摘 要：本文通过对神华陕西国华锦界能源有限责任公司（一下简称国华锦能公司）4×600MW机组RB控制逻辑设计及现场实际应用情况分析，提出了优化RB控制逻辑的具体方法，并通过现场应用消除了原设计当中存在的安全隐患，对同类厂的RB控制逻辑设计有借鉴意义。

    关键词：RB逻辑；协调控制  

  RB（RUNBACK）是指机组辅机故障快速自动减负荷控制，是协调控制系统的重要组成部分。RB过程中机组按照预先设定的最大出力将锅炉主控切换到开环控制，同时兼顾主汽压力自动、给水自动、风量自动、负压自动、一次风压自动调节，保证主参数不超标，机组不跳闸。RB逻辑设计的正确与否直接关系着机组的安全稳定和经济运行。

    1 RB逻辑设计思路

    锦能公司原设计RB逻辑主要包括磨煤机、送风机、引风机、一次风机、空预器、炉水泵、给水泵七种辅机跳闸RB控制功能。控制回路由三部分组成：最大允许出力计算——用于计算RB发生后目标负荷值；RB触发回路——用于判断是否应该进行RB； RB速率限制——用于确定不同辅机RB时的负荷减小速率。

    1.1 机组最大允许负荷的计算

    机组最大允许负荷即主要辅机故障时RB动作目标负荷，按照机组辅机最大出力试验整定出来的，保证RB发生后机组按照预先设定的目标值进行。
  
        
                                          图1　RB控制逻辑图

    图1根据各辅机的投入数量，计算出各辅机的最大可能出力值，经过小选模块后，形成机组当前最大辅机允许出力。机组的辅机最大允许出力大于90％时，加25％的裕量，防止煤质变化等原因使锅炉主控大于机组最大允许负荷发生RB，这样设计对于机组在接近或达到100％满负荷工作时可以避免发生RB信号。

    1.2 不同辅机故障的RB速率

    本机组的RB的降负荷的速率，磨煤机的RB的速率为300MW/min，送风机为 600MW/min；引风机为600MW/min；一次风机为900MW/min；空预器为 600MW/min；炉水泵率为600MW/min；给水泵为900MW/min。

    1.3 RB 信号触发

    当机组正常运行逐步加负荷过程中，锅炉主控指令小于机组的最大允许负荷，小选模块的输出为锅炉主控指令信号，经过速率限制模块SWF限速后送入减法模块，由于不会小于机组最大允许出力减5，则RB信号不被激活。

    由于此时某个辅机故障，则小选模块输出为此辅机的最大出力（如送风机跳闸机组最大允许负荷则会马上变成55％），此时限速模块会按照此辅机故障降负荷速率送入减法模块，此时会小于机组最大允许出力减5，则RB信号会被激活。

    RB信号触发见图2，RB信号激活的同时锅炉主控指令与不同辅机最大出力比较，判断哪个辅机发生故障，则RB信号被触发，触发时间设计为300S的脉冲。
  
            
                                     图2　RB信号触发回路

    1.4 RB指令的形成

    机组正常运行时锅炉主控指令小于机组最大允许负荷，则大选模块从输出为RB指令为机组的最大允许负荷（如两台送风机运行则为135％）。当某辅机故障时小选模块的输出应为此辅机的最大出力（如送风机则为55％），按照送风机事先设定的负荷速率150％锅炉主控指令下降至目标值55％负荷对应的锅炉主控指令，形成RB动作后的锅炉主控指令。

    1.5 RB动作过程

    RB动作满足两个条件，一个是机组最大出力小于锅炉主控指令即RB信号触发，另一个是RB指令小于锅炉主控指令即RB指令形成回路。RB动作过程如下：

    （1）机组协调方式切至机跟炉协调方式，锅炉主控切手动处于跟踪状态，按照图1中的RB指令进行开环控制，跟踪时间为RB触发时间300秒，见图3。汽机主控处于闭环控制自动调整机前压力，压力设定值首先维持辅机故障时的主汽压力为设定值4S，然后按照此辅机的滑压速率进行滑压运行。
  
               
                              图3　RB动作过程锅炉主控跟踪控制逻辑

    （2）除一次风机外的辅机故障，按照F磨、E磨、D磨的顺序，第一台磨无延时跳闸，5s后跳闸第二台磨，直至最后保留3台磨在运行状态，始终不去跳闸A磨、B磨、C磨。若A磨运行B磨跳闸，自动投入AB层油枪；若C磨跳闸D磨运行，自动投入CD层油枪。

    （3）一次风机故障后，按照F磨、E磨、D磨的顺序，第一台磨无延时跳闸，2s后跳闸第二台磨，直至最后保留3台磨在运行状态，始终不去跳闸A磨、B磨、C磨，并自动投入AB层油枪。

