CN113898969B - 一种改善火电机组送风机rb工况的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统及方法，该系统在一次风机A出口管道和送风机A出口管道之间设置有减压阀A（10），在一次风机B出口管道和送风机B出口管道之间设置有减压阀B（11），通过一次风机出口压力平衡控制器（9）控制一次风机A（1）或一次风机B（4）的输出功率，通过送风机出口压力平衡控制器（12）控制减压阀A（10）或减压阀B（11）的开度改善火电机组送风机RB工况。本发明可有效改善锅炉负压波动的幅度，减小了机组非停的几率，甚至大大降低，或者说杜绝了因为锅炉负压不稳定造成的锅炉内爆或者外爆等重大事故的发生。

Description

一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及火电站自动控制技术领域，尤其涉及一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统及方法。

背景技术

RB的功能是指运行中的辅机在出现异常和故障的情况下，机组负荷指令和燃料量快速反应，机组主要自动控制系统互相配合，将机组负荷快速稳定地降低至机组实际允许的最大出力，且保证机组的继续安全运行。现有火电机组中，大多数机组都配备两台50%额定出力的送风机作为机组的送风系统，当一台送风机发生故障跳闸，失去出力能力时，机组需要以一个机组可以承受的最快速度甩掉50%负荷，退出50%的固态燃料量，并迅速恢复稳定燃烧状态。火电行业中把这个故障过程称之为送风RNU BACK，俗称送风机RB。在此过程中，最容易发生锅炉负压波动大，锅炉负压超限跳机、燃烧不稳定，锅炉灭火跳机、更甚者煤粉燃烧不充分聚集在尾部烟道发生爆燃，无论是那个原因造成非计划停机，给发电企业带来的经济损失都是巨大的。

在送风机RB发生时，机组负荷控制器会自动快速甩掉多余的50%负荷；燃料系统自动以一定速率快速减掉多余的50%燃料量；同时，匹配燃料量的减少速度减掉50%的一次风量；锅炉负压控制系统为了维持锅炉负压不变，引风机也应快速减少50%出力。送风系统的主要作用是帮助进入锅炉的煤粉充分完成燃烧过程，释放其全部能量转化为热能并被水冷壁吸收；而且送风系统出力的减少直接影响锅炉负压的稳定。在送风机RB发生时，第一个发生变化的就是锅炉负压，锅炉负压会随着送风系统出力的减少而突然跳崖式的降低，然后随着锅炉负压控制系统的紧急动作，引风机出力迅速减少来匹配送风量的突然减少；然而引风机出力又不能一直减少来响应送风量的减少，还得兼顾锅炉内因为机组突然降负荷而未及时撤出的多余燃料燃烧释放的热量，带来的锅炉负压临时性瞬间爬升，这个过程对引风机系统的快速响应有着极大的挑战。若是引风机的快速响应不能满足锅炉负压的迅速变化，而带来的结果就是机组因为锅炉负压的超限跳机。

再一个就体现在锅炉内燃烧的不稳定。当送风机RB的发生，燃料系统以一定的速率（根据锅炉能特性设置最大速率）快速退出预先选定的运行磨组系统来适应送风机RB后的机组负荷指令，随着磨组系统的不断退出，进入锅炉内燃料的快速减少，锅炉内因为煤粉燃烧释放的热量也越来越少，然而锅炉引风机在以其极限速度减出力的同时，还得维持剧烈波动的锅炉负压在保护值以内，这样就造成锅炉内空气流动场极其不稳定，进而促使锅炉内的温度场变化剧烈，极容易造成锅炉内运行磨组失去着火条件而退出运行状态，最终机组因为锅炉灭火信号跳机。

送风机RB发生后，由于辅助燃烧的送风系统出力不足，造成大面积未燃烧充分的煤粉滞留于锅炉中，然而此时极其不稳定的空气动力场，又为煤粉提供了来到锅炉尾部烟道的动力，随着时间的延长，尾部烟道未充分燃烧的煤粉越积越多，到达一定程度后，就会在尾部烟道瞬间爆燃，损坏锅炉尾部烟道换热区，给发电企业带来不可挽回的经济损失。

