RB控制的动态过程分析

RB控制的动态过程分析1 RB（RUNBACK）讨论RB（RUNBACK）是机组快速减负荷。

当机组在比较高的负荷工况下运行时，若由于某种原因造成部分重要辅机跳闸，导致机组不能继续维持高负荷运行时，RB控制功能将根据跳闸辅机的类型、故障程度以及机组运行的现状，自动计算出当前机组所能保证的安全稳定运行的最大负荷，并将此作为目标负荷协调机组各个控制系统，快速地降低机组负荷。

并且要求在快速减负荷过程中能维持机组的主要运行参数在要求的安全范围内变化，而不引起机组保护动作，保证机组安全经济可靠运行[1]。

RB控制功能一般在机组试生产半年后投运。

RB控制功能是否投运、投运的好坏直接影响机组的安全经济运行。

因此RB控制功能的投用效果是考核机组控制性能的一个重要指标。

目前国内大型火电机组的RB控制功能实现的效果普遍不理想，这主要是因为RB 控制功能与常规控制功能不同，它是一种机组工况剧烈变化的控制功能，因此对控制策略、参数整定以及相关控制系统的要求都很高；另外一个原因是，国内大型火电机组的DCS大都采用国际上先进的分散控制系统（如：WDPF-Ⅱ、INFI-90等），这些分散控制系统都有自己典型的RB控制功能设计，这些设计对现场设备要求比较高，而大部分机组所配套的国产就地设备普遍达不到该要求。

[2]RB控制功能投用好坏，主要取决于以下两个问题是否解决好，一是什么情况下发RB 动作信号；二是RB信号发出后相关系统怎么动作。

2 RB控制的特点及系统组成2.1 RB控制的特点从控制过程看，RB控制属于机组联锁保护控制范畴，是在机组的重要辅机出现故障时，为防止故障扩大而联锁相关设备动作，以保证机组安全可靠运行。

从控制结果看，RB控制属于属于机组负荷控制范畴，是在机组异常工况下的负荷控制。

因此，RB控制是一种既具有负荷控制的模拟量控制性质，又具有联锁保护控制的开关量控制性质的复合控制系统。

[3]2.2 RB控制的系统组成RB控制的系统构成如图1所示，图中的RB控制逻辑、RB控制方式、机主控、炉主控实际上是MCS的机组负荷协调控制系统的一部分，是RB控制的管理层；实现RB 的动作判定、机组的减负荷速率计算、机组的目标负荷计算等功能。

MCS、BMS、DEH 是RB控制的执行层，实现快减负荷、切燃烧器、投油助燃等功能3 RB的控制逻辑3.1 RB动作的判定条件在RB允许请求逻辑为允许状态的情况下，如果机组当前负荷大于最小出力的辅机（参与RB判定的辅机）代表的负荷时，将发出RB动作信号。

3.1.1 RB允许请求逻辑RB允许请求逻辑主要是控制机组在多少负荷以上才允许RB动作。

由于RB的主要作用是在机组重要辅机出故障时快速减负荷，从而维持机组继续安全稳定运行，因此如果机组负荷并不高，RB动作也就没有什么实际意义。

对于300MW的燃煤机组来说，RB的允许投运负荷应选择在150MW与锅炉断油负荷之间的某一个值比较合适。

比如说，如果锅炉的断油负荷是200MW，那么RB的允许投运负荷应选择170-180MW比较合适。

3.1.2 机组当前的负荷选择什么参数代表机组当前的负荷，对于不同类型的机组有所不同，一般典型的RB 逻辑设计都普遍采用锅炉当前的总燃料量代表机组当前的负荷。

这对于燃油、燃气或气油混烧的锅炉来说，不存在任何问题，因为燃油或燃气的流量测量比较简单可靠。

但对于燃煤锅炉来说就存在一些问题，因为总燃料量也就是所有运行的给粉机转速的总和，而一般情况下给粉机的转速测量不准确，再者给粉机的转速与给粉机的出力并非线性关系，其函数关系很难确定。

