张 彪，周 慧，岳 良

（1.国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077；2.文华学院，湖北 武汉 430074）

0 引言

RB试验是指当机组发生部分主要辅机故障跳闸，机组最大理论出力低于当前实际负荷时，机组协调控制系统（CCS）将机组负荷快速降到所有辅机实际所能达到的相应出力，并能控制机组参数在允许范围内保持机组继续运行。RB试验是协调控制系统乃至整个热工控制系统在调试及运行过程中的一个综合性项目，是对机组故障工况下运行能力及对控制系统性能的检验。RB类型可分为风机跳闸RB、燃料跳闸RB及给水泵跳闸RB，其中以燃料跳闸类中的一次风机RB及给水泵RB的试验难度最大[1]、[2]。

本文总结了两台国产典型超临界机组的RB试验，从机组设备特点、控制策略、试验过程、试验数据、问题的分析及处理等方面作了分析比较。项目1为配置3台双进双出磨煤机的350 MW超临界机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司制造；项目2为配置中速磨正压直吹制粉系统的660 MW超临界机组，锅炉由东方锅炉厂有限公司制造。

1 RB控制策略分析

目前，多数大型超临界直流机组采用以锅炉跟随为基础的协调控制，锅炉主控滑压控制主汽压力，汽机主控主调机组功率。水煤比控制采用水跟煤的控制策略，水煤比粗调中间温度，锅炉一、二级减温控制实现主汽温度的细调[3]、[4]。

1.1 负荷管理控制

RB工况时，机组自动转入汽机跟随模式（TF），主汽压力根据预先设置好的滑压曲线实行闭环控制，功率开环控制。RB目标负荷理论上对应的是单台辅机的最大出力负荷，而实际上也是由剩余燃料量产生的热负荷决定的，控制策略上由锅炉主控目标指令生成逻辑实现。

项目1中的锅炉主控指令综合了煤质的变化因素，即锅炉主控指令=（当前锅炉主控指令/当前功率）*单台辅机最大出力负荷，且不同的RB类型对应不同的锅炉主控指令变化速率。项目2中的锅炉主控指令直接由单台辅机最大出力线性对应求得，没有考虑煤质因素，试验结果也证实了在动态过程中水煤比失调较为严重，见后文分析。

1.2 主汽压力控制

如上述，RB目标负荷由剩余燃料量产生的热负荷决定，而主汽压力由汽机主控控制。因此，主汽压力的动态变化过程决定了功率的变化过程。主汽压力的控制方式分为定压控制、滑压控制和定-滑压控制等方式。定压方式减负荷时，优点在于汽机调门可持续关闭降低负荷，主蒸汽流量逐步减小，充分利用了锅炉的蓄热能力，有利于主汽温度的稳定；缺点是机组负荷与主汽压力不匹配，经济性差，且给水泵RB时可能导致锅炉上水困难。滑压方式减负荷时，优点在于汽轮机调门开度较大，利于汽轮机的安全运行；缺点在于机组功率下降缓慢（特别在无汽机调门禁开逻辑时，负荷容易反调），待锅炉蓄热释放完毕之后，物料不平衡的矛盾开始显露，表现在过热度波动大、主再热汽温下降过快而危及汽轮机安全。

项目1中采用了滑压降负荷方式，设置了偏小的滑压速率，增加了汽机调门禁开逻辑，优化整定了汽机主控调压PID参数，使得降负荷过程中尽量与汽机阀门特性曲线大致匹配，综合了定、滑压降负荷的优点，减少机组在高风险工况的时间，维持了机组主要参数的稳定。项目2采用滑压降负荷方式，未设计调门禁开逻辑，滑压设定值下降较快，使得负荷一度反调，试验时间延长，机组参数波动较大。

1.3 水煤比及过热汽温控制

从静态角度分析，RB目标负荷对应一定的给水量、风量及燃料量，此静态关系可根据机组实际情况进行设置。从动态机理分析角度，RB过程中，锅炉各物料动态不平衡，单台辅机跳闸后，理论上给水量及燃料量可一步降到位，但考虑到锅炉的蓄热，机组负荷不可能一步降到位。如何释放并充分利用锅炉的蓄热，实际上是影响RB试验品质的核心问题，而锅炉主汽温受到水煤比及汽机调门的综合影响[5]。因此，需要设置合理的水、煤的调节速率，用以匹配锅炉蓄热释放速率（表现为汽机调门动作速率）。对于作为过热汽温粗调手段的过热度而言，给水量对其影响较为快速，RB工况时根据给水调节特性设置合理的给水调节速率以保持过热度的稳定；RB工况下一般切除锅炉上层燃料，因此汽机调门及燃料的变化对主汽温的先期影响较为快速，而后才会受到过热度的影响。

