目前，我國電站鍋爐風機，特別是一次風機在運行中普遍存在耗能高、噪音大的問題。華北電網已有多家電廠在已建機組和新建機組離心式一次風機上應用變頻調速器。風機變速調節后，風機耗功降低、運行效率提高、廠用電率降低，節能效果顯著，但有些改造項目出現新的問題：如在機組大負荷時發生“搶風”現象；一次風機電機前側軸承過熱、損壞；一次風機RB時造成變頻器過負荷保護動作繼而導致機組MFT 動作，嚴重影響了風機及鍋爐的安全、經濟運行。 針對一次風機RB的思考：相同的一次風機，為什么采用入口擋板調節時一次風機RB成功實現了，而變頻調速改造后一次風機RB卻失敗了？如何抑制RB后一次風壓大幅下跌？如何控制RB后汽溫急劇下降？機組RB時采用定壓方式好還是滑壓方式好？ 一、機組快速甩負荷的含義 機組快速甩負荷（RB或RunBack）的含義：機組的主要輔機，如一次風機、送風機、引風機、空氣預熱器及鍋爐汽動給水泵、爐水循環泵等，有一臺發生故障時，協調控制系統（CCS）快速發出，按一定幅度減少機組實際負荷的指令。通過鍋爐、汽機主控制器分別對燃燒、給水、汽溫以及汽機DEH等控制調節系統進行調整，使機組的負荷及相關參數最終達到單臺輔機的能力工況，以保證安全運行。 RB屬機組的安全功能之一，為實現RB功能，要求CCS和BMS 兩大控制系統協調動作。除一次風機的RB指令由BMS本身發出之外，其余的RB指令均由CCS發出，RB的邏輯示意圖見圖1。 RB模塊根據其內部設定的降負荷速率及目標負荷指令動作，鍋爐負荷按預定的速率降低，燃料量的減少除由燃料調節器調節外，還由BMS系統按一定邏輯停相應的給煤（粉）機，或投相應的油槍共同配合完成。RB過程中，機前壓力由汽機自動控制。當BM S 接受RB指令后，首先發出報警信號并送出數據記錄（DL）信號到數據采集系統（DAS）。與此同時，停掉最上面一層運行的磨煤機。接著，由CCS降低各運行層給煤機轉速，在F層煤粉停掉10s后，如RB命令繼續存在，則BMS停止E層磨煤機，而CCS繼續降低給煤機轉速。10s過后，如RB指令仍然存在，則BMS將D層磨煤機停掉，最后保留A、B、C三層磨煤機運行。 單臺送、引風機事故跳閘后，同側的引、送風機通過聯鎖而自動跳閘停運。 若D、E、F三層磨煤機停掉后RB指令依然存在，則表明另一臺功能相同的輔機亦出故障，其結果導至MFT動作。 二、一次風機變速調速時實現RB功能 能否實現一次風機RB功能，需考慮以下兩點因素。 1．一次風機及其系統設備特性 （1）單臺一次風機的參數和裕度 大型機組，單臺一次風機一般按50%機組負荷設計。設計容量越大，對實現一次風機RB功能越有利，但對節能不利。風機設計裕度過大，會造成一次風機單耗過大，特別是采取擋板調節時，大量能量白白浪費在風機節流損失上；即使采取變頻調速，選用過大的壓頭和流量裕度，也會造成低負荷時，風機運行在風機性能曲線最高點的左側，導致風機并聯困難，兩臺風機發生“搶風”現象。單臺一次風機帶負荷能力還應從減少空氣預熱器漏風；改進一次風系統管道和風門；完善熱控聯鎖保護邏輯幾方面入手，采取對策。 （2）系統漏風 采用正壓直吹式制粉系統的電廠，普遍反映一次風機RB成功得不多，單臺一次風機帶負荷能力不足，常導致全部磨煤機跳閘或MFT動作。究其原因，往往不是選型小，而是系統漏風嚴重，這是問題的根本原因所在。一次風機RB過程中，單臺一次風機運行時，負荷逐漸降低，空氣預熱器（下稱空預器）漏風會不斷增大；運行磨煤機臺數系統切換過程中，一次風系統管網阻力發生變化，一次風走捷徑，通過兩臺空預器及一次風聯絡門旁路大量的風量，跳閘風機入口反竄出大量漏風。 ①一次風管道漏風 對一次風管道中的人孔、法蘭等處進行查漏，消除漏點，減少漏風量。必要時對制粉系統進行打壓、煙霧彈查漏。 ②空預器漏風 影響空預器漏風的因素有一次風壓、煙氣溫度、制造工藝等。 空預器漏風率與一次風漏風率屬不同概念，前者是指一、二次風總的漏風情況，三分倉回轉式空預器，其設計漏風率一般為6%～10%。