RUNBACK功能设计与试验

RUNBACK功能设计与试验

浙能技术研究院郑渭建RUNBACK的概念当发生主要辅机故障跳闸时，机组不能满负荷运行，必须迅速减负荷，协调控制系统将机组负荷快速降低到机组实际所能达到的相应出力，并控制机组在允许参数范围内继续运行的过程称为RUNBACK(辅机故障减负荷也叫负荷快速返回，简称RB)；与（负荷快速切回）FCB的不同，FCB是机组发生严重故障（如与电网解列，发电机故障，汽机跳闸），机组带部分负荷或带厂用电运行或停机不停炉的运行方式RB试验是通过真实的辅机跳闸来检验机组故障下的运行能力和协调控制系统的调节性能，RB功能的实现为机组在高度自动化运行方式下提供了安全保障。22023/2/5RUNBACK主要功能设计火电厂RB功能一般包括磨煤机、送风机、引风机、一次风机、给水泵、空预器及炉水循环泵等设备的故障跳闸快速减负荷;每种辅机故障对应不同的RB速率及负荷目标值,当发生几种设备RB时,所有设备RB速率与RD（有关运行参数偏差超过允许值，同时相关的控制输出已达极限位置，不再有调节余地，对实际负荷进行迫降，使偏差回到许可范围，以缩小故障危害）速率比较,取最大者为最终减负荷速率,同理目标负荷取小，控制机组减负荷,直到新的负荷指令等于或小于单台辅机的最大承受能力;在非协调方式下,发生RB条件虽不能减机组负荷指令,但可以发出类似RB的信号给FSSS,以便切除若干层给煤机。32023/2/5不同种类RUNBACK对应的降负荷率与目标负荷不同种类RUNBACK对应的降负荷率与目标负荷（300MWW为例）

RUNBACK类型

减负荷速率

目标负荷一（二）台磨的燃料RB50%/Min240（160）MW送/引风机RB100%/Min170MW一次风机RB200%/Min150MW炉水泵RB100%/Min150MW给水泵RB（电泵不参与给水）100%/Min160MW给水泵RB（电泵参与给水）100%/Min250MW高加RB50%/Min250MW2023/2/54RUNBACK主要功能设计RB发生后，系统应始终处于全自动的状态，直至负荷稳定，RB过程结束，系统自动恢复到协调状态，接受负荷指令;在RB动作过程中，协调系统内部自动切换为汽机控制主汽压力，锅炉控制目标煤量，并根据不同的初始及目标负荷确定合理的滑压目标值，根据不同的设备确定不同的滑压速率;协调系统的闭锁功能（BI/BD，当设备工作异常时，负荷闭锁功能根据运行参数的变化方向，对实际负荷指令进行增加减少的闭锁，直到偏差回到正常范围才解除闭锁）应设置在有利于负荷与汽压平衡与稳定的方向。52023/2/5RUNBACK主要功能设计RB发生时，迫降（RUNDOWN）功能由于动作速率较快，在极端工况下容易产生附加干扰，建议在RB试验时适当屏蔽；RB目标负荷的确定应当通过设备的单侧最大出力试验获得，在最大出力基础上考虑适当余量作为目标值，最大发挥正常设备的工作能力，减少电量损失;RB过程若已接近稳定，且跳闸设备故障已排除或备用设备已启动，RB过程在40分钟后会自动复归，操作员亦可根据情况在CRT上手动复归，尽早恢复系统。62023/2/5RUNBACK主要功能设计在RB试验时发生的RD事件72023/2/5RB试验前应完成的工作

1.RB功能模拟试验在机组停运的情况下，按设计的功能依次模拟RB产生的条件，进行RB功能模拟试验;不同原因的RB发生时，DI通道应正确动作；负荷运算回路、负荷指令变化速率等RB控制参数已正确设定；协调控制系统输出至FSSS的DO通道应正确动作；FSSS跳磨煤机或给粉机的控制逻辑正确，满足技术规程的要求；82023/2/5RB试验内容RB试验过程中的跳磨安排（300MW，四台磨行）RB类型包含内容跳磨启油枪RB1高加燃料BFP+BSP不跳磨不启RB2FDIDE，D留三磨运行启BC层RB3PAFBCPBFPEAD留二磨运行启BC层2023/2/59RB试验前应完成的工作