项目1中采用RB发生时，快降燃料慢降给水的原则，保证过热度的相对稳定，并配合汽机调门的前期快速动作，使主汽温也保持了相对稳定。

2 RB试验分析

2.1 一次风机RB试验

项目1机组负荷315 MW，主汽压力22.8 MPa，DEH在单阀控制方式，两台一次风机在变频自动控制方式，3台磨煤机在运行状态。试验开始后，锅炉主控切为手动状态，机组进入TF（汽机跟随）控制方式，汽机主控根据滑压曲线，以0.5 MPa/min的速率自动调节汽机调门进行降压、降负荷，目标负荷230 MW。RB触发时，切除一台磨煤机，10 s后切除半台磨煤机，并投油助燃，给水控制根据实际燃料量进行自动跟踪。

表1 项目1一次风机RB试验数据表Tab.1 Primary air fan RB test data of project 1

图1 项目1一次风机RB试验曲线Fig.1 Primary air fan RB test figures of project 1

由表1数据及图1曲线分析可知，减小主汽压力的滑压速率有利于汽温的稳定，且机组负荷平稳下降（试验时间约6 min），试验结束后能够快速恢复工况。动态过程中水煤配比合适，过热度波动幅度较小。

项目2机组负荷620 MW，主汽压力24.3 Mpa，DEH在单阀控制方式，两台一次风机动叶在自动控制方式，5台中速磨运行。试验开始后，锅炉主控切为手动状态，机组进入TF（汽机跟随）控制方式，汽机主控根据滑压曲线，以1.4 MPa/min的速率自动调节汽机调门进行降压、降负荷，目标负荷300 MW。RB触发时，由于单台一次风机跳闸已经相当于切除了部分燃料，而后又迅速切除两台磨煤机（间隔3 s），加之锅炉采用易燃的褐煤，导致锅炉燃烧不稳，炉膛负压大幅波动，致使锅炉炉膛负压低MFT动作，试验失败。而后，将切除两台磨煤机的时间间隔修改为8 s，再次试验时合格。

表2 项目2一次风机RB试验数据表Tab.2 Primary air fan RB test data of project 2

图2 项目2一次风机RB试验曲线Fig.2 Primary air fan RB test figures of project 2

由表2数据及图2曲线分析可知，由于采用了较大的滑压速率，功率下降较慢，且一度反调，试验持续时间较长（约20 min）；切除的一次风机及磨煤机间隔仍较短，锅炉燃烧不稳，炉膛负压在-1327 Pa～1503 Pa之间波动；试验过程中动态水煤比失调，试验初期给水跟随煤量迅速下降，导致过热度上升过快；另外，试验初期时锅炉的热负荷大量减少，机组仅靠蓄热缓慢降低负荷，主汽温度应逐步降低，但试验过程中汽温不降反升，也进一步印证了水煤比失调。

2.2 汽动给水泵RB试验

项目1机组负荷315 MW，主汽压力23 MPa，DEH在顺序阀控制方式，两台汽动给水泵在自动控制方式，3台磨煤机在运行状态，机组各主要控制系统投入自动控制。试验开始后，机组进入TF模式，汽机主控根据滑压曲线，以0.5 MPa/min自动调节汽机调门进行降压、降负荷；切磨投油等连锁逻辑动作正确；动态水煤比配比合适，各主参数相对稳定；试验持续约5 min，机组较快速地脱离危险工况。

表3 项目1汽动给水泵RB试验数据表Tab.3 Feed water pump RB test data of project 1

图3 项目1汽动给水泵RB试验曲线Fig.3 Feed water pump RB test figures of project 1

试验开始时，一台汽泵跳闸触发RB，由于给水控制的调节特性，运行汽泵的出力会加大。试验过程中发现汽泵在高负荷段推力瓦温上升过快，易导致给水泵跳闸。因此在控制策略上加以修改，仍然采用水跟煤的控制策略，但在试验初始阶段将给水泵指令在30 s内限制为0.01%/s，避免了运行汽泵突然加大出力造成的推力瓦温上升过快的问题。