其中一次風漏風量占總漏風量的絕大部分，高達80% 以上。低負荷時一次風漏風率占總一次風量的30%～40% ，或更高。 空預器的漏風率作為機組達標投產的一項主要考核指標，在投產初期，一般都能達到。而在機組長周期運行中，則普遍存在漏風率超標現象。空預器密封間隙增大與空預器低溫腐蝕以及轉子變形、密封片磨損等因素密切相關。 隨著機組負荷的不斷降低，一次風系統漏風率呈增加趨勢；相同負荷下一次風漏風率與運行方式有關，如運行一次風風壓、磨煤機運行臺數等因素。 空預器堵灰會增加一次風系統管網阻力，限制風機的出力。 （3）未投運磨煤機 RB邏輯中沒有考慮未投運磨煤機的通風情況，僅跳閘上層運行磨煤機，只保留運行磨煤機中下層2～3臺磨煤 1）一次風機出、入口門 風機出、入口門嚴密性差；一臺風機運行，另一臺停運搶修或啟動時風機反轉，造成風機啟動困難。在一次風機采用變頻調速時，此現象更突出。為消除此不利因素，建議一次風機出口加裝氣動嚴密速斷門或止回門。 風機出、入口門關閉時間長：如某600MW機組一次風機出口、入口擋板關閉時間長，分別為65s、95s，事故跳閘的一次風機停運中，從風機入口反竄大量漏風。 將一次風機出口擋板改為氣動速關門，而且必須關閉嚴密。這是保證一次風壓迅速恢復正常，一次風機變頻器不跳閘的最有效手段。 風機出口截止門邏輯中，應設計為“風機跳閘應無延時聯鎖關，風機啟動時不聯鎖開”。有利于風機跳閘和并列時防止反竄漏風現象發生。 防止反竄漏風的另一項措施是跳閘風機出口的調溫風門在RB觸發后聯鎖關閉，減少一次風回流。 2）空預器的一次風機側進、出口擋板 有經驗的運行人員，在發生一次風機RB情況下，如若一次風壓降得太低，適時將跳閘側的煙道上空預器的一次風機側進、出口擋板關閉，盡快地建立一次風壓，維持爐內正常燃燒，可以有效地防止鍋爐滅火。因此“空預器運行時一次風機側進出口擋板禁關”這一條是不可取的，應設計為“關允許可操作”，以為運行調節提供方便和手段。 3）冷一次風管道及其聯絡門 此聯絡風門建議在兩臺風機運行時，處于嚴密全關位；RB邏輯中，應設計有聯鎖關風門的邏輯。一次風機RB成功后，再根據需要考慮是否打開。現在已有許多新建機組業已取消一次風機出口聯絡風道及聯絡風門。對于托可托電廠一期600MW機組一次風機出口設計有聯絡風道但沒有設計聯絡風門，在其對一次風機變頻改造后存在隱患，建議增加一次風聯絡風門，機組啟動時在全關位，機組一次風機RB后待一次風壓穩定后，根據停運一次風機側空預器排煙溫度情況打開此門對空預器進行冷卻。 1）一次風機出、入口門 風機出、入口門嚴密性差；一臺風機運行，另一臺停運搶修或啟動時風機反轉，造成風機啟動困難。在一次風機采用變頻調速時，此現象更突出。為消除此不利因素，建議一次風機出口加裝氣動嚴密速斷門或止回門。 風機出、入口門關閉時間長：如某600MW機組一次風機出口、入口擋板關閉時間長，分別為65s、95s，事故跳閘的一次風機停運中，從風機入口反竄大量漏風。 將一次風機出口擋板改為氣動速關門，而且必須關閉嚴密。這是保證一次風壓迅速恢復正常，一次風機變頻器不跳閘的最有效手段。 風機出口截止門邏輯中，應設計為“風機跳閘應無延時聯鎖關，風機啟動時不聯鎖開”。有利于風機跳閘和并列時防止反竄漏風現象發生。 防止反竄漏風的另一項措施是跳閘風機出口的調溫風門在RB觸發后聯鎖關閉，減少一次風回流。 2）空預器的一次風機側進、出口擋板 有經驗的運行人員，在發生一次風機RB情況下，如若一次風壓降得太低，適時將跳閘側的煙道上空預器的一次風機側進、出口擋板關閉，盡快地建立一次風壓，維持爐內正常燃燒，可以有效地防止鍋爐滅火。因此“空預器運行時一次風機側進出口擋板禁關”這一條是不可取的，應設計為“關允許可操作”，以為運行調節提供方便和手段。 3）冷一次風管道及其聯絡門 此聯絡風門建議在兩臺風機運行時，處于嚴密全關位；RB邏輯中，應設計有聯鎖關風門的邏輯。一次風機RB成功后，再根據需要考慮是否打開。現在已有許多新建機組業已取消一次風機出口聯絡風道及聯絡風門。