炉水循环泵热工保护误动作分析与改进

2022-06-10吴广伟

黑龙江电力 2022年1期

关键词：循环泵旁路水箱

吴广伟

(辽宁东科电力有限公司，沈阳 110006)

0 引言

某电厂670 MW机组锅炉系超临界参数直流炉，单炉膛、四角切圆燃烧、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、Π型布置。锅炉启动系统采用带有炉水循环泵的强制循环方式[1]。

该机组在调试期间多次因炉水循环泵的控制逻辑设置不合理引发设备跳闸，进而导致机组总给水流量低低触发锅炉总燃料跳闸。因此，对炉水循环泵的跳闸过程及原因进行详细分析，并针对存在的问题提出改进措施[2]。

1 启动系统及设备

1.1 启动系统

启动系统主要由汽水分离器及进出口连接管、储水箱、炉水循环泵及相关管路、疏水扩容器以及设计容量为60%BMCR主蒸汽流量的高、低压二级串联旁路系统组成[3]。4台汽水分离器布置在锅炉上方，经汽水分离器分离出来的蒸汽进入顶棚包墙系统，然后依次流经一级过热器、二级分隔屏过热器和末级过热器，最后由主汽管道引出通过汽轮机高、低压旁路系统排入凝汽器；汽水分离器分离出的水从分离器底部排入储水箱，再经储水箱下部的炉水循环泵升压后与来自高压加热器出口的给水混合，一起输送至省煤器入口集箱和省煤器内重新参与工质循环[4]。

1.2 炉水循环泵控制逻辑

该机组采用LUVAK250-300/1型炉水循环泵。在机组启动及低负荷运行阶段，炉水循环泵可在启动系统和省煤器及炉膛水冷壁之间建立有效的循环，减少了能量损失和工质损失[5]。

炉水循环泵最初设计的主要控制逻辑如下。

保护跳闸条件(任何一个条件满足)：

1)储水箱液位低低，延时5 s；

2)负荷大于35%BMCR，延时3 s；

3)电机温度高高，延时3 s；

4)炉水循环泵出口流量低且最小流量阀未开，延时60 s；

5)炉水循环泵运行60 s后，最小流量阀和泵出口阀均未开。联锁启动条件：任意燃烧器投运时，负荷小于30%BMCR，延时3 s。

2 炉水循环泵跳闸过程分析

事件1：用主蒸汽流量定义锅炉负荷，构成炉水循环泵控制逻辑组态，引发设备跳闸。主蒸汽流量是通过流经汽轮机的蒸汽流量与流经高压旁路的蒸汽流量之和计算得到，其中高压旁路蒸汽流量是通过高压旁路阀门的开度和蒸汽压力等参数换算得来。

如图1所示，在汽轮机冲转过程中，高压旁路处于自动状态，通过自动调节高压旁路阀门开度来维持冲转压力恒定，当汽轮机转速升至2 416 r/min时，因主蒸汽压力波动增大，高压旁路阀门开度随之增大至54.31%位置，此时流经高压旁路阀门的折算蒸汽流量刚好达到35%BMCR，引发炉水循环泵突然跳闸，进而导致省煤器入口给水流量大幅度降低，触发锅炉MFT(main fuec trip)动作。

图1 主蒸汽流量定义锅炉负荷方式下机组运行曲线Fig.1 Unit operation curve under the main steam flow defines boiler load mode

事件2：用总燃料量定义锅炉负荷，构成炉水循环泵控制逻辑组态，引发设备跳闸。如图2所示，在机组升负荷阶段，为防止锅炉在干态与湿态之间频繁切换，需及时增加制粉系统的燃料量，当燃料量增加过快且达到锅炉最大连续蒸发量对应的总燃料量的35%程度时，引发炉水循环泵联锁保护动作，设备跳闸。但由于燃料在炉膛中还未充分燃烧，锅炉短时吸收不到足够的热量，锅炉尚未完成状态转换，此时炉水循环泵突然跳闸，进而导致省煤器入口给水流量大幅度降低，触发锅炉MFT动作。

图2 总燃料量定义锅炉负荷方式下机组运行曲线Fig.2 Unit operation curve under total fuel defines boiler load mode

3 控制逻辑改进

针对炉水循环泵试运过程中出现的问题，现场调试人员对炉水循环泵的控制逻辑进行了分析，改进建议如下。

1)用机组的电负荷代替锅炉负荷完成炉水循环泵控制逻辑组态。当机组具有一定电负荷时可代表锅炉具备了相应的热量，已进入干态运行模式，用此参数来联锁保护停止炉水循环泵具有可行性；但当发电机突然解列或汽轮机突然跳闸情况下，机组电负荷瞬间消失，此时联锁启动炉水循环泵是不合理的，锅炉可能仍处于干态下运行或正转态中，将引起储水箱水位的快速下降后又快速上升的剧烈变化，威胁到机组或设备的运行安全。

2)将原逻辑中负荷因素对炉水循环泵状态变化的联锁控制逻辑删除，避免特殊工况下设备的错误启动或停止，其他保护项目足以保证设备本体的运行安全。在进行锅炉湿态与干态间相互转换时，运行人员根据机组实际情况适时手动启动或停止炉水循环泵。

3)考虑到目前大多数电厂对热工自动化控制程度要求较高，特别是具有机组一键启停功能的电厂，就需要设置合理的控制逻辑来实现设备的自动控制。结合机组运行历史数据，提出使用储水箱水位与过热度的参数组合来定义锅炉状态转换的临界点，相应增加“储水箱水位大于某定值且过热度小于0 ℃，延时3 s” 联锁启动炉水循环泵以及“储水箱水位小于某定值且过热度大于5 ℃，延时3 s” 联锁停止炉水循环泵的控制逻辑，实现设备的自动控制，并在后期的试运过程中验证了控制逻辑是正确且合理的。