项目2机组负荷600 MW，主汽压力23.6 Mpa，DEH在单阀控制方式，两台给水泵在自动控制方式，5台中速磨运行。试验开始后，锅炉主控切为手动状态，机组进入TF（汽机跟随）控制方式，汽机主控根据滑压曲线，以1.4 MPa/min自动调节汽机调门进行降压、降负荷。

表4 项目2汽动给水泵RB试验数据表Tab.4 Feed water pump RB test data of project 2

图4 项目2汽动给水泵RB试验曲线Fig.4 Feed water pump RB test figures of project 2

RB动作时，燃料量因两台磨煤机的切除（间隔7 s）一步到位至239 t/h，给水流量立即跟随下降。初始控制策略设计为RB工况下取消过热度的对给水流量的修正作用，导致过热度在试验开始后快速上升至91℃，运行人员不得不切除运行泵的自动控制进行手动干预。后将过热度主调PID限制在±80 t/h，允许其在RB工况的前60 s内起作用，抑制了过热度的快速上升。

项目2的汽泵RB试验滑压速率设置为1.4 MPa/Min，同一次风机RB试验一致，实践证明不同辅机RB应设置不同的滑压速率。特别是汽泵RB的滑压速率应设置得较小，并在试验过程中优化汽机调压PID参数，使主汽压平缓下降，这样有助于汽机调门的持续关闭，也有助于控制给水流量的增加。

3 结论

（1）从控制角度来说，超临界直流机组为一个三输入三输出的多变量耦合系统，调节特性较为复杂。在机组试投协调及变负荷试验阶段应摸索机组的关键控制特性，如动静态水煤比、主汽压控制特性、汽机调门特性等，为RB试验作准备；从机理角度分析，锅炉蓄热为固有特性，应加以合理利用，滑压速率、调门速率、水煤比等与其息息相关，以上因素协同作用才能取得较好的试验效果。

（2）在RB动态试验之前，进行静态试验也是必要的。主要检查RB至MCS、FSSS系统的信号正确性，辅机设备的联锁动作逻辑等。

（3）RB发生时，锅炉主控设定值一般由RB目标负荷经“功煤比”生成，需注意量纲的转换，避免试验过程中出现煤量设定值的突变。由于机组协调采用水跟煤的策略，应将给水自动中的切手动条件放宽，避免试验一开始就造成给水控制切为手动。

（4）为保证试验成功及机组安全，RB发生时强制满足油枪点火条件。对侧一运行辅机频指令设置上限以避免出力过大造成执行机构卡死或设备损坏。

（5）针对配置不同制粉系统的机组，或是不同类型的辅机RB试验，应制定符合设备特点的控制策略。

[参考文献]（References）

[1]张彪,杨旭.350MW超临界机组一次风机RB试验研究[J].湖北电力,2015,39(06)：57-58,61.ZHANG biao,YANG Xu.Research on primary fan RB testofthe350 MW supercriticalunit[J].Hubei Electric Power,2015,39(06)：57-58,61.

[2]何绍赓,陈钰.国产600 MW机组一次风机RB功能的实现[J].华东电力,2004(07)：10-12.HE Shaogeng,CHEN Yu.Realization of runback(RB)function of primary air fan for domestically-made 600 MW unit[J].East China Electric Power,2004(07)：10-12.

[3]赵志丹,陈志刚,郝德锋，等.火电机组RB控制策略及其试验中应注意的问题[J].热力发电,2010,39(06)：48-50.ZHAO Zhidan,CHEN Zhigang,HAO Defeng,et al.The RB controlstrategy ofthermalpowerunitsand problems needing to pay attenting in the test[J].Thermal Power Generation,2010,39(06)：48-50.

[4]朱北恒.RB控制技术试验研究[J].中国电力,2004,(6)：67-70.ZHU Beiheng.The test and research for RB control technology[J].Electric Power,2004,(6)：67-70.

[5]朱北恒.火电厂热工自动化系统试验[M].北京：中国电力出版社，2006.ZHU Beiheng.Powerlantthermalautomation technology test[M].Beijing：China Electric Power Press,2006.