因此对于燃煤锅炉来说，选择汽轮机的调节级压力代表机组当前的负荷比较合适。

3.1.3 参与RB判定的辅机关于机组的那些重要辅机参与RB判断，这与机组的辅机配置以及辅机的性能有关。

一般情况下参与RB判断的辅机有：送风机、引风机、一次风机、给水泵和空预器等，但要根据实际情况进行具体分析。

根据一些电厂的实际运行经验，国产送风机（如：上海、武汉鼓风机厂生产的风机）一台运行时，机组短时间可带260MW左右的负荷稳定运行。

因此如果送风机的出力比较大，当一台送风机故障停运时无须发RB信号。

一台300MW机组通常配置三台50%MCR给水泵，三台电泵或三台汽泵或两台汽泵一台电泵。

如果是一台汽泵在备用状态，若运行的给水泵停运一台应立即发RB信号；如果是一台电泵在备用状态，若运行的给水泵停运一台，电泵在一定时间（一般定为5秒）内联动，则不应发RB信号，因为该情况下汽包水位波动不大。

如果在一定时间内电泵不能联动，则应发RB信号。

3.1.4 辅机出力的计算所有参与RB判定的辅机类型中，选择最小出力辅机代表的负荷与机组负荷进行比较。

计算辅机出力时应遵循下面规定：a. 当某台辅机停运时，该台辅机的出力按零计算（其中汽泵停运时，5秒后出力按零计算）。

b. 当某台辅机运行时（不管自动或手动），该台辅机的出力按最大出力计算（一般是50%MCR）。

c. 当两台一次风机全部停运时，其出力按40%MCR进行计算，保证锅炉投粉之前不发RB信号。

3.2 RB动作信号发出后的联动当RB的控制逻辑发出RB动作信号后,其动作信号同时分别送至BMS系统、MCS 系统和DEH系统，从而完成整个RB的动作过程。

3.2.1 MCS当MCS的RB目标负荷计算逻辑接收到RB动作信号时,根据跳闸辅机的类型确定机组快速降负荷控制过程的目标值。

同时，MCS的负荷控制系统也将根据跳闸辅机的类型确定机组快速降负荷速率。

机组的降负荷速率和目标值确定后，其它相关子系统（如：燃料控制系统、送风控制系统、给水控制系统等）将接受该负荷指令并进行相应的动作。

3.2.2 BMS当BMS系统接收到RB动作信号后，按照固定的逻辑切除相应的煤燃烧器和投入相应的油燃烧器。

例如：某一台1024t/h四角切向燃烧的燃煤锅炉，布置了四层煤燃烧器和三层油燃烧器，当其BMS接收到RB动作信号后，同时自动切除D层煤燃烧器和投AB层油燃烧器；10秒钟后，再自动切除C层煤燃烧器。