    （4）自动关闭过热器、再热器减温水调门至零，维持时间即RB触发时间300秒，防止快降负荷过程中汽温快速下降。

    （5）RB触发时间300秒后RB自动复位，同时操作员画面设置RB复位按钮运行人员可随时手动复位。

    （6）主要辅机联锁回路为引风机跳闸，联锁跳闸同侧送风机；送风机跳闸，联锁跳闸同侧引风机；空预器跳闸，联锁跳闸同侧引风机、送风机。

    2 案例分析

    2.1 RB动作过程

    2007年1月9日09时02分，机组负荷550MW，锅炉主控指令103％，五台磨煤机运行。此时由于E磨煤机热风调整门卡涩一次风量低保护动作,E磨煤机跳闸，发生燃料RB动作，机组协调自动切换至TF方式运行，锅炉主控指令自动降至88%，负荷自动减至498MW，立即投入等离子拉弧。9：08分，运行人员检查无问题后启动E磨煤机、 E给煤机后，发生一次风机RB，E、D、C磨煤机相继间隔2S跳闸。立即解列水位自动手动调整汽包水位，调整汽温及各参数，投入油枪助燃未成功；09时10分一次风机发生抢风，解列一次风机自动，手动调整一次风机动叶开度，09时40分一次风机抢风处理正常，依次启动C磨煤机、D磨煤机，10时30分负荷至400MW。锅炉主控指令跟踪RB指令自动突升至120%大于风机的最大出力110%，发生一次风机RB动作。

    8：48：58机组负荷600MW，主汽压力定值16.3MPa，锅炉主控指令109.7%，实际主汽压力16.28MPa，A-E制粉系统运行，协调投入，RB投入。此时由于E制粉系统棚煤，运行人员将E给煤机切至手动，但未将E给煤机指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系统已无出力，导致此时主汽压力开始下降，锅炉主控指令开始增加，至RB发生前锅炉主控指令增加至115.4%，运行人员启动F制粉系统停运E给煤机，发生RB动作。动作记录时间如下：

    8：49：49 运行人员启动F磨煤机

    8：50：07 运行人员启动F给煤机

    8：50：25：740 运行手动停止E给煤机，E磨煤机保持空转

    8：50：26：51 发出RB动作信号

    8：50：26：556 F磨煤机跳闸

    8：50：32：05 E磨煤机跳闸

    8：50：38：522 D磨煤机跳闸
                
               
                               图4　RB动作参数变化曲线

    2.2 RB误动作原因分析

    第一次磨煤机跳闸在RB动作后，RB发脉冲指令5分钟，此时锅炉主控指令跟踪RB指令88％，RB动作3分钟后运行人员启动E磨煤机、E给煤机导致RB指令由88％阶跃上升至120％，锅炉主控指令跟踪上升至120%，逻辑自动判断与辅机设备最大出力110%偏差大于5%，同时RB处于激活状态，则第二次触发所有辅机RB（表现为一次风机RB动作，目标负荷40％），使E、D、C磨煤机相继跳闸。

    2.3 逻辑优化

    针对2007年1月9日机组RB动作过程，考虑到机组运行过程中不能进行RB试验，经过讨论对逻辑进行了简单的优化。考虑到5分钟的RB动作时间较长，在此时间内运行人员不能进行任何干预，同时防止辅机运行信号闪烁造成109事件的发生，在给煤机的计算回路中，给煤机运行信号增加了一个后延时块，延时时间为305秒，这样做的目的就是说，如果制粉系统再次启动，则不发RB 信号。

    3 案例分析

    3.1 RB发生过程

    2008年02月6日8：48：58机组负荷600MW，主汽压力定值16.3MPa，锅炉主控指令109.7%，实际主汽压力16.28MPa，A-E制粉系统运行，协调投入，RB投入。此时由于E制粉系统棚煤，运行人员将E给煤机切至手动，但未将E给煤机指令降低，保持在84.57%。由于E制粉系统已无出力，导致此时主汽压力开始下降，锅炉主控指令开始增加，至RB发生前锅炉主控指令增加至115.4%，运行人员启动F制粉系统停运E给煤机，发生一次风机RB动作。动作记录时间如下：

    8：49：49 运行人员启动F磨煤机

    8：50：07 运行人员启动F给煤机

    8：50：25：740 运行手动停止E给煤机，E磨煤机保持空转

   8：50：26：51 发出RB动作信号

    8：50：26：556 F磨煤机跳闸

    8：50：32：05 E磨煤机跳闸

    8：50：38：522 D磨煤机跳闸
  
              
                                     图5　RB动作参数变化曲线

    3.2 RB动作原因分析

    （1）运行人员启动F制粉系统1分钟后，由于逻辑中后延时块的作用未将F制粉系统的出力计算到RB逻辑中。

    （2）运行人员停运E制粉系统此时辅机最大出力由120％降至88％。

    （3）锅炉主控指令由于E制粉系统棚煤，运行人员未解至手动，锅炉主控在自动控制的作用下迅速由109.7%上升至115.4%，大于115％RB信号被激活发生所有辅机RB(表现为一次风机RB，目标负荷为40％)。

