1、全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 458宁海电厂 RB 逻辑问题分析与优化李 宏 刘卫国 李 泉（浙江国华浙能发电有限公司 浙江 宁波 315612）【摘 要】本文介绍了宁海电厂 4*600MW 机组 RB 逻辑的主要构成，并以一次 RB 动作后导致机组事故跳闸的经过为案例，详细介绍了问题的原因和处理的措施。经过逻辑修改和完善，有效地解决了机组存在的隐患，提高了机组安全和经济运行的水平可,为其它电厂的 RB 逻辑组态和事故分析借鉴。【关键词】600MW 机组 RB 逻辑优化0 引言随着单元机组装机容量的增大和各项运行参数控制要求的提高，对机组安全运行和故障处理能
2、力也提出了更严格的要求，为此大型机组都设计有不同的逻辑功能，以适应机组在不同故障时能迅速控制参数变化的需要，其中针对机组主要辅机故障时而设计的 RUNBACK 控制功能(简称 RB)的正常投入与完善，对提高机组的运行可靠性、机组可利用率和机组效率都有非常重要的意义。1 RB 逻辑讨论宁海电厂机组控制采用西门子公司的 TELEPERM XP 系统，原 RB 控制逻辑由西门子公司设计，当辅机故障，机组的带负荷能力下降时触发 RB 逻辑动作，使机组负荷指令按照以下不同故障时的设定的负荷变化率，降至机组带负荷能力范围内： 燃料 RB 降负荷速率： 50%/min； 送风机 RB 降负荷速率： 100%
3、/min； 引风机 RB 降负荷速率： 100%/min； 一次风机 RB 降负荷速率：200%/min； 给水泵 RB 降负荷速率： 200%/min； 炉水泵 RB 降负荷速率： 150%/min；1.1 RB 的动作条件RB 的动作信号，是当锅炉主控指令大于机组的最大允许负荷时发出。而机组最大允许负荷，则按照辅机的运行数量分别计算各辅机组的最大允许负荷后再取“小”运算得出，即各辅机总出力选小作为机组最大允许负荷。参与计算的辅机包括送风机、引风机、一次风机、汽动给水泵，电动给水泵、给煤机、炉水泵、空气预热器等。其组态原理图如图 1 所示：全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文
4、集 热控信息 459图 1.机组最大允许负荷运算的组态原理示意图由图 1 可知，同一种辅机单台最大允许负荷之和即为该种辅机的最大允许负荷（例如两台送风机运行，其最大允许负荷为 110%；两台电泵运行，其最大允许负荷为 92%） 。注：图中及文中 100%对应 660W 负荷，以下类同。 1.2 RB 逻辑的触发：控制系统计算出机组带负荷能力，若它大于 95%,则加上 10%的余量（原设计）做为判断 RB 的条件，此时如果负荷指令反馈大于此带负荷能力则触发 RB 信号。RB 信号触发回路原理示意图如图 2 所示：当 CH#1 信号大于由 RB 负荷计算回路送过来的机组最大运算负荷 CH#2 时，
5、则认为发生 RB。下面就对机组正常运行和发生辅机故障两种情况下 RB 触发回路的动作过程进行分析： 1)当机组正常运行时，锅炉负荷指令反馈信号（代表机组实际负荷）必然小于机组最大运算负荷，所以小选模块 MIN 的输出为锅炉指令反馈信号，其值减去 1%（原设计）且经变化率限制模块SWF 限速后送至大选模块 MAX 的入口再与大选模块的另一个输入信号机组最大运算负荷比较，其值一定比锅炉指令反馈信号减 1%大，所以大选模块 MAX 选最大运算负荷作为机组最大可能负荷，此时不发生 RB。2)当有某个故障时，根据 RB 负荷计算回路中机组最大运算负荷选小原则，可知机组最大运算负荷马上变为这一种辅机的总出