协调控制系统内部应切换到TF（汽机跟随方式，由汽机控制主汽压力，锅炉控制机组负荷）方式运行；RB时，主汽压采用的定压/滑压方式符合设计要求，一般应切换到滑压方式运行（滑/定压运行方式：滑压运行方式时，机组的主汽压力设定值是机组负荷的函数，随负荷的变化而变化，而汽机的调门开度不变，以减少节流损失。定压运行时，主汽压力设定值由运行手动设定，机组负荷的改变需要通过改变调门的开度来实现）；滑压运行方式时，滑压的速率参数设定应根据不同RB的特点正确设定（正常时随负荷的变化速率大小而变（0.26-0.3MPa/Min）RB时一般设为0.3MPa/Min）。102023/2/5RB试验前应完成的工作

2.试验记录准备准备好机组重要参数的趋势记录：机组实际功率，机组负荷指令，主蒸汽压力，调速级压力，主蒸汽温度，再热蒸汽温度，锅炉给水流量，主蒸汽流量，汽包水位，烟气含氧量，炉膛压力，总风量，总燃料量，除氧器水位；准备好跳闸设备相关参数的趋势记录；准备好试验过程记录表格。112023/2/5RB试验前应完成的工作

3.RB动态准备试验协调控制系统在TF方式下的定值扰动试验，调节品质符合要求,参考指标：在0.6～0.8MPa定值扰动下，过渡过程衰减率Ψ=0.7～0.9、稳定时间＜6min;必要的预知性试验，以确认协调控制系统在RB工况下能正确进行控制，并调整不同RB工况下的目标负荷、降速率的设置。122023/2/5RB试验内容

在90%Pe以上负荷工况下进行RB正式试验，以考核机组和协调控制系统在RB工况下的控制能力;按设计的RB功能分项进行动态试验，如分别进行磨煤机、送风机、引风机、一次风机、给水泵等RB试验，记录各被调量的动态曲线。132023/2/5RB试验内容

1.燃料（磨煤机）故障减负荷（RB）试验根据给煤机运行台数确定系统最大带负荷能力，当超出能力一定余量后，系统触发燃料RB;磨煤机RB就是燃料RB的极端表现，一般做完一台磨跳闸RB后，还应进行两台磨的RB，作为后续试验的预知性试验;由于燃料量是经BTU修正的，且要加上燃油所能带的负荷，因此应在操作员站上显示修正后的实际带负荷能力，避免操作员误操作。142023/2/5磨煤机RB试验过程机组负荷275MW以上，4台磨煤机运行,将机组投入协调方式运行。待负荷及汽压稳定，手动跳闸一台磨煤机。光字牌报警显示“MILLTRIP”及“FUELRUNBACK”。机组负荷将自动降至240MW，“RUNBACK”报警复归。观察机组运行情况，记录各系统曲线。待机组运行稳定后，重新启动跳闸磨煤机，将负荷缓慢回升试验前位置。手动跳闸一台磨煤机，10秒后手动跳闸第二台磨煤机，机组负荷将自动降至160MW，记录各系统曲线。152023/2/5磨煤机RB试验中应注意注意监视锅炉燃烧情况，如燃烧迅速恶化应手动MFT。监视汽包水位及蒸汽温度，如有必要可手动干预，以机组能维持运行为目的。注意跳闸磨煤机相关设备是否动作（冷热风截门与调节挡板是否关闭，给煤机是否停止等），如可操作应尽快吹扫。如运行磨煤机磨碗差压过高，运行不稳定，可进一步手动降低目标负荷。如主汽压力无法维持，可进一步手动降低目标负荷162023/2/5RB试验内容一台磨煤机故障跳闸时的RB过程曲线172023/2/5RB试验内容二台磨煤机故障跳闸时的RB过程曲线182023/2/5RB试验内容

2.送/引风机故障减负荷（RB）试验由于大机组一般设计同侧送/引风机联跳逻辑，因此该RB可合二为一，同理空预器跳闸也联跳同侧送、引风机，所以一般空预器RB试验也可免做;由于各台机组设计的风机容量差异很大，可根据单侧带负荷情况确定跳磨数量，RB过程中还应注意风机间的匹配关系。192023/2/5送/引风机故障减负荷（RB）试验过程机组负荷275MW以上，4台磨煤机运行，将机组投入协调方式运行。待负荷及汽压稳定，手动跳闸一台送/引风机。大屏报警显示“IDFTRIP”“FDFTRIP”及“RUNBACK”。一台磨煤机自动跳闸（按E,D顺序跳，保留3台磨运行），同侧引/送风机自动跳闸，油枪BC层自投，燃料量及总风量迅速减至50%负荷。随主汽压下降及调门关小，机组负荷将以100%/min的速率自动降至160MW，“RUNBACK”报警复归。202023/2/5送/引风机故障减负荷（RB）应注意注意送引风机电流，防止工作风机超电流保护动作(限制调节挡板的最大开度)。不能在CRT上手动停运风机。注意监视锅炉燃烧情况，如燃烧迅速恶化应手动MFT。监视汽包水位及蒸汽温度，如有必要可手动干预，以机组能维持运行为目的。注意跳闸磨煤机，待机组负荷稳定后应尽快吹扫。如运行送、引风机电流过大，可进一步手动降低目标负荷，直至降至安全电流。如主汽压力无法维持，可进一步手动降低目标负荷。212023/2/5RB试验内容

