使风机摆脱失速区，恢复风机出力，并在极限工况下考虑直接跳闸失速风机，以此保证锅炉的安全运行。

附图说明

图1为一次风机防失速控制回路图；

图2为风机电流不一致判断逻辑图；

图3为以引风机为例的机组RB工况下风机失速判断逻辑图；

图4为以A风机为例的失速风机判断逻辑图；

图5为以A风机为例的风机失速控制逻辑图；

图6为以A引风机为例的风机失速跳闸保护逻辑图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

机组RB过程中往往伴随着磨煤机跳闸、炉膛压力突变及风机快速调节等过程，风烟系统的烟道特性在短时间内可能发生巨大变化，而两台风机的调节过程又有可能存在差异，也增加了风机失速的可能性。为了提高发电机组运行的可靠性，本发明提供了一种防止及应对RB过程中的风机失速的控制方法，可以应用于燃煤机组中。通过大量案例分析可知，风道阻力的变化是风机外部因素的改变造成的失速，因此在控制策略设计时以预防为主；而两侧风机调节性能的差异是风机的固有特性，只能在风机失速发生后通过控制策略进行应对。本发明针对RB过程中风机失速的不同原因，给出了相应的防范及应对措施。

本发明针对RB过程中风机失速的不同原因，给出了相应的防范及应对措施；在RB过程中发生风机失速时，此控制方法可以准确判断风机失速工况的发生，并利用自动控制回路合理处置风机失速，提升机组安全运行能力。

作为一种实施例，一种针对机组RB过程中风机失速的防范及应对措施，由于机组的RB动作会影响到锅炉的安全稳定运行，且风机失速现象也较少出现，实际操作较难完成；因此本实施例以RB过程中一次风机失速为例，在艾默生OVATION分散控制系统上组态并进行模拟试验，依靠手动快速强制信号值来实现模拟过程。主要强制辅机的跳闸指令与风机的电流值，依据综合性逻辑判据对RB过程中发生的风机失速异常情况进行判断和处理。

一、RB过程中一次风机防失速模拟试验

首先确定本方法的设定值，设定机组额定功率为660MW，一次风压设定值为8.5kPa，一次风压实际值为8.8kPa，图1中①功能块中函数设置为(x1＝0，y1＝0；x2＝1，y2＝-0.3；x3＝2，y3＝-0.6；x4＝3，y4＝-0.8)，②功能块中函数设置为(x1＝0，y1＝0；x2＝1，y2＝-2％；x3＝2，y3＝-5％；x4＝3，y4＝-8％)。

模拟过程开始：设置机组运行功率为600MW，5台磨煤机运行。强制引风机的跳闸信号，触发机组RB动作，且为非一次风机RB，图1所示一次风机防失速控制回路(超驰控制回路)开始动作。经图1中框内的跳闸磨煤机台数判断逻辑可判断出引风机RB联锁跳闸了两台磨煤机，此时①功能块输出为-0.6，作用于一次风压力的设定值；②功能块输出为-8％，作用于一次风机的指令。通过这两路前馈作用，快速减小一次风机出力，避免因一次风道阻力上升而引起的一次风机出力偏高进入失速区。减小的指令值在保持一定时间后缓慢回复，当RB信号复位后，将恢复跳闸磨煤机台数判断逻辑的状态。

二、RB过程中引风机失速的应对方法

首先确定本方法的设定值，设定机组额定功率为660MW。图2中③功能块中函数设置为(x1＝0，y1＝0；x2＝20，y2＝350；x3＝40，y3＝500；x4＝60，y4＝550；x5＝80，y5＝600；x6＝100，y6＝650)，④功能块中函数设置为(x1＝0，y1＝0；x2＝20，y2＝250；x3＝40，y3＝400；x4＝60，y4＝450；x5＝80，y5＝520；x6＝100，y6＝600)，图3中⑤功能块中高限值设为10％，⑥功能块中高限值设为10A/s。图5中⑦功能块中常数设置为10％，⑧功能块中常数值设置为30％，图6中⑨功能块中高限值设置为800Pa。