6、力（例如，掉一台送风机，机组最大运算负荷马上变为 55%） ，当其值小于锅炉指令反馈（机组实际负荷信号）时，小选模块 MIN 就会选择机组最大运算负荷作为它的输出，其值减 1，再经过限速模块 SWF 限速后（CH#1）与机组最大运算负荷（CH#2）比较，因为限速模块 SWF 的作用， CH#1 不能马上降到等于机组最大运算负荷，所以其值就会比机组最大运算负荷大，大选模块 MAX 就会选择 CH#1 这一路作为机组最大可能负荷，同时触发 RB 并产生 RB 激活脉冲 XV04 信号（脉宽 30min） 。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 460图中：XV04 为
7、RB 激活脉冲（切磨投油枪信号） ；XQ01 为机组最大可能负荷。图 2： RB 信号激活回路1.3 RB 触发后的动作联锁回路：发生 RB 后触发两个联锁信号，分别是脉冲 XV04 信号和受 SWF 限速模块控制的机组最大可能负荷信号，其中:1)RB 激活脉冲 XVO4 信号的作用：发生 RB 时如果机组最大运算负荷计算值小于 61%（原设计）且有 3 台以上磨煤机在运行，RB 激活脉冲就会按照自上向下的顺序联跳正在运行的磨煤机直到剩下三台磨煤机运行。2)机组最大可能负荷信号作用：发生 RB 时，协调系统负荷设定值就会自动跟踪机组最大可能负荷信号，按照限速模块 SWF 规定的降负荷速率，控制
8、机炉快速降至机组最大运算负荷。3)因为不同辅机设备故障引发的 RB 对机组影响不同（例如一台送风机和一台磨煤机） ，所以针对不同辅机，限速模块 SWF 降负荷速率设置也不一样，发生 RB 时，就会选择辅机允许降负荷速率的最大值。4)如果是给水泵 RB，则会使汽动给水泵置于最大值（5800r/min） ，并保持 30 分钟。从上述设计方案中分析，西门子原 RB 逻辑中有两个非常重要的信号，即：负荷指令反馈和机组带负荷能力。负荷指令反馈在正常运行时是机组带负荷能力范围内的锅炉主控输出，在 RB 工况时为机组带负荷能力的跟踪值；机组带负荷能力计算为各辅机能够带负荷能力的取小值。2 RB 误动作案例分
9、析原 RB 控制系统设计,对辅机的运行可靠性要求较高，当就地设备状态信号波动时，RB 逻辑存在误发的可能。下面以宁海电厂#3 机组的一次 RB 动作案例,进行分析讨论。2.1 RB 发生时情况RB 发生前,#3 机组负荷 550MW,主蒸汽压力 16.50 MPa，汽包水位-34mm，5 台磨煤机运行，各项运行参数正常。14：55 分，3C 给煤机煤量由 45t/h 突降到 11t/h，后又恢复到 16t/h，机组发燃料 RB 信号，自动退出 CCS 协调控制切到机跟随滑压方式，锅炉指令跟随最大负荷指令；14：56 分，ASD 上再次出现给水泵 RB 信号，RB 动作自动先后跳闸 3E、3D
10、磨煤机，两台小机转速迅速上升到全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 4615400rpm/min，给水流量由 1696t/h 突增到 2327t/h；14 时 58 分，OM 上发出声音报警， “MFT”、“TRUB TRIP”等光字牌亮，DEH 画面首出为“MFT 动作” ；DCS 画面首出为“汽包水位高” 。当时SOE 记录如下:14 时 55 分 49 秒 098，3C 给煤机遥控反馈消失；3C 给煤机煤量由 45t/h 降低至 11t/h；14 时 55 分 49 秒 271，3C 给煤机遥控反馈信号恢复；14 时 55 分 49 秒 319，3C 给煤机运
11、行信号消失；14 时 55 分 49 秒 686，3C 给煤机运行信号恢复，3C 给煤机煤量由 11t/h 升至至 16t/h；14 时 55 分 50 秒 910，燃料 RB 动作；14 时 56 分 12 秒 512，给水泵 RB 动作，3E、3D 磨跳闸，2 台汽动给水泵指令置于最大；14 时 57 分 59 秒 526，3A 汽动给水泵手动停；14 时 58 分 11 秒 668，汽包水位高保护动作，MFT 动作；2.2 RB 动作原因分析：由图 3 可以看出，3C 给煤量瞬间由 45t/h 降低到 11t/h，触发给煤机 RB 信号，锅炉主控切手动，锅炉主控指令跟踪机组最大允许负荷信