送/引风机故障跳闸时的RB过程曲线2023/2/522RB试验内容

3.一次风机故障减负荷（RB）试验一次风机RB风险较大，如果风机容量不够,有磨煤机全跳的危险（磨煤机PAF流量低延时跳磨）;应特别确认跳闸磨煤机的出口门联锁关闭逻辑，还应确认冷热风隔离档板能否及时关闭，减少风量损失;对风机出力较小的机组应适当降低目标负荷，加快降负荷速率；一般设计跳两台磨煤机，且跳磨间隔为5s。232023/2/5一次风机故障减负荷（RB）试验过程机组负荷275MW以上，4台磨煤机运行，将机组投入协调方式运行。待负荷及汽压稳定，手动跳闸一台一次风机。大屏报警显示“PAFTRIP”及“RUNBACK”。一台磨煤机自动跳闸，5秒钟后第二台磨煤机自动跳闸（按E,A,D顺序跳,油枪BC层自投），燃料量及总风量迅速减至50%负荷。随主汽压下降及调门关小，机组负荷将以200%/min的速率自动降至150MW，“RUNBACK”报警复归。242023/2/5一次风机故障减负荷（RB）试验中应注意运行一次风机电流。注意监视锅炉燃烧情况，如燃烧迅速恶化应手动MFT。监视汽包水位及蒸汽温度，如有必要可手动干预，以机组能维持运行为目的。注意跳闸磨煤机，待机组负荷稳定后应尽快吹扫。如运行一次风机电流过大，可进一步手动降低目标负荷，直至降至安全电流。如主汽压力无法维持，可进一步手动降低目标负荷。252023/2/5RB试验内容一次风机故障跳闸时的RB过程曲线262023/2/5RB试验内容

4.给水泵故障减负荷（RB）试验可分为两项试验，一项是电泵热备自启动，则目标负荷较高，电泵启动后自动投入自动，与运行汽泵迅速建立平衡关系，汽包水位基本没有变化，RB过程也相对较短，根据目标负荷情况，可以不跳磨；另一项是强制电泵自启逻辑，模拟电泵不能自启，则RB目标值进一步下降直至单台汽泵的最大容量，汽包水位下降较多，试验有一定的风险性;判断逻辑应设置3秒延时，以待电泵的自启；如试验趋势显示水位无法维持，应及时启动电泵进行补救，避免机组跳闸。2023/2/527给水泵故障减负荷（RB）试验

（电泵参与给水）机组负荷275MW以上，4台磨煤机运行。步骤如下：将机组投入协调方式运行。两台汽泵并列自动运行，将电泵投入热备用方式。待负荷及汽压稳定，手动跳闸一台汽泵,延时3S，发生RB。电泵自启动，液耦指令置为为60%，自动投入勺管自动参与给水控制。随主汽压下降及调门关小，机组负荷将以100%/min的速率自动降至250MW，“RUNBACK”报警复归。282023/2/5给水泵故障减负荷（RB）试验

应注意（电泵参与给水）电泵必须投入热备方式确认汽泵跳闸电泵自启功能正常检查电泵勺管的初始位置电泵参与给水后勺管的位置，防止电泵出水被运行汽泵压住如果水位不正常及时撤出勺管自动，手动控制电泵转速292023/2/5RB试验内容

给水泵跳闸、电泵自启时的RB过程曲线2023/2/530给水泵故障减负荷（RB）试验

过程（电泵不参与给水）机组负荷275MW以上，4台磨煤机运行，将机组投入协调方式运行。两台汽泵并列自动运行，将电泵投入旋转备用方式，操作员手动开启电泵出口旁路阀，随时准备补水。水位设定值设为+50mm。待负荷及汽压稳定，手动跳闸一台汽泵,延时3S，发生RB。一台磨煤机自动跳闸，10秒钟后第二台磨煤机跳闸（按E,A,D顺序跳,油枪BC层自投），汽包水位迅速下降，燃料量及总风量迅速减至50%负荷。312023/2/5给水泵故障减负荷（RB）试验