對于托可托電廠一期600MW機組一次風機出口設計有聯絡風道但沒有設計聯絡風門，在其對一次風機變頻改造后存在隱患，建議增加一次風聯絡風門，機組啟動時在全關位，機組一次風機RB后待一次風壓穩定后，根據停運一次風機側空預器排煙溫度情況打開此門對空預器進行冷卻。 目前設計RB邏輯中保留的運行磨煤機，沒有考慮隔層燃燒情況，修改為“保留運行磨煤機中下層相鄰煤層”對燃燒穩定更為有利，某些煤層組合隔層燃燒時（如A、C、D、E、F煤層滿負荷運行，RB時，相繼F、E、A煤層跳閘，只保留C、D煤層），也有抑制汽溫急劇下降的作用。 所以RB邏輯中若設計有自動投油助燃邏輯（其原因在于單臺一次風機不能帶兩臺磨運行），則既保證一層磨煤機的燃燒穩定，同時又可以防止全爐膛MFT動作，即在任一臺一次風機跳閘后，可立即自動投入油槍助燃。 1）一次風壓控制 一次風機自動調節的一次風壓指空預器后熱一次風母管壓力。控制一次風壓定值是，鍋爐負荷或運行中單臺磨煤機最大煤量的函數關系，隨著鍋爐負荷或煤量增大而增大。壓力定值由于制粉系統阻力不同而變化，最小定值一般比制粉系統設計阻力大1 kPa，減少了一次風機的電耗及空預器的一次風漏風；通過運行優化，降低一次風壓，一次風系統漏風率有所降低，空預器漏風率呈下降趨勢。 高值則是以磨煤機風量和風溫調節門有調節裕度，磨煤機及其管道不堵煤不積粉為原則所對應的風壓。 FSSS系統的邏輯修改：在RB發生的情況下，延時聯鎖跳所有的未啟動的磨煤機并且聯鎖關所有未啟動磨煤機的進出口風門，這樣可以防止風量從停運的磨煤機中流失、一次風壓降低。或者當任一臺一次風機跳閘及對應磨煤機O FF 信號均存在時，關閉對應磨煤機冷、熱風調節擋板，這樣可以防止風量從停運的磨煤機中流失。 2）提高一次風系統穩定性 磨煤機一次風量低時，原跳磨煤機的邏輯改為跳給煤機，或者取消風量低保護，防止因風量測量管堵粉保護誤動，提高系統穩定性。一次風與爐膛差壓低低時，原一個邏輯開關動作跳所有磨煤機，宜改為一次風與爐膛差壓低三取二信號與該磨煤機風量低相“與”后跳磨煤機，提高了可靠性。 （2）汽溫控制回路 RB邏輯設計為在很短時間內，切除上層磨煤機，燃料量驟降，導致燃燒強度降低和燃燒中心下移，引起汽溫、汽壓的急劇下跌。大多數電廠RB時，主汽溫度急劇下降20～30℃，若減溫水未及時切掉，主汽溫度甚至跌到480℃，嚴重威脅著機組的安全運行。因此這種情況下可以在主、再汽溫的控制邏輯中加入RB觸發信號的脈沖信號，直接強關（適當延時）汽溫調節門。是否聯鎖關閉減溫水電動門則根據現場實際情況而定。控制得當RB時過熱汽溫控制在520℃左右。 RB邏輯設計有，當RB觸發時聯鎖停止鍋爐本體吹灰器（特別是爐膛吹灰器）；聯鎖關調門前后隔離閥，減少漏流等措施對汽溫控制也是有利的。 （3）壓力控制回路 RB觸發后，機組從協調控制方式自動切換至機跟爐協調方式或機跟隨方式，汽機調節主汽壓力。壓力控制方式有定壓、滑壓兩種。RB工況時，若采取定壓方式則存在鍋爐熱容量驟減、定值較高的情況。此時汽機調門勢必關得過小，同時可能造成汽壓過高，鍋爐上水困難，機組有可能因汽包水位低而M FT 動作，影響機組安全和經濟性。 滑壓運行相對于定壓方式而言，相同目標負荷下可以使主汽溫不至于下降太多。所以大多數電廠，RB工況采用滑壓方式。但RB時滑壓曲線壓力不可降得太低，否則會造成汽機主調門關得緩慢，RB過程延長；同時壓力變化過大，會造成由于汽包壓力波動而引起的水位波動及虛假水位現象，不利于機組的安全運行。 RB發生后，CCS若切至汽機跟隨方式運行，主汽壓由調門控制，同時負荷的下降速度受調門動作的影響很大，這就要求在RB過程中主汽壓設定值的降壓速率要與爐側燃燒特性一致。由于鍋爐蓄熱量大，RB剛開始一段時間內，負荷下降緩慢，主汽壓下降較少，隨后，由于燃料大幅度減少的作用，主汽壓大幅度下降，調門快速關閉以維持汽壓，這樣容易造成負荷的過調。 建議RB后聯鎖將運行方式切至機跟爐協調方式，這樣對穩定負荷有利。