12、号，此时燃料主控自动；由于 3C 给煤机跳闸，造成其它给煤机转速迅速上升，3C 给煤机故障后又恢复运行，给煤量上升到 16t/h，锅炉主控指令跟踪值上升超过 92%，大于两台给水泵最大允许负荷数值 92%,触发给水泵 RB；E、D 磨煤机依次跳闸；给水泵调节指令置于最大且 30min 之内无法进行干预，汽包水位迅速升高，虽然采取手停 3A 给水泵的方法，但是最终还是导致汽包水位高 MFT 动作。图 3：RB 发生时参数趋势从上述案例可以看出，给煤机状态信号的波动会造成机组 RB 动作，而 RB 逻辑设计中由于未考虑一些极端情况的发生，引起逻辑错误的判断，进而导致机组 MFT 动作。 原设计逻辑
13、中,正常运行时负荷指令反馈和机组带负荷能力基本各自独立，只是负荷指令反馈受机组带负荷能力范围限制；RB 动作时负荷指令反馈跟踪机组带负荷能力，由机组带负荷能力决定。它们之间存在着较强的相关性,同时又是判断 RB 动作的决定性条件，因此这就使机组具有误动的可能性增大，上述案例就是一个证明。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 4623 逻辑修改和优化3.1 RB 的触发条件优化RB 的触发条件是负荷指令反馈与机组带最大负荷能力（机组最大允许负荷）相比较而得出。在正常情况下，辅机跳闸时会在机组带负荷能力中得到快速反应。因此将 RB 触发条件和各辅机的跳闸信号组成与逻辑，
14、可提高 RB 触发条件判断的准确性,从而提高 RB 逻辑动作的可靠性。图 4：辅机 RB 触发条件优化3.2 锅炉主控跟踪逻辑优化机组最大允许负荷应该作为负荷指令反馈的限制值而不应该决定负荷指令反馈，所以负荷指令反馈与机组最大带负荷能力分开处理。在 RB 发生时，机组最大带负荷能力下降将负荷指令反馈限制在其范围内，当最大带负荷能力增大时，负荷指令反馈不随机组最大带负荷能力变化。逻辑修改：当 RB 触发时，锅炉主控输出跟踪为机组最大带负荷能力与负荷指令反馈的取小值。图 5：锅炉主控跟踪逻辑优化全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 4633.3 给水泵 RB 逻辑优化3
15、.3.1 考虑到 RB 触发后将运行泵指令打到 100%，而不同的工况触发 RB 时，给泵指令停留在 100%的时间不同，因此将 RB 信号与上给泵指令 100%反馈到位信号取非，即给泵开度一达到 100%后，由RB 触发跟踪切换为自动调节，可有效避免给水泵输送过多的水量进入汽包，修改后的逻辑图如图6：图 6：给泵 RB 跟踪逻辑3.3.2 在正常运行时，给水控制采用单级三冲量，水位偏差、蒸汽流量与给水流量偏差的微分共同作为控制器的输入，经 PID 运算后分别去控制电泵和汽泵。在逻辑中修改如下：将蒸汽流量与给水流量偏差的微分改为蒸汽流量的微分与给水流量的微分之差，当给泵 RB 发生后，切除蒸汽
16、流量的微分作用，当 RB 动作结束后，蒸汽流量稳定时，恢复该微分作用，保证正常的调节作用。图 7：给水调节切换逻辑全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 4643.4 滑压设定值逻辑修改在辅机发生 RB 后，一般采用定压控制有利于温度和给水等重要参数的稳定。但是给水泵 RB 时，为减小单台泵的压头，采用滑压的方式更有效；一方面随着压力的快速减小，蒸汽损失过大，另一方面，压力慢速下降时，给泵压头大，影响上水效果，因此为满足既要降压又要尽可能减少汽水转换，给水泵 RB 方式下压力控制为滑压，调门跟随。压力给定为实际压力加一阶惯性和限值环节,目的使调门在压力衰减过程中有一定