应注意（电泵不参与给水）应注意此过程中。若汽包水位降至-220mm，则操作员手动增加液耦指令，使电泵参与补水，以防止因汽包水位低低导致锅炉MFT，此时，试验应算失败。若操作员不需干预，而水位经一段时间后稳定并恢复正常，试验方可认为成功。为该试验能够顺利进行，应强制信号电泵运行所能带的30%负荷信号一台汽泵加电泵运行不跳磨信号汽包水位预先放在+100mm运行

322023/2/5RB试验内容

给水泵跳闸、电泵不自启时的RB过程曲线2023/2/533RB试验内容

5.炉水循环泵故障减负荷（RB）试验两台炉水循环泵并列运行，强制解除第三台泵备用自启动功能，进行试验；两台炉水泵差压低于148kpa也要发生RB

三台炉水差压低于112Kpa发生MFT炉水泵差压明显下降后，随负荷下降略有回升；判断逻辑应设置3秒延时，以待备用泵的自启；即使在试验时间以外启停炉水循环泵，均应密切注意汽包水位的变化，并防止反应过度，发生意外。342023/2/5炉水泵故障减负荷（RB）试验

过程机组负荷275MW以上，4台磨煤机运行，任意2台炉水循环泵运行,时间一天。步骤如下：将机组投入协调方式运行。待负荷及汽压稳定，将炉水循环泵备用泵自启动联锁切除，手动跳闸一台炉水循环泵。大屏报警显示“BCPTRIP”及“RUNBACK”。一台磨煤机自动跳闸，10秒钟后第二台磨煤机跳闸（按E,A,D顺序跳,油枪BC层自投），燃料量及总风量迅速减至50%负荷。随主汽压下降及调门关小，机组负荷将以100%/min的速率自动降至160MW，“RUNBACK”报警复归。352023/2/5炉水泵故障减负荷（RB）试验

应注意运行炉水循环泵电流。一台炉水泵跳闸后，注意监视运行炉水泵进出口差压，防止差压低造成MFT注意监视锅炉燃烧情况，如燃烧迅速恶化应手动MFT。监视汽包水位、压力及蒸汽温度，如有必要可手动干预，以机组能维持运行为目的。注意跳闸磨煤机，待机组负荷稳定后应尽快吹扫。如运行炉水循环泵电流过大，可进一步手动降低目标负荷，直至降至安全电流。如主汽压力无法维持，可进一步手动降低目标负荷。RB结束后，恢复炉水泵运行必须在水位稳定以后，因为恢复炉水泵运行时，水位会瞬间降至-200左右。362023/2/5RB试验内容

炉水循环泵故障减负荷（RB）试验2023/2/537RB试验内容6.高加撤出减负荷（RB）试验高加撤出时由于抽汽全部进入汽机做功，瞬间造成机组负荷增加，主汽压力增加，危及机组的正常运行。运行一般在出现此情况时采用手动拍一台磨的方式来减少锅炉产生的热量。或者通过增加BTU的输出来减少煤量根据实际需求增加高加撤出RB工况。382023/2/5高加撤出RB试验过程机组负荷275MW以上，4台磨煤机运行。步骤如下：将机组投入协调方式运行。待负荷及汽压稳定，投入高加RNBACK联锁，手动投入高加撤出试验按钮大屏报警显示“HPRNUBACK”及“RUNBACK”。机组负荷将自动以50%/min的速率降8秒钟“RUNBACK”报警复归。观察机组运行情况，记录各系统曲线。等待机组运行稳定，各参数正常，主要辅机工作正常。392023/2/5高加撤出减负荷（RB）试验应注意注意监视锅炉燃烧情况，如燃烧迅速恶化应手动MFT。监视汽包水位及蒸汽温度，如有必要可手动干预，以机组能维持运行为目的。注意跳闸磨煤机，如可操作应尽快吹扫。如运行磨煤机磨碗差压过高，运行不稳定，可进一步手动降低目标负荷。如主汽压力无法维持，可进一步手动降低目标负荷。402023/2/5RB试验内容高加撤出协调方式下的调节过程曲线412023/2/5RB试验内容高加撤出运行手动方式下的调节过程曲线422023/2/5RB试验内容高加撤出运行RB方式下的调节过程曲线432023/2/5RB试验内容RB试验过程中的跳磨安排（300MW，四台磨行）RB类型包含内容跳磨启油枪RB1高加燃料BFP+BSP不跳磨不启RB2FDIDE，D留三磨运行启BC层RB3PAFBCPBFPEAD留二磨运行启BC层2023/2/544RB试验内容