    4 RB逻辑优化

    针对机组两次误发RB事件，组织人员对原RB逻辑进行了评估，利用机组A级检修机会对RB逻辑进行了优化。主要进行了以下几项工作：

    （1）将两台辅机的出力由原来的110％提高到120，从而保证两台以上辅机运行时锅炉主控小于辅机最大出力，避免辅机没有跳闸误发该辅机RB问题发生。

    （2）由于一次风机出力原因在发生RB时保留2台磨煤机运行，机组负荷、主汽温下降特快，对汽轮机的安全运行造成很大的隐患。重新进行一次风机出力试验，当一次风机RB时关闭备用磨煤机的出入口风门，防止一次风压下降太快，安全保留三台磨煤机运行，保证机组的主汽温度。

    （3）重新优化三台50％给水泵联锁逻辑，由原来的给水泵跳闸后8秒触发RB控制回路改成3秒触发RB逻辑（原联锁逻辑走程序控制需要8秒时间启动），避免汽包水位控制不稳定。

    （4）原RB逻辑出力判断采用辅机跳闸状态进行计算，当辅机处于检修位时电气开关控制回路失电，DCS系统不能收到跳闸状态信号，造成RB出力判断逻辑错误，该发生RB反而不发生RB。

    （5）为防止增加在发生非一次风机RB、燃料RB后一次风机喘振联开E、F磨煤机的冷风调门至30%。

    （6）增加RB发生后切除氧量自动逻辑，防止RB过程中送、引风自动受氧量自动的原因波动较大，影响自动降负荷的燃烧稳定。

    （7）RB发生期间以一定的定宽脉冲保持，送风、引风、磨煤机、给水自动不因为指令与反馈不一致切除自动控制。

    5 RB试验分析与不足

    2008年11月24日16:44进行了一次风机RUNBACK试验，试验时机组负荷579MW、汽包水位-19.15mm、炉膛负压-0.14kPa，MCS自动全部投入。将B一次风机用就地事故按钮打闸，RUNBACK发生，RB指令降至40%。在整个过程中，汽包水位最高78.86mm、最低-93.62mm，炉膛负压最高0.17kPa、最低-1.22kPa，一次风压最低6.29kPa，保留的三台磨煤机一次风量最低分别为72.16t/h、76.01和72.36，RUNBACK结束时负荷保持在270MW。
  
              
                                   图6　一次风机RUNBACK

    2008年11月24日11:37进行了引风机RUNBACK试验，试验时机组负荷558MW、汽包水位-1.29mm、炉膛负压-0.15kPa，MCS自动全部投入。将A引风机用就地事故按钮打闸，RUNBACK发生，RB指令降至55%。在整个过程中，汽包水位最高80.72mm、最低-33.81mm，炉膛负压最高0.34kPa、最低-0.52kPa，RUNBACK结束时负荷保持在330MW。
  
           
                                     图7　引风机RUNBACK

    2008年11月24日16:44进行了给水泵RUNBACK试验，试验时机组负荷602MW、汽包水位46.05mm、炉膛负压-0.13kPa，MCS自动全部投入，给水泵联锁切除。将A给水泵用就地事故按钮打闸，RUNBACK发生，RB指令降至55%。在整个过程中，汽包水位最高175.47mm、最低-206.16mm，炉膛负压最高0.27kPa、最低-1.17kPa，RUNBACK结束时负荷保持在335MW。
  
                 
                                      图8　给水泵RUNBACK

    本次试验过程中机组主要运行参数远远低于保护动作值，有效控制了汽包水位、炉膛负压、主汽温度过程值，风机未发生喘振现象，同时所有辅机RB试验一次成功。

    不足方面进行风机RB前未对增压风机自动进行扰动试验，自动控制动作较慢，造成送风机RB过程中发生自动耦合问题，后对增压风机自动参数进行了优化。

    RB回路的复归问题还需要进一步的探讨，目前采用5分钟自动复归还不能满足运行提前干预，及时控制机组负荷满足电网要求的需要，初步设计RB复归逻辑待下一步试验论证：
  
               
                                      图9　RB复位回路

     参考文献：

    [1]火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程.DL/T　774—2004[S].  

    [2]火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》DL/T　657—2006[S].

    摘自《自动化博览》2011年第四期