提高2×660MW 火電機組單列輔機安全性可靠性調試措施的研究

張利杰， 楊偉輝， 繆建均

（1.浙江省電力建設有限公司，浙江 寧波 315000；2.杭州意能電力技術有限公司，浙江 杭州 311200）

火電機組采用單列輔機布置，能降低工程前期投資、簡化風煙系統、減少維修保養。而且在雙列布置工作場景時，不會出現兩個排風扇同時運行出現的“搶風”問題，也可以防止兩個機組同時運行所造成的危險。

在常規工況下，其操作簡單、靈活、調節量少。其不利之處在于，無論哪一種輔助設備出現了問題，都會引起MFT現象，從而導致整個系統的停機。單列輔助設備雖然優勢眾多，但還是存在一定的弊端，與雙列輔助設備相比，它的可靠性偏低［1］。一次風機、送風機、引風機和空氣預熱器失去了RB的迅速減載作用，只保持了磨煤機的斷開RB功能。因此，對儀器的可靠性提出了更高標準的要求。

1 660MW機組單列輔機系統簡介

某電廠鍋爐采用DG1994/29.3-Ⅱ13型直流爐，其具備如下特征。制粉系統是一次風直吹吹風式系統，基本功率為中速磨冷一次風，每臺鍋爐都配備相應的中速磨煤機，平均每臺裝置都會配備6臺。鍋爐后豎井排煙系統設置為前后排煙煙道，蒸汽溫度調節則由該煙道煙氣擋板進行調節。

鍋爐煙風系統通過實踐經驗選用單列輔機配置，鍋爐配備裝置為：一次風機、四分倉空氣預熱器、送風機、引風機和煙風系統。

2 提高安全性可靠性的具體調試措施

根據以往調試經驗，借鑒同類型布置機組，結合項目實際情況，從機務、熱控、電氣三方面提高安全性和可靠性的調試措施具體如下：

2.1 機務各項措施

單列輔機布置后對機務調試工作提出了較高的要求。在調試中需要結合現場設備安裝情況及時發現不足和隱患，并梳理現有邏輯后提出以下提高單列輔機可靠性和安全性的調試措施。

2.1.1 考慮低壓油、水、汽管道和測點布置所引起的沿程阻力和位差損失

如小機潤滑油系統母管壓力低聯鎖啟備泵的定值可根據現場情況進行向上微調，避免因備用泵啟動后供油延時、信號測量、傳送和采樣周期等引起的油壓降低至跳機值的情況發生，在系統聯鎖時應進行油泵切換，明確切換過程的最低油壓［2］。同時單列輔機相關所有油、水系統濾網應設置100%備用，并具有在線切換、清洗功能。

2.1.2 評估啟動所需各項蒸汽量，明確沖管方式

鑒于無電泵鍋爐穩壓沖管時，蒸汽用量最大的兩個用戶除氧器和汽動給水泵估算蒸汽耗量已超過啟動鍋爐額定蒸發量，如表1所示。而降壓沖管憋壓時可適當降低汽動給水泵轉速將蒸汽轉移至除氧器加熱，開臨沖門沖管時又可將除氧器蒸汽轉移至汽動給水泵提升轉速。又因穩壓沖管時給水溫度持續得不到提升，鍋爐產汽量達不到再熱器該熱負荷下的冷卻量［3］?；谝陨显蚴着_單列輔機加汽動給水泵鍋爐蒸汽沖管宜采用降壓沖管。

表1 不同吹管方式的蒸汽用量

2.1.3 優化汽源配置

（1）單臺機組運行期間，對啟動爐運行方式進行優化調整，在處于良好熱備用狀態的同時又要將燃油耗量降至較低水平。當機組跳閘后，啟動爐能立即向輔汽供汽，確保機組軸封供汽的正常；

（2）為提高機組點火初期及低負荷階段MFT后快速啟動的能力，慎重考慮MFT硬接線直接跳汽動給水泵回路的實施，可根據小機在MFT前所用汽源及鍋爐負荷綜合判斷小機跳閘條件。并摸索MFT后啟動鍋爐供氣未接上期間，利用鍋爐余壓保軸封和沖轉汽泵的可行性；

（3）冷再供小機切換閥進行定期活動試驗。在日常的操作中，四抽機為小型汽機供給蒸汽，并確保副汽機管道和冷再供汽機管道的熱后備。為了避免在常規操作中出現四次抽氣源丟失的狀況，因冷熱再供開關閥的卡滯而造成的小機切換故障，對其進行了周期性的動態測試。

2.2 輔機單列配置系統增壓風機與引風機協調控制策略

通常在設置時將增壓風機和引風機排成一排進行串聯，增壓風機增加百分之五十左右的側風道。另外，在啟動的過程中，引風機和增壓風機會對煙氣系統產生一定的干擾，所以引風機和增壓風機啟動和運行模式的選取將對機組運行的安全性和經濟性產生根本影響［4］。

2.2.1 引風機與脫硫增壓風機啟動/運行控制方案選擇

熱力系統主要設計特點有：

（1）沒有大旁路煙道；

（2）沒有GGH系統，增加了余熱回收設備。

2.2.2 增壓風機運行選擇與節能

根據環境保護相關規定，不能安裝脫硫旁路煙道，考慮到脫硫運行的需要，必須在脫硫系統啟動后方可進行爐膛吹掃和鍋爐的點火操作，通過對增壓風機增加50%通流量小旁道的方式，并在此基礎上對其進行相關改進，進而達到節約能源的目的，優化了系統的控制和運行方式［5］。

2.3 熱控軟硬件及測量措施

在單列輔助設備配置后，對設備配置方案、設備型號的選擇等提出了更高要求，其配置與邏輯控制方案也要滿足單列配置的需要，尤其是對熱控制單元的穩定性、可靠性的高標準要求，設計簡單高效的控制邏輯可以提高設備運行的可靠性并且不低于雙列布置［6］。為了適應輔助設備的單列配置對操作安全運行與控制技術的高可靠性，本文提出了如下解決方案。

2.3.1 在硬體方面

適當擴大儀器控制儀器的進口范疇，提高對國內儀器的質量要求，重點防護的測點信號要相互獨立進行取源。盡量采用三冗余配置，冗余測點的通道布置不僅要獨立卡件，也要獨立基座，防止基座失電造成全部卡件故障［7］。

冗余測點的安裝位置應合理，保證測點之間的測量誤差在允許范圍之內。風機和小機的振動信號應接入TDM系統，以方便監控和分析。通常情況下，軸承溫度測點分為兩個熱元件且均接入，即與之對應的溫度保護判定可采用（A1或A2）與（B1或B2）。

2.3.2 遵循熱工保護系統“獨立性”原則，做好保護控制設計

杜絕單點保護現象，風機油箱油位、給水泵汽輪機潤滑油/排汽/進汽等壓力開關量保護信號，然后進行輔助手段的選取，可以設置其相應的模擬量信號起到保護和監視的作用，通過增加測點或者組合判斷的方法來提升單列設備輔助系統的可靠性。風機慎重采用振動跳閘保護，特別是風機殼體振動探頭易受安裝位置與安裝質量的影響，應采用“X向振動≥跳機值且Y向振動≥報警值（某一值）”。

2.3.3 輔機軸承溫度保護優化

發電廠熱工輔機的保護通常使用軸承和電動機的檢溫度測信號，一旦檢測到的數據超出一定范圍就會啟動安全操作；但是，在溫度測量回路中因其熱電阻極易產生接合或短路等問題。圖1是機組輔機軸承溫度保護跳閘的壞信號剔除邏輯回路，如果出現軸承溫度突然升高