6.试验中应加强监视试验中以下参数应加强监视：主蒸汽压力、汽包水位、主/再热蒸汽温度；运行磨煤机的磨碗差压及电流；跳闸系统影响的重要参数；试验设备若未正确动作，应及时干预，如设备未联跳，油枪未自启，RB未发信，过程异常，目标异常，设备受限，系统进一步RUNDOWN等等。452023/2/5RB试验内容

注意监视锅炉燃烧情况，如燃烧迅速恶化应手动MFT；监视汽包水位及蒸汽温度，如有必要可手动干预；如运行磨煤机磨碗差压过高，运行不稳定，可进一步手动降低目标负荷。如主汽压力无法维持，可进一步手动降低目标负荷。但若发生人工干预，理论上RB应不算成功，成功的RB应是系统全自动完成的。462023/2/5AGC调节性能的改进与提高AGC的调节就是通过机组协调控制系统实现调度对发电机组有功功率的远方控制，其性能的改进与提高实质上就是协调控制系统对AGC方式适应性的改进与提高。大型燃煤机组是AGC调节的主力机组，多采用直吹式制粉系统，机组主汽压响应存在纯迟延，影响机组负荷响应速率。对于对象迟延特别大的机组，常规的控制方案无法满足AGC调度的要求，需采用针对性的改进措施。472023/2/5AGC调节性能的改进与提高1.AGC方式下机组的调节适应性

AGC方式下，AGC负荷指令频繁地连续变化，对于负荷响应纯迟延较大的机组将难以适应；直吹式机组燃料量从指令变化到煤粉进入炉膛存在较大延时，且该类机组锅炉炉膛容积大，热容量大，最终导致汽压响应的迟延；当机组处于滑压段运行时，还存在一个主汽压力变化的过程，从蒸汽流量发生变化到该变化量积累到足以使主汽压力发生有效变化还将需要更长的时间；482023/2/5AGC调节性能的改进与提高常规的协调控制方式下，为防止主汽压向反方向偏离，不得不将汽机指令作延时处理，并放宽汽压控制偏差的允许范围，机组负荷响应迟缓，汽压不受控；在AGC方式下，负荷指令变化的瞬间，汽机调门延缓动作以等待主汽压的响应，实际负荷几乎没有响应，当主汽压开始有所响应时，负荷指令可能已向反方向变化了，因此容易造成锅炉汽压等主参数发生振荡；所以在AGC方式下应使汽机控制充分利用锅炉的蓄热，否则锅炉的热惯性将对负荷调节产生负面影响。492023/2/5AGC调节性能的改进与提高常规调节方式下的协调系统调节特性

502023/2/5AGC调节性能的改进与提高2.协调系统AGC控制策略的改进建立适当的锅炉主控前馈模型或利用合适的实际微分使机组保持合适且持续的过燃度，提高汽压的响应速度和准确性；加强磨煤机一次风量的微分作用，缩短管道迟延，必要时可引入一次风压的动态支持；512023/2/5AGC调节性能的改进与提高一方面利用超前的锅炉前馈指令提供负荷响应的快速准确的热量支持；一方面由锅炉主控的PID功能完成主汽压相对设定值曲线的准确控制；可以从时间上解决了负荷与主汽压响应对热量的需求矛盾，提高了汽压的可控性，使汽机与锅炉形成协调与互补关系。适应于AGC方式，汽机调门动作的延时应尽可能短，将AGC的负荷指令直接引入汽机主控的前馈，利用锅炉蓄热使机组实际负荷快速产生响应；522023/2/5AGC调节性能的改进与提高方案改进后的系统调节特性532023/2/5AGC调节性能的改进与提高3.AGC性能的试验验证在与调度远方联调前，可在协调控制侧以模拟试验的方式验证AGC调节性能；对AGC性能就地试验一般应进行调节能力试验和负荷随动性试验：调节能力试验即类似协调系统负荷变动试验，测试系统负荷连续变化的性能；负荷随动试验是以要求的变化速率和较小的负荷变动量斜坡方式增加或减少，斜坡指令到达目标值2min后即进行反方向的变动试验，以考察系统负荷连续变化调节的能力。542023/2/5AGC调节性能的改进与提高552023/2/5负荷随动性试验过程曲线AGC试验过程与AGC相关的信号机组AGC模拟量设定值AI机组实时有功出力AO机组有功出力上限AO机组有功出力下限AO机组有功