模拟过程开始：

1)设置A引风机开度为80％，电流为550A，B引风机开度为80％，电流为560A。模拟RB信号(除引风机RB外)已触发，且A、B引风机均已投入自动。

2)保持两台引风机的动叶开度80％不变，迅速修改A引风机电流为460A，B引风机电流为610A，根据图2的风机电流不一致判断逻辑，此时A引风机电流低于80％动叶开度所对应的电流下限520A，且B引风机电流高于80％动叶开度所对应的电流上限600A，逻辑判断两侧风机电流不一致。

3)同时，图3中两台引风机电流的偏差除以两台风机电流的平均值为28％，高于⑤功能块中的高限值10％；电流偏差变化率为15A/s，高于⑥功能块中的高限值10A/s。至此完成图3控制逻辑中RB时风机失速信号的判断。

4)A引风机电流低于B引风机电流，根据图4控制逻辑，可判断出失速风机为A引风机。

5)将炉膛负压修改为900Pa，意味着RB过程中引风机失速已造成炉膛压力趋近于MFT(全炉膛灭火)的临界值，严重威胁机组的安全运行，此时迅速执行图6中的控制逻辑，发出A引风机的保护跳闸指令，以恢复风烟系统的出力。

6)设置A引风机指令为50％，将炉膛负压修改为600Pa，此时失速风机还未导致机组相关运行参数越限，即执行图5控制逻辑，将A引风机动叶开度迅速关小10％，帮助A引风机脱离失速区，同时稳定正常风机的出力。

7)试验完成后，复位RB信号。

Claims (4)

1.一种防止及应对RB过程中风机失速的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设计一次风机防失速控制回路；一次风机防失速控制回路的控制逻辑为：

步骤1.1、当机组发生RB动作时：判断该RB动作是否为一次风机RB；若为一次风机RB或一次风机出现失速，则不触发该一次风机防失速控制回路；

步骤1.2、当机组发生的RB动作不是一次风机RB时：通过跳闸磨煤机台数判断逻辑回路来判断磨煤机跳闸台数；跳闸磨煤机台数判断逻辑回路通过RB动作前磨煤机运行台数减去RB动作后磨煤机运行台数来确定此次RB联锁跳闸的磨煤机台数；并根据磨煤机跳闸台数，经过函数计算生成两路前馈信号；其中一路前馈信号为一次风机指令前馈，一次风机指令前馈减少一次风机的指令；另一路前馈信号为一次风压力设定偏置，一次风压力设定偏置同步减小一次风压力的设定值；

步骤1.3、当RB信号复位后，恢复跳闸磨煤机台数判断逻辑回路的状态；

步骤2、引入电流一致性作为RB工况下风机失速判断的补充条件：根据风机动叶的开度预设风机电流的上限与下限；当机组中一台风机的电流越过风机电流下限的预设值，而另一台风机电流越过风机电流上限的预设值时，再结合电流偏差判断RB工况下的风机是否失速；

步骤3、若RB工况下的风机失速时，且对侧风机未出现失速；则首先比较机组中两台风机的运行电流，运行电流低的则为失速风机；然后判断该风机失速是否导致机组运行参数越限：若机组相关运行参数未越限，则迅速关小失速风机动叶的开度，同时撤出一次风机防失速控制回路；若出现机组运行参数接近临界值，则迅速拍停该失速风机。

2.根据权利要求1所述防止及应对RB过程中风机失速的控制方法，其特征在于：步骤1.2中一次风机指令前馈减少一次风机指令的幅度和持续时间由磨煤机跳闸台数决定，一次风机指令减小的指令值缓慢恢复。

3.根据权利要求1所述防止及应对RB过程中风机失速的控制方法，其特征在于，步骤2中电流偏差判断RB工况下的风机是否失速的具体方式为：若两侧风机电流偏差的绝对值超过预设值，且偏差变化率也超过预设值，则RB工况下的风机失速；其中预设值根据各机组运行状态确定。

4.根据权利要求1所述防止及应对RB过程中风机失速的控制方法，其特征在于：步骤3中用于判断是否越限的机组运行参数为炉膛压力和一次风压。

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