一起1000MW机组汽动引风机RB动作后的异常分析及改进

1设备概述

某厂#13、#14机组均采用上海锅炉厂引进ALsToM-EVT公司技术生产的1000MW超超临界直流炉,型号sG-3040/27.56-M538,为单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、四角切圆燃烧方式塔式锅炉:制粉系统采用HP1163/Dyn型中速磨煤机正压直吹式制粉系统,5台磨煤机运行带锅炉BMCR工况,1台磨备用。

风烟系统采用2台ANN-3120/1600N型动叶可调轴流送风机、2台小汽轮机驱动前导叶可调的轴流引风机(即汽动引风机)和1台备用电动引风机。每台汽动引风机各配置1台杭州汽轮机有限公司生产的HNG40/32/20单缸、单流、反动式、背压式小汽轮机(额定功率6030kw,自动调速范围3800~5916r/min),并配有独立的小机油系统、调速系统,轴加系统、与引风机连接的齿轮箱以及进汽/排汽供热管道等设备。小汽轮机正常工作汽源来自冷再、一再出口抽出蒸汽,邻炉供汽为备用汽源。如图1所示,排汽可以至除氧器、辅助蒸汽联箱、供热管网,也可以通过PCV阀向空排汽。

2汽动引风机RR控制策略简介

由于汽动引风机相关设备多、系统复杂,一旦汽动引风机跳闸,若不能及时正确处理,就有可能导致整个锅炉总燃料跳闸(MasterFuelTrip,MFT)保护动作。因此,在汽动引风机控制策略中设计了汽动引风机RB控制逻辑,并通过该逻辑自动完成相关操作。

2.1RR投入条件

(1)给水自动、一次风自动、送风自动和引风自动均已投入:

(2)RB开关投入。

2.2RR触发条件

(1)RB开关投入:

(2)负荷大于500MW时,一台汽动风机停运时。

2.3RR复位条件(以下任一条件满足RR复位)

(1)给水手动:

(2)一次风手动:

(3)送风手动:

(4)引风手动:

(5)RB手动复位。

2.4汽动引风机RR自动动作内容

(1)若"引风机联跳送风机"压板投入,该侧送风机联跳,跳闸侧的送、引风机动(静)叶、进出口挡板联关。

(2)运行侧送风机动叶开至自动上限70%:运行侧汽动引风机静叶自动开至100%,转速自动上升至5700r/min。

(3)以12s间隔按照AtFtE的顺序将运行磨煤机跳闸,剩余3台磨煤机运行,跳闸的磨煤机冷、热风隔绝门联锁关闭,磨煤机出口门联锁关闭。

(4)机组由CCs模式切为汽机跟踪(TurbineFollow,TF)模式,锅炉燃料主控自动切手动,各给煤机自动切手动,目标负荷煤量56.7×3≈170t/h,目标主汽压16.5MPa,降压速率2MPa/min。

(5)B、C磨煤机运行时,先投入B层油枪:15s后投入C层油枪。

(6)快开PCV至40%。

(7)联关汽动引风机供热电动门。

(8)RB时先超驰关闭所有减温水门30s,随后释放为自动。

(9)RB动作后,延时120s,若二次风压小于1.5kPa,从上往下依次关小S0FAI~V挡板至50%。

3B汽动引风机跳闸RB动作后的处理及异常分析

在汽动引风机调试期间,进行汽动引风机RB试验时,由于汽动引风机转速测点故障,RB未动作,手动模拟RB动作流程处理。事后未重新进行RB试验。

3.1B汽动引风机跳闸前机组工况

2017-09-24T18:00,#14机组AGC投入、CCS投入、一次调频、INFIT投入、RB投入、"引风机联跳送风机"压板投入,负荷622MW,B、C、E、F磨煤机运行,A、B送风机,A、B汽动引风机运行。

3.2B汽动引风机跳闸后处理过程

(1)18:01:21,"B汽动引风机振动大""B汽动引风机跳闸"光字牌红闪,B汽动引风机跳闸,联跳B送风机。RB动作,检查RB动作情况:A汽动引风机静叶开至100%,A汽动引风机小机向空排汽调门自动开至40%:F磨煤机联锁跳闸:过、再热器减温水关闭:自动投入B、C层大油枪:机组切至TF方式,燃料主控切手动,总煤量170t/h。

(2)18:03:40,发现RB已复位,立即手动进行RB处理。由于A汽动引风机小机转速下降较多(如图2中曲线5所示),且炉膛压力上升较快(如图2中曲线3所示),立即开大A汽动引风机小机向空排汽PCV阀开度至70%(如图2中曲线7所示),并关小A送风机动叶减小总风量,随后炉膛压力在升至最高点＋1350Pa(如图2中曲线3上b点所示)后有所下降。

(3)18:03:49,发现中间点过热度下降至22℃后即开始回升(如图2中曲线8所示),随即增加给水偏置＋300t/h,过热度仍继续上升,解给水自动,手动加水至1800t/h(如图2中曲线2上d点所示)后,中间点过热度在升至最高点60℃(如图2中曲线8上c点所示)后开始快速下降,随即减小给水量,直至过热度稳定后投入给水自动。