但對于熱電廠建議采用機跟隨方式，RB過程是否結束應以鍋爐指令下降到目標值為準，而不能以機組有功功率降至目標值為標志。 分析一次風機RB失敗原因得出，當從ECR工況被迫迅速調整為50% 能量工況時，鍋爐蒸發量大大減少，汽包壓力渡過其慣性時間（約10s）后迅速下降，由于下降速率過大，使水位產生動態擴容現象，從而造成水位高保護動作。因此，實現該RB工況的關鍵點就是必須限制汽包壓力降速率在一個合理安全的范圍內。由于汽包壓力與主汽壓力存在單值對應關系，限制了主汽壓降的速率。經過對ECR 工況附近水位動態擴容分析計算，以及運行經驗數據表明，當主汽壓降速率不大于1MPa/min 時，水位動態擴容較弱，其虛假水位幅量較小。 滑壓速率不大于0.5MPa/min 時，對于300MV和600MV機組RB滑壓曲線降壓幅度一般設為16.5～14.5M Pa。 （4）輔機控制回路 當單側輔機故障跳閘后，聯鎖跳掉同側某些輔機，以保證機組參數的相對穩定。 增加必要的超馳控制和前饋控制。RB觸發初期，控制量偏差大，導致調節品質惡化，也會引發運行工況的惡化，甚至跳機。增加必要的超馳控制和前饋控制，抑制調節量和設定值的偏差增大趨勢，有助于閉環調節品質。如果僅依靠偏差進行調節，勢必由于受調節器速度的限制，執行機構來不及動作，引起RB初期運行工況的不穩定；在快速減燃料的同時，采取適當的前饋量，確保負荷、煤量、水量、風量等的迅速平衡。 根據調節對象執行機構的響應時間來確定選用PID調節還是超馳（或OVATION平衡塊的指令疊加）調節等手段。對于一次風機如果采用入口調節擋板調節，其全行程時間長，一般在60～90s，響應時間較長，采用跳閘風機指令疊加在運行風機上，并按一定速率釋放至執行機構，實踐證明此法行之有效、可靠；而對于采用雙級動葉調節或變頻調節的一次風機，其全行程時間長，一般在10～15 s，響應時間較快，若采用指令疊加的平衡塊調節，可能導致一次風機調節機構動作過快而導致電機過流保護動作。因此一次風機雙級動葉調節或變頻調節時，一次風壓偏差宜采用PID調節器控制。 為有效防止一次風機RB電機和變頻器過流或過載保護動作，設計電機或變頻器超電流閉鎖增輸出指令邏輯也切實可行。由于一次風系統阻力不同，其出力也不盡相同，因此根椐單臺風機帶50% 負荷出力試驗來確定擋板或動葉開度和轉速來限制一次風機調節指令上限的方法不夠科學。 （5）其他 RB速率的確定：RB速率確定了鍋爐減燃料的速度，過快或過慢都會造成機組參數的不穩定。應根據不同輔機情況采取相應的速率。對于一次風機RB速率比其他輔機要大些。RB實際過程時間，一般300MV機組在3～4min，600MV機組在5～6min后趨于穩定。 RB發生過程中，由于大部分過程參數波動較大，控制系統應屏蔽迫升、迫降功能，解除氧量自動，短時保持屏蔽壓力、送風量、爐膛壓力、汽包水位、氧量等偏差大強切手動MRE 邏輯，以免增加系統的不穩定性。 減少執行機構的死區：輔機調節動葉或導葉開度和負荷的變化率，如某300MV電廠一次風機額定負荷時，入口導葉開度僅為30% ，則每10MV負荷變化，導葉變化為1% ，而執行機構的死區為2% ，導致一次風壓反應慢，波動大。可以通過調整侍服機構和執行機構調節范圍（重新確定全開位），提高反應靈敏度，從而提高調節品質。　　 三、結論和建議 1．對一次風機進行節能降耗變頻調速改造時，須對一次風機及其系統進行必要的改進，以適應變頻調速時實現RB功能的需要；前彎型式一次風機不適宜進行變頻改造。 2．減少空氣預熱器漏風；一次風機出口門改為嚴密性強的氣動快關門和取消一次風機出口冷風聯絡管道（或關嚴其聯絡門）是實現一次風機RB功能的重要措施。 3．根據一次風機調節執行機構的響應時間來確定選用PID調節還是超馳（或OVATION平衡塊的指令疊加）調節等手段。 4．完善一次風系統風門熱控聯鎖保護邏輯；避免一次風量從停運一次風機入口反竄；防止一次風機變頻器保護動作是實現一次風機RB功能的主要措施。