现有的送风机RB方式就存在以下几个问题：

首先，整个机组所有辅机同时快速减少50%负荷，给运行人员带来的工作量和精神压力是显而易见的；设备的快速响应对设备材料的质量也是一个极大的考验，并且多次的快速变负荷，对设备带来的隐性损伤也是不可忽略的。

第二，送风机RB发生，锅炉内辅助煤粉燃烧的二次风量减少，造成大面积未燃烧充分的煤粉滞留于锅炉中，然而此时极其不稳定的空气动力场，又为煤粉提供了来到锅炉尾部烟道的动力，随着时间的延长，尾部烟道未充分燃烧的煤粉越积越多，到达一定程度后，就会在尾部烟道瞬间爆燃，损坏锅炉尾部烟道换热区，给发电企业带来不可挽回的经济损失。

第三，送风机RB，造成锅炉负压波动剧烈，瞬间甚至可以达到锅炉极限保护值，虽说超过极限保护值的时间不长，但是频繁如此超限运行，对锅炉的材料寿命也是大大地考验。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统，包括一次风机A、送风机A、送风机B和一次风机B，所述一次风机A通过一次风机A出口管道与锅炉相连接，所述一次风机A出口管道上设置有一次风机A出口压力传感器，所述一次风机B通过一次风机B出口管道与锅炉相连接，所述一次风机B出口管道上设置有一次风机B出口压力传感器，还包括一次风机出口压力平衡控制器，所述一次风机出口压力平衡控制器分别与一次风机A、一次风机A出口压力传感器、一次风机B和一次风机B出口压力传感器相连接；所述送风机A通过送风机A出口管道与空气预热器相连接，所述送风机A出口管道上设置有送风机A出口压力传感器，所述送风机B通过送风机B出口管道与空气预热器相连接，所述送风机B出口管道上设置有送风机B出口压力传感器，所述一次风机A出口管道和送风机A出口管道之间设置有减压阀A，所述一次风机B出口管道和送风机B出口管道之间设置有减压阀B，还包括送风机出口压力平衡控制器，所述送风机出口压力平衡控制器分别与减压阀A、送风机A出口压力传感器、减压阀B和送风机B出口压力传感器相连接；所述空气预热器与锅炉相连接。

