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              FCB邏輯動作解析
              發布日期:2018-09-13 來源:  瀏覽次數:

              蔡汝金

              (珠海發電廠)

              【摘 要】本文對珠海電廠FCB功能在邏輯層面進行分析講述,以供同行參考。

              【關鍵詞】MFT  FCB  RB  APCMCS  MBCFSSS  FWC  TSEQ(汽機SCS  BSEQ(鍋爐SCS OPC  FV

               

              珠海發電廠2臺火力發電機組在2000年投入商業運行時,就具備完備的FCB功能,并在服役至今的數次電網故障過程中發揮正常作用。是當時乃至今天國內為數不多的實現FCB功能的電廠之一。

              2.  FCB邏輯解析  

              2.1 FCB動作信號的觸發和復位條件

              1)在同時滿足以下2個條件時,觸發FCB動作信號:

                 機組未觸發MFT且鍋爐負荷大于額定負荷的35%。

                 主變出口開關斷開或者汽輪機已跳閘。(根據這個條件來區分,本廠FCB其實有2種:一種是自帶廠用電孤島運行;另一種是停機不停爐)

              2)在滿足以下任一條件時,FCB動作信號復位:

                 延時60秒計時結束,FCB動作信號自動復位。

                 期間發生MFT,FCB動作信號中斷復位。

              3) FCB動作信號觸發了APC、MBC、FWC、TSEQBSEQ系統內相關邏輯一系列動作。下面逐個系統進行邏輯解析.

              2.2.  FCB動作信號在APC系統中的作用

              1)在同時滿足以下4個條件時,觸發180秒的FCB操作信號:

                 機組未發生MFT。

                 給煤控制自動:即不低于2臺給煤機在自動狀態。

                 旁路控制自動:即機組高、低旁路系統無影響旁路閥自動控制的異常報警。

                 風量控制自動:即兩側或單側鍋爐送()風量在自動控制狀態。

              3分鐘的FCB操作過程中,上述條件中任何一個不滿足,則FCB操作信號中斷復位。

              2)FCB操作信號動作期間,影響了下一層次的邏輯動作,具體是:

                 對模擬量輸入(AI)信號的影響:

              a) 屏蔽參數越限報警,避免相關控制回路因參數劇烈變化導致越限報警而退出自動。屏蔽越限報警輸出的參數包括:汽包壓力、爐膛負壓、省煤器入口流量、一次風機出口壓力、凝結水流量、A(B)汽泵吸入流量、電泵吸入流量、空預器出口二次風流量。

              b) 屏蔽同一參數兩測點間偏差大報警,避免相關控制回路因參數劇烈變化導致偏差大報警而退出自動。屏蔽偏差大報警的參數包括:汽包壓力、爐膛負壓、省煤器入口流量、一次風機出口壓力、凝結水流量、主汽壓力、爐膛/風箱差壓、凝汽器水位、汽包水位、氧量、2(3)級過熱器A(B)側出()口溫度、再熱器出口溫度、A(B)側低旁出口溫度、A(B)空預器出()口溫度。

              c) 限制運行方式在同一參數的兩測點間切換,避免切換導致本已劇烈變動的參數更加難于穩定。相關參數包括:除氧器水位、汽包水位、氧量、再熱器出口溫度、A(B)側低旁出口溫度、A(B)空預器出()口溫度。

                 對指令輸出回路的影響:屏蔽指令輸出與反饋偏差大報警,避免因此觸發相應控制回路切手動。相關指令包括:A(B)汽泵轉速控制指令、給煤機給煤量控制指令、磨煤機旋轉分離器轉速控制指令、高()旁路閥位控制指令。

                 對鍋爐主控(BM)的影響:

              a) FCB過程中,退出BM自動,退出機組協調控制,進入鍋爐跟隨控制模式。

              b) FCB過程中,保持BM自動備用狀態,目的是:禁止運行人員手動操作設定BM指令,同時保障主蒸汽壓力自動設定允許。

              c) FCB結束后,退出BM自動備用狀態(由運行人員根據實際運行情況決定何時重投)。

                 對主蒸汽壓力自動設定的影響:

              a) 如果當時沒有投入主蒸汽壓力自動設定,則代替運行人員操作自動投入,主蒸汽壓力設定自動跟隨汽輪機負荷變化。

              b) 加速主蒸汽壓力自動設定的跟蹤速度:主蒸汽壓力自動設定的變化速率比正常時大三倍以上,且取消一階延時限制。

                 對燃料量控制的影響:

              a) 對煤量控制的影響:退出煤量主控自動,將煤量指令設為40%,取消風量對煤量的制約關系。

              b) 對燃油控制的影響:退出自動和自動備用狀態;FCB動作后,30秒內不允許運行手動設定燃油控制閥開度。

                 對風量控制的影響:氧量控制切手動,屏蔽氧量對送風量控制的影響,取消煤量對風量的制約關系,確保FCB期間引風機控制指令高限值為最大(100%)。

                 對高壓旁路控制的影響:

              a) FCB觸發后,高旁閥快開5秒(相應地,高旁減溫水閥維持100%指令5秒);之后,直到主蒸汽壓力實測值已經不高于(設定值+0.3MPa)時,快開指令復位,然后恢復正??刂?。

              b) FCB觸發后,高旁閥指令低限值由%0切為18%,并按一定的速率增長到50%;FCB結束后恢復0%。

              c) FCB期間,主蒸汽壓力測點出現異?;蛘吒吲蚤y出口溫度測點出現異常,不影響高旁及其減溫水閥的自動控制。

                 對低壓旁路控制的影響:

              a)  FCB觸發后,低旁閥快開1秒;之后,直到再熱器出口壓力實測值已經不高于(設定值+0.2MPa)時,快開指令復位,然后恢復正??刂?;相應地,低旁減溫水閥維持100%指令5秒,之后恢復正??刂?。

              b)   FCB觸發后,低旁閥指令低限值由%0切為8%,并按一定的速率增長到50%;FCB結束后恢復0%。

              c)   FCB觸發后10秒內:取消蒸汽流量對低旁控制壓力設定值影響的限制速率,加快反應速度;低旁控制壓力設定值低限由0.8提高到1.6Mpa);降低蒸汽流量對低旁控制壓力設定值影響的幅度,維持壓力穩定。

              d)   FCB觸發后30秒內:低旁控制的比例系數放大1.5倍,加快控制反應速度。

              e)   FCB期間,再熱器出口壓力測點出現異?;蛘叩团蚤y出口溫度點出現異常,不影響低旁及其減溫水閥的自動控制。

               

                 對鍋爐給水控制的影響:

              a) 對控制方式的影響:鍋爐給水控制方式由三沖量切到單沖量模式。

              b) 對給水指令上限的影響:將給水控制指令的上限改為500t/h,FCB操作信號復位后,延時2分鐘恢復原上限(即1300t/h)。

              c) 對汽泵轉速控制比例系數的影響:正常運行時,當A(B)汽泵最小流量閥打開,則汽泵轉速控制的比例系數由1轉為0.9;FCB期間,則保持這個比例系數一直是1。

              d) 對小汽機調門控制低限的影響:正常運行時,A(B) 小汽機調門控制的低限是0%;FCB觸發時,這個低限被設為當前A(B)小汽機調門控制指令值;1秒之后,這個低限值被設為20.8%;300秒之后,這個低限值恢復0%。

              e) 對汽泵主控自動的影響:屏蔽汽泵控制指令/反饋偏差大報警,避免導致汽泵主控自動退出。

                 對汽泵最小流量閥的影響:FCB操作期間,A(B)汽泵最小流量閥指令的低限設為3%,延時2分鐘恢復到0%。

              ?   對燃燒器擺角的影響:正常情況下,鍋爐負荷影響燃燒器擺角指令有2個途徑,一是通過鍋爐負荷設置再熱器出口溫度定值,然后PID控制燃燒器擺角;二是直接在鍋爐負荷和燃燒器擺角之間建立正比例函數關系。第二個途徑的作用其實是在燃燒器擺角和鍋爐負荷之間建立一條快速反應通道,但最終消除設定值和實際值之間偏差的,是第一個途徑。FCB期間,第二個途徑的作用被取消了,而僅僅保留了第一個途徑,直到FCB結束后才恢復正常。其目的是取消快速反應,讓燃燒器擺角在FCB期間平穩過渡。

              ?   對過熱器減溫水控制的影響:這個影響的作用原理跟前一條是一樣的!總結來說就是:取消鍋爐負荷對一、二級過熱器(A/B)側減溫水控制的快速反應通道,讓減溫水控制在FCB期間平穩過渡。

              ?   對除氧器水位控制的影響:除氧器水位控制方式由三沖量切到單沖量模式。=

              ?   對除氧器壓力控制的影響:將除氧器壓力控制設定值切為0.25MPa,并在高壓旁閥打開的前提下,將除氧器壓力控制閥指令切為60%并維持三分鐘。之后,如果除氧器壓力已經接近設定值(0.25MPa),則恢復除氧器壓力自動控制,否則保持60%直到除氧器壓力接近0.25MPa或高壓旁路閥重新關閉。

              ?   屏蔽機組快速減負荷(RB)允許信號,即FCB期間不允許RB。

              2.3.  FCB動作信號在MBC系統中的作用

              1) 將磨煤機投運臺數控制切手動。

              2) 如果有不低于3臺磨組正在運行(相應給煤機正常供煤),則發出磨組跳閘指令,直到剩2臺磨組運行。本廠有A~F六臺磨組,對應自下而上的六層磨燃燒器;FCB觸發磨組跳停的優先順序是:F>E>A>B。如果跳停的磨組超過2臺,則前一臺磨組跳停后,延時3秒,再跳停后一臺磨組。

              2.4.  FCB動作信號在FWC系統中的作用

              1)A(B)小汽機總調門控制指令低限設為70%,保證FCB期間充足的給水量。

              2) 屏蔽A(B)小汽機高、低壓蒸汽壓力和汽泵出口壓力信號越限報警,避免因這些參數在FCB期間的波動劇烈影響正常的給水控制。

              3)如果A(B)小汽機高、低壓調門控制回路具備自動允許條件而未投入自動,則強制投入自動!