(4)18:15,最终负荷420MW左右,开大A汽动引风机小机向空排汽PCV阀开度反馈至95%(如图2中曲线7上e点所示),炉膛压力稳定在＋430Pa左右,A汽动引风机小机转速3800r/min左右,相关参数基本稳定。

(5)18:31,启动C电动引风机并入运行,炉膛压力恢复至正常-150Pa。随后启动B送风机并入运行,启动D磨煤机,投入CCs、INFIT系统,加负荷至650MW。

3.3RB动作后的异常分析

3.3.1RB复归原因

查历史曲线(图2),由相关的RB设计逻辑得知,当日18:01:21,B汽动引风机跳闸RB动作,至18:03:40,RB复归。当时由于A汽动引风机转速低于3800r/min(如图2中曲线5上a点所示),而该厂设计逻辑时遥控转速为3800~5916r/min,因此转速由遥控切手动(图3),导致A汽动引风机自动切至手动,造成RB复归。

由于本次RB动作时负荷比较低,未造成明显的影响。但如果在高负荷下发生该情况,有可能在RB复归时主汽压力设定值仍比较高(短时间内到不了RB目标值16.5MPa),且汽压变化速率会返回到0.3MPa/min,使主汽调门关小,造成机组工况失去稳定。

3.3.2炉膛压力异常

B汽动引风机跳闸RB动作后,A汽动引风机小机向空排汽PCV阀自动开至40%,炉膛保持正压。由于负荷下降后,A汽动引风机小机进汽压力下降,而排汽压力下降不多,A汽动引风机小机进汽调门开至100%,也无法保证其转速达到RB设计时的转速5700r/min。只有手动开大向空排汽PCV阀,降低其排汽压力,且只能提高转速至3800r/min左右。在降低总风量后,炉膛压力维持在+430Pa左右。炉膛正压会导致锅炉不严密处漏灰,污染环境,严重时可导致炉膛向外喷火,烧坏设备。

3.3.3中间点过热度异常

B汽动引风机跳闸RB动作后,由于F磨煤机联锁跳闸,运行磨煤机煤量下降(如图2中曲线6所示)以及一次风压下降(该厂一次风压根据单台磨煤机最高煤量调整),中间点过热度瞬间下降。但随后由于煤量稳定在170t/h,一次风压也趋于稳定,油枪投入,给水量下降,加上在减煤之前的存粉进入炉膛,中间点过热度快速上升。此时增加给水量,使得过热度不再上升。中间点过热度若上升较多会使水冷壁出口温度高保护动作,导致锅炉MFT。

4改进措施

4.1逻辑优化

(1)如图4所示,将汽动引风机RB情况下,遥控切手动的转速下限从3800r/min改为3000r/min:RB动作时,闭锁转速设定值与转速偏差大,遥控切手动。避免RB过早复归,影响RB后续的动作流程。

(2)快开PCV开度由40%修改为50%(考虑到若RB误动,PCV开度过大会使汽动引风机小机发生超速,未将其开度自动调至更高),若还不满足要求则切手动开大。

4.2人为干预的改进

RB动作发生后,应立即检查RB动作流程是否正常。在汽动引风机跳闸RB未动作,或RB过早复位时,应按照设计的RB动作流程进行操作。在以下参数异常时,应进行有针对性的操作。

4.2.1炉膛压力高时

(1)手动开大PCV开度,直至开足:在对外供热电动门关闭,至辅助蒸汽联箱调门关闭的情况下,可开大排汽至除氧器调门开度,尽量提高运行汽动引风机转速(但不能超过最高转速5986r/min)。

(2)在氧量及着火情况允许的情况下,适当关小运行送风机动调开度,降低总风量。但不能低于1000t/h,防止炉膛总风量低,锅炉MFT动作。

(3)在主参数基本稳定后,尽快启动电动引风机,降低炉膛压力至正常。

4.2.2中间点过热度异常时

(1)当中间点过热度>36℃,且仍有快速上升趋势时,给水增加＋100t/h偏置,且每上升5℃,重复上述操作:当过热度反向回调时,逐步将上述偏置恢复(给水偏置上限为＋500t/h)。

(2)当中间点过热度>55℃,且仍有快速上升趋势时,解除给水自动,快速增加给水流量,待过热度有下降趋势时,逐渐减小给水量。

(3)当中间点过热度<15℃,且仍有快速下降趋势时,给水减少-100t/h偏置,且每降低5℃,重复上述操作:当过热度反向回调时,逐步将上述偏置恢复(给水偏置下限为-260t/h)。

5结语

虽然机组的运行工况是随时变化的,设备的运行状态也不尽相同,但在发生类似事故时,按照设计的RB动作流程进行相应操作,在以上主要参数发生异常时,遵循本文所述操作原则,并在日常实践过程中不断摸索与总结,即可将汽动引风机跳闸对机组的影响降到最低。