具体的，所述一次风机A出口管道上还设置有一次风机A出口电动门。

具体的，所述送风机A出口管道上还设置有送风机A出口电动门。

具体的，所述送风机B出口管道上还设置有送风机B出口电动门。

具体的，所述一次风机B出口管道上还设置有一次风机B出口电动门。

具体的，所述一次风机A出口管道和一次风机B出口管道均与一次风母管相连接，所述一次风母管与锅炉相连接，且所述一次风母管上设置有一次风母管压力传感器。

具体的，所述空气预热器通过送风管与锅炉相连接，且所述送风管上设置有风量传感器。

具体的，所述一次风机出口压力平衡控制器和送风机出口压力平衡控制器均为PID控制器。

本发明另一方面提供了一种改善火电机组送风机RB工况的控制方法，包括如下步骤：

S1：当送风机A跳闸，送风机RB触发时，打开减压阀A，以补充因送风机A跳闸而导致机组损失的送风量；

S2：通过送风机出口压力平衡控制器控制减压阀A的开度，保证送风机A出口压力与送风机B出口压力数值大小在阈值内；

S3：通过一次风机出口压力平衡控制器控制一次风机A加大输出功率，保证一次风机A出口压力与一次风机B出口压力数值大小在阈值内；

S4：在保证机组安全且稳定燃烧的前提下，减少进入锅炉的固体燃料至50%，通过一次风机出口压力平衡控制器控制一次风机A减少输出功率；

S5：当送风机B能够为锅炉提供足够的氧气，使锅炉内所有固态燃料充分燃烧时，通过送风机出口压力平衡控制器减小减压阀A的开度，直至全关；

S6：当机组负荷稳定在50%的额定负荷时，送风机RB过程结束。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明改善了火电机组的送风机RB过程中，机组负荷指令下降的速率，延缓了机组固态燃料撤出锅炉的过程，为机组再发生送风机RB时，机组负荷不需要迅速下降，机组所有辅机也不需要配合机组负荷迅速下降，机组的主要参数锅炉负压，主燃料量，主蒸汽压力，主蒸汽温度，主给水流量等再不需要大幅度的波动，给机组带来意想不到的损失。在此发明的帮助下，机组送风机RB发生时，操作员只需要从容地等待送风机RB过程结束，机组工况恢复稳定。最大程度地降低了发电企业在机组送风机RB过程中设备损害的几率，减少了因为送风机RB造成机组非计划内停机的次数，间接地为发电企业创造了经济效益；

（2）系统结构简单，可有效改善锅炉负压波动的幅度，减小了机组非停的几率，甚至大大降低，或者说杜绝了因为锅炉负压不稳定造成的锅炉内爆或者外爆等重大事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明控制流程图；

图中，1-一次风机A，2-送风机A，3-送风机B，4-一次风机B，5-一次风机A出口电动门，6-送风机A出口电动门，7-送风机B出口电动门，8-一次风机B出口电动门，9-一次风机出口压力平衡控制器，10-减压阀A，11-减压阀B，12-送风机出口压力平衡控制器，13-送风机A出口压力传感器，14-送风机B出口压力传感器，15-一次风机A出口压力传感器。16-一次风机B出口压力传感器，17-空气预热器，18-一次风母管压力传感器，19-风量传感器，20-锅炉。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“一侧”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接， 或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明的目的在于提供一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统及控制方法，对改善火电机组送风机RB稳定性，延长锅炉关键设备寿命，减少机组主要辅机设备因送风机RB造成非计划停机的次数，降低维护维修成本等都具有重要的意义。

实施例1：

参阅图1，一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统，包括一次风机A1、送风机A2、送风机B3和一次风机B4，所述一次风机A1通过一次风机A出口管道与锅炉20相连接，所述一次风机A出口管道上设置有一次风机A出口压力传感器15，所述一次风机B4通过一次风机B出口管道与锅炉20相连接，所述一次风机B出口管道上设置有一次风机B出口压力传感器16，还包括一次风机出口压力平衡控制器9，所述一次风机出口压力平衡控制器9分别与一次风机A1、一次风机A出口压力传感器15、一次风机B4和一次风机B出口压力传感器16相连接；所述送风机A2通过送风机A出口管道与空气预热器17相连接，所述送风机A出口管道上设置有送风机A出口压力传感器13，所述送风机B3通过送风机B出口管道与空气预热器17相连接，所述送风机B出口管道上设置有送风机B出口压力传感器14，所述一次风机A出口管道和送风机A出口管道之间设置有减压阀A10，所述一次风机B出口管道和送风机B出口管道之间设置有减压阀B11，还包括送风机出口压力平衡控制器12，所述送风机出口压力平衡控制器12分别与减压阀A10、送风机A出口压力传感器13、减压阀B11和送风机B出口压力传感器14相连接；所述空气预热器17与锅炉20相连接。

进一步的，在本实施例当中，所述一次风机A出口管道上还设置有一次风机A出口电动门5。

进一步的，在本实施例当中，所述送风机A出口管道上还设置有送风机A出口电动门6。

进一步的，在本实施例当中，所述送风机B出口管道上还设置有送风机B出口电动门7。

进一步的，在本实施例当中，所述一次风机B出口管道上还设置有一次风机B出口电动门8。

进一步的，在本实施例当中，所述一次风机A出口管道和一次风机B出口管道均与一次风母管相连接，所述一次风母管与锅炉20相连接，且所述一次风母管上设置有一次风母管压力传感器18。