              2.5.  FCB動作信號在TSEQ系統中的作用

              1)對凝結水泵的影響:如果只有一臺凝結水泵在運行,馬上自啟第二臺。如果啟動第二臺凝結水泵后,凝結水泵出口壓力還偏低,則再自啟第三臺。

              2)對低壓加熱器的影響:FCB動作期間,嚴禁退出低壓加熱器水側運行。

              2.6.  FCB動作信號在BSEQ系統中的作用

              1) 對省煤器入口可動噴嘴的影響:

                 正常運行情況下,省煤器入口可動噴嘴的開度設定值與鍋爐負荷成正比例關系。FCB動作后,切斷省煤器入口可動噴嘴的開度設定值與鍋爐負荷之間的聯系,直接維持原有設定值不變,直到FCB動作結束并延后60秒,才恢復與鍋爐負荷之間的聯系。

                 正常運行情況下,省煤器入口可動噴嘴的開度設定值降低和關指令是有速率限制的。FCB動作期間,這些限制均被解除,即加快了省煤器入口可動噴嘴對流量控制需求的響應速度。

              2)FCB動作期間,禁止再熱器減溫水關斷閥自動打開。即停止對再熱器噴水減溫。

              3)對鍋爐壓力釋放閥(PCV)的影響:

                 FCB動作時,如果機組負荷大于520MW(額定負荷700MW,則會觸發7PCV同時開啟(回座的時間各有不同)!對應#1~#7PCV的開啟時間是:36秒、46秒、56秒、31秒、41秒、51秒、61秒。歸納一下就是:所有PCV打開31秒后,關第一個;之后每隔5秒關一個,直到全部關閉!

                 所有PCV依次關閉的順序是:#4,#1,#5,#2,#6,#3,#7。而本廠PCV的安裝位置,從左到右的順序是:#3,#2,#1,#4,#5,#6,#7??偨Y來說就是:中間的首先關閉,然后依次向兩邊擴散,直到關閉最后一個PCV。

              2.7.  實現孤島運行FCBDEH控制邏輯

              1) FV動作邏輯

                 FV即是中調門快關,以迅速減小汽輪機出力達到防止汽機超速的目的。當汽輪機負荷與發電機功率差超過額定負荷的40%時,觸發FV動作,通過泄油電磁閥快速關閉全部(共4個)中調門。如果FV觸發條件一直存在,則中調門每隔10秒關閉一次,每次關閉約0.3秒后打開。

                 觸發FCB動作的主變出口開關斷開后,發電機僅僅帶廠用電負荷,必然第一時間觸發FV。

              2) OPC動作邏輯

                 OPC即是汽輪機超速控制。其觸發條件示意圖如下

                                 RPM 

              107%FCB邏輯動作解析

                                          0       30%      60%        MW

              如上圖, RPM代表汽輪機轉速,△MW代表汽輪機出力與發電機功率之差。則陰影外即為OPC動作區域。具體說明如下

              a) 當△MW<30%,汽機轉速超過107%,即3210rpm時,OPC動作。

              b) 當△MW30%60%之間時,疊加相應轉速飛升值,OPC動作。

              c) 當△MW>60%時,無論轉速是否飛升,OPC動作。

                 觸發FCB動作的主變出口開關斷開后,如果FV動作尚不足以限制汽輪機的轉速飛升,則觸發OPC動作,通過泄油電磁閥快速關閉所有高調門(共4個)和中調門(共4個)。

              3.  總結

              根據上述邏輯解析,可以看出以下FCB的控制策略:

              1)  通過以下方式來實現快速甩負荷:

                 通過OPCFV來快速降低汽輪機負荷。

                 通過PCV全開和旁路閥快開來快速釋放主蒸汽蓄能。

                 通過跳剩2臺磨組來快速降低鍋爐負荷。

                 通過保持小汽機調門和省煤器入口可動噴嘴高開度來快速補充通過PCV閥流失的工質。

                 通過保障2臺凝結水泵運行來確保足夠的凝結水流量。

              2)  通過以下方式來保障回路自動控制:

               屏蔽參數異常報警輸出。

               主動投入具備允許條件的自動模式。

               取消或放寬制約條件或因素。

              3)  通過以下方式來實現參數的穩定控制:

               根據需要切換控制模式。

               合理設置上下限制。

               屏蔽激烈變化參數的影響。

               改變參數控制響應速度:壓力參數控制加速,溫度參數控制放緩。

               先手動設定一個合適的狀態,穩定之后重新投回自動

               限制關聯設備的投退。

               限制運行人員不必要的操作。

               

              參考文獻:

              [1] 珠海電廠#1、2機組DCS系統NETMATION控制邏輯

               

              作者簡介:

              蔡汝金  珠海發電廠 熱控主任工程師  珠海市金灣區高欄港珠海發電廠(519050)

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