17、的节流作用,使得主汽温度减少一定的下降量；定压和滑压之间的切换采用平滑切换的方式，在 RB 发生时，滑压设定向实际压力切换时实行快速切换的方式，当实际压力向滑压设定切换时，需要缓慢切换，具体如下图所示：图 8：滑压设定值切换示意图3.5 RB 动作后跳磨逻辑优化正常情况下，辅机 RB 发生后都剩余三台磨组运行，且这三台磨组要集中，尽量不断层。在送引风机 RB、一次风机 RB、炉水泵 RB 发生时，跳磨顺序为自上往下跳磨，运行磨组保留三台。给水泵 RB 发生时，采用不同的跳磨方式：先跳底层磨（A 磨） ，再跳最上层磨；一方面：跳底层磨能够减少水冷壁吸热,使得上到汽包里的饱和水焓值降低,从而快速降
18、低水汽转化,达到保水的目的；另一方面：原跳磨顺序对烟道各级过热器、再热器的影响很大，汽温衰减快而低，选择底层磨组跳闸能够减轻这种低温效应。跳 A 磨的逻辑如下：全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 465图 9：给水泵 RB 时 A 磨跳闸逻辑3.6 RB 复位逻辑的优化RB 信号复位逻辑中增加了自动复位条件，分别为 RB 信号触发 5 分钟后自动复位，机组负荷和最大带负荷能力偏差在一定范围内（10MW）自动复位等，修改后的逻辑图如下：图 10：RB 复位逻辑3.7 其它为保证机组安全稳定运行，在避免辅机 RB 信号的误发的基础上，进一步提高了辅机带负荷的能力和自动
19、调节的稳定可靠，分别对汽机主控单元、炉膛压力调节、一次风压调节、主蒸汽温度控制、汽包水位调节等自动回路中控制调节参数进行优化。RB 逻辑经过上述的改进和完善后，有效地提高了 RB 逻辑动作的可靠性和容错性，为机组的安全和经济运行打下了良好的基础。4 改进后 RB 试验效果在上述逻辑修改及优化措施完成后，为进一步验证 RB 逻辑的正确性和可靠性，确保机组重要辅机故障后能够在可控范围迅速稳定，我们重新进行了的相关 RB 试验。4.1 两台磨组跳闸试验机组协调投入，负荷 570MW，手动打闸 2E 磨，RB 触发，脱硫旁路挡板开启，延时 10 秒手动打闸 2D 磨。3 分钟 52 秒后，RB 自动复
20、归。试验结果：目标负荷 367MW，实际负荷最低 375MW；水位最低-75mm，最高至-14mm；负压最低至-764Pa，最高-42Pa；汽包水位及炉膛负压自动调节良好。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 466图 11：燃料 RB4.2 送、引风机 RB 试验：机组协调投入，负荷 560MW，开始做送引风机 RB 试验；就地手动打闸 2A 引风机，RB 触发， 2A 送风机联跳， 2A 送引风机动叶自动跳出并关至 0，脱硫旁路挡板开启，2E 磨煤机跳闸，10 秒后 2D 磨煤机跳闸。4 分钟 02 秒后，RB 自动复归。试验结果：水位最低至-112mm，最高至
21、-6mm，负压最高至 420Pa，最低至-230Pa；汽包水位及送引风机自动调节良好。图 12：引风机 RB全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 热控信息 4674.3 一次风机 RB 试验：机组协调投入，负荷 550MW，开始做一次风机 RB 试验；手动打掉 2A 一次风机，机组 RB 触发，2F 磨煤机跳闸，脱硫旁路挡板开启，5S 后 2D 磨煤机跳闸。4 分钟 09 秒后，RB 自动复归。试验结果：冷热一次风压最低至分别至 5.07kpa、4.56kpa；炉膛负压最低至-1010pa，最高-23pa；汽包水位最低至-118mm，最高至 36mm。汽包水位、送引风机自动、一次风压调节良好。图 13：一次风机 RB4.4 给水泵 RB 试验（电泵联启）：机组协调投入，负荷 550MW，开始做给水泵 RB 试验；手动打闸 2B 汽泵，RB 触发，电泵联启正常，脱硫旁路挡板开启，2A 磨煤机跳闸。4 分钟 31 秒后，RB 自动复归。试验结果：汽包水位最低至-184mm 后稳定，汽包水位自动调节良好。图 14：给水泵 RB（电泵联启）