进一步的，在本实施例当中，所述空气预热器17通过送风管与锅炉20相连接，且所述送风管上设置有风量传感器19。

进一步的，在本实施例当中，所述一次风机出口压力平衡控制器9和送风机出口压力平衡控制器12均为PID控制器。

进一步的，在本实施例当中，所述减压阀A10设置在一次风机B出口管道和送风机B出口管道之间的连通管A上，所述连通管A的入风口设置在一次风机A出口电动门5和一次风机A出口压力传感器15之间，靠近一次风机A出口电动门5一侧的位置；所述连通管A的出风口设置在送风机A出口电动门6与送风机A出口压力传感器13之间，靠近送风机A出口压力传感器13一侧的位置。

进一步的，在本实施例当中，所述减压阀B11设置在一次风机B出口管道和送风机B出口管道之间的连通管B上，所述连通管B的入风口设置在一次风机B出口电动门8和一次风机B出口压力传感器16之间，靠近一次风机B出口电动门8一侧的位置；所述连通管B的出风口设置在送风机B出口电动门7与送风机B出口压力传感器14之间，靠近送风机B出口压力传感器14一侧的位置。

参阅图2，一种改善火电机组送风机RB工况的控制方法，以送风机A2故障跳闸，触发机组送风机RB为例，该控制方法包括如下步骤：

S1：当送风机A2跳闸，送风机RB触发时，一次风机A1不跳闸，在送风机A出口电动门6关闭后，迅速打开减压阀A10，开度为10%至100%（假设一次风机出力可以最大限度补偿因送风机A2跳闸而损失的送风量），迅速补充因送风机A2跳闸，而导致机组损失的送风量；

S2：通过送风机出口压力平衡控制器12控制减压阀A10的开度，保证送风机A出口压力与送风机B出口压力数值大小差在±0.2kPa之内，以此确保通过减压阀A10流通至空气预热器17（送风系统）的一次风能能够顺利进入空气预热器17（送风系统）中，并最大程度的弥补因送风机A2跳闸损失的送风量；

S3：通过一次风机出口压力平衡控制器9控制一次风机A1加大输出功率，保证一次风机A出口压力与一次风机B出口压力数值大小差在±0.5kPa之内，进而弥补因减压阀A10损失的一次风量；

S4：锅炉20在得到减压阀A10弥补的送风量后，就可以在保证机组安全且稳定燃烧的前提下，减少进入锅炉20的固体燃料至50%，随着固态燃料的缓慢减少，通过一次风机出口压力平衡控制器9控制一次风机A1减少输出功率；（随着固态燃料的缓慢减少，固态燃料的输送风一次风量也会随之减少，一次风机的出力也随之减少；同时固态燃料所需的助燃风量也随之减少，进而送风机出力减少）

S5：当送风机B3能够为锅炉20提供足够的氧气，使锅炉20内所有固态燃料充分燃烧时，通过送风机出口压力平衡控制器12以2度每分钟的速度缓慢减小减压阀A10的开度，直至全关；

S6：当机组负荷稳定在50%的额定负荷时，送风机RB过程结束。

在送风机RB过程中，一次风机B4控制策略不变，始终控制一次风母管压力在机组工况允许的范围之内；送风机B3的控制也同样维持不变，始终控制进入锅炉20的总风量在机组工况允许的范围之内。当机组负荷稳定在50%额定负荷时，送风机RB过程结束，并且减压阀A10处于全关状态，一次风机出口压力平衡控制器9与送风机出口压力平衡控制器12也停止工作。表征此发明成功帮助机组顺利完成了送风机RB过程。