3.2.3 DEH如果机组在汽轮机跟随控制方式，DEH系统仍接受MCS系统的机主控器发出的负荷控制指令，控制汽轮机的调门以维持机前主汽压力。

如果机组在锅炉跟随控制方式，DEH直接接受RB动作信号，并按照设定好的降负荷速率控制汽轮机调门，快速降负荷。

4 RB控制的动态过程分析当机组的RB动作时，会引起机组的负荷大幅度波动，从而导致机组的一些主要运行参数（如：蒸汽温度、主汽压力、汽包水位等）的变化幅度比较大。

如果这些参数大幅度超限，有可能引起机组保护动作使机组停运，严重时有可能影响机组的寿命。

因此，在机组RB动作过程中保证机组的主要参数不越限，是设计RB控制策略的首要考虑因素。

4.1 主汽压力在RB动作过程中，主汽压力同时受到两方面的作用影响。

一是锅炉燃料量在RB控制下迅速减少，从而使主汽压力显著下降。

二是汽轮机调门在RB控制下快速关小，从而减少汽轮机的进汽量，使主汽压上升。

关小汽轮机调门和减少锅炉燃料量对主汽压力的影响正好相反，如果控制好两者的关系就可以使主汽压力在RB动作过程中平稳变化。

由于在RB的情况下，BMS投切燃烧器的逻辑是固定的，因此主要应控制好降负荷速率。

如果降负荷速率选择合适，主汽压力是不会越限的。

4.2 蒸汽温度在RB动作过程中，蒸汽温度（包括过热汽温度和再热汽温度）同时受到几个方面因素的影响。

一方面锅炉燃料量在RB控制下迅速减少，使蒸汽温度显著下降。

另一方面锅炉的上层燃烧器在RB控制下被快速切除，从而引起炉膛火焰中心下移，导致蒸汽温度下降。

再一方面汽轮机调门在RB控制下快速关小，蒸汽流量下降，从而使单位重量蒸汽吸收的热量增加，导致蒸汽温度上升。

综合各方面的因素对蒸汽温度的影响，在RB动作过程中使蒸汽温度下降的因素多于使蒸汽温度上升的因素。

所以，只有控制好机组负荷的下降速率，才能将蒸汽温度控制在安全范围内。

4.3 汽包水位在RB动作过程中，汽包水位要分两种情况进行分析，一种是给水泵跳闸引起的RB，另一种是其它重要辅机跳闸引起的RB。

在给水泵跳闸后的RB动作过程中，由于汽包的进水量和蒸汽量严重不平衡，汽包水位会快速下降，如果稍微调整不当，就有可能导致汽包水位保护动作。

在这种情况下只有快速地关小汽轮机调门和快速地减少锅炉的燃料量，才有可能维持汽包水位在安全范围内。

在其它重要辅机跳闸后的RB动作过程中，与正常运行时一样，通过汽包控制系统就可以克服这种扰动，维持汽包水位在正常范围内变化。

5 结论大型火电机组的RB控制，是一项比较复杂的综合性控制，需要探讨和研究的问题很多。

本文在分析RB控制系统组成及其特点的基础上，对大型火电机组RB控制功能进行了详细地分析，结论如下。

（1）RB控制是一种既具有模拟量控制，又具有开关量控制的复合控制系统，RB控制功能的效果是评价火电机组控制性能的重要指标。

（2）在分析RB控制系统组成的基础上，深入分析了RB控制信号的产生条件、RB控制原理及控制过程。

（3）提出RB控制系统的设计目标，并深入探讨了影响RB控制功能的因素及其相互作用原理。

对大型火电机组RB控制系统开发、设计及调试工作具有重要参考意义。

明确在机组RB功能因故退出情况下，发生给水泵、送风机、引风机、一次风机或空预器跳闸时，运行人员手动进行“RB”处理的基本原则，防止给水流量低MFT、主汽或再汽温大幅波动汽轮机应力大跳闸、炉膛负压高或低MFT及空预器变形卡死被迫停机等事件的发生。

一、给水“RB”处理原则1.两台汽泵并列运行时，任一台汽泵跳闸1.1确认其出口门自动关闭，否则手动关闭。

确认备用电泵应联锁自启动，否则立即手动开启并增加电泵出力（快速提升电泵转速时密切监视偶合器、电机各点温度正常，电泵转速必须≤5700rpm且流量≤695t/h，电泵电流≤900A）及运行汽泵出力（汽泵转速≤5700转/分，流量≤1003t/h），确认给水流量在快速下降后回升到迅速到跳闸值（保护定值486t/h,延时20秒）以上。

1.2如负荷大于480MW且五台及以上磨煤机运行，立即停止一组上排制粉系统（停一侧三台磨的最上排制粉系统），间隔10秒后停第二组制粉系统，保留四组制粉系统运行，使燃烧率（燃料量）维持在430-450MW范围；如机组负荷小于480MW且四层制粉系统运行，则降低燃烧率（燃料量）维持在430-450MW范围，确认主汽压力下降至18～20MPa 左右，根据实际燃烧工况，调整煤水比，维持给水流量稳定，特别注意调整蒸汽参数稳定，防止因低汽温导致汽轮机应力大跳闸。

2.一台汽泵跳闸，电泵启动不成功2.1确认跳闸给水泵出口阀联锁关闭正常，立即增加运行汽泵出力（汽泵转速≤5700转/分，流量≤1003t/h），确认锅炉“省前流量”短时下降后立即回升，防止省煤器前流量低MFT发生，维持燃烧率（给煤量）在300MW左右，保持4台磨煤机运行并投入下层运行制粉系统对应的油层稳燃。