如果是送风机B3跳闸引发的送风机RB，其过程与上述送风机RB过程相同。

现有技术对送风机RB的发生只能借助于机组协调控制系统快速响应机组负荷的快速变化。而本发明在机组发生送风机RB时，能够通过实质性的手段改善送风量缺失的实际情况，同时配合机组协调控制顺利完成机组的送风机RB过程，并且改变了火电机组过去只能借助于控制手段完成送风机RB过程的历史。选用一次风补偿机组缺失的送风量是考虑到一次风机出口压力大于送风机出口压力，减压手段简单于增压，工艺简单容易实现为目的。

需要说明的是，对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。

上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统，其特征在于，包括一次风机A（1）、送风机A（2）、送风机B（3）和一次风机B（4），所述一次风机A（1）通过一次风机A出口管道与锅炉（20）相连接，所述一次风机A出口管道上设置有一次风机A出口压力传感器（15），所述一次风机B（4）通过一次风机B出口管道与锅炉（20）相连接，所述一次风机B出口管道上设置有一次风机B出口压力传感器（16），还包括一次风机出口压力平衡控制器（9），所述一次风机出口压力平衡控制器（9）分别与一次风机A（1）、一次风机A出口压力传感器（15）、一次风机B（4）和一次风机B出口压力传感器（16）相连接；所述送风机A（2）通过送风机A出口管道与空气预热器（17）相连接，所述送风机A出口管道上设置有送风机A出口压力传感器（13），所述送风机B（3）通过送风机B出口管道与空气预热器（17）相连接，所述送风机B出口管道上设置有送风机B出口压力传感器（14），所述一次风机A出口管道和送风机A出口管道之间设置有减压阀A（10），所述一次风机B出口管道和送风机B出口管道之间设置有减压阀B（11），还包括送风机出口压力平衡控制器（12），所述送风机出口压力平衡控制器（12）分别与减压阀A（10）、送风机A出口压力传感器（13）、减压阀B（11）和送风机B出口压力传感器（14）相连接；所述空气预热器（17）与锅炉（20）相连接；所述送风机A出口管道上还设置有送风机A出口电动门（6）；所述送风机B出口管道上还设置有送风机B出口电动门（7）；所述一次风机A出口管道和一次风机B出口管道均与一次风母管相连接，所述一次风母管与锅炉（20）相连接，且所述一次风母管上设置有一次风母管压力传感器（18）；所述空气预热器（17）通过送风管与锅炉（20）相连接，且所述送风管上设置有风量传感器（19）。

2.如权利要求1所述的一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统，其特征在于，所述一次风机A出口管道上还设置有一次风机A出口电动门（5）。

3.如权利要求1所述的一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统，其特征在于，所述一次风机B出口管道上还设置有一次风机B出口电动门（8）。

4.如权利要求1所述的一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统，其特征在于，所述一次风机出口压力平衡控制器（9）和送风机出口压力平衡控制器（12）均为PID控制器。

5.一种改善火电机组送风机RB工况的控制方法，基于权利要求1~4任意一项所述的一种改善火电机组送风机RB工况的控制系统实现，其特征在于，包括如下步骤：

S1：当送风机A（2）跳闸，送风机RB触发时，打开减压阀A（10），以补充因送风机A（2）跳闸而导致机组损失的送风量；

S2：通过送风机出口压力平衡控制器（12）控制减压阀A（10）的开度，保证送风机A出口压力与送风机B出口压力数值大小在阈值内；

S3：通过一次风机出口压力平衡控制器（9）控制一次风机A（1）加大输出功率，保证一次风机A出口压力与一次风机B出口压力数值大小在阈值内；

S4：在保证机组安全且稳定燃烧的前提下，减少进入锅炉（20）的固体燃料至50%，通过一次风机出口压力平衡控制器（9）控制一次风机A（1）减少输出功率；

S5：当送风机B（3）能够为锅炉（20）提供足够的氧气，使锅炉（20）内所有固态燃料充分燃烧时，通过送风机出口压力平衡控制器（12）减小减压阀A（10）的开度，直至全关；

S6：当机组负荷稳定在50%的额定负荷时，送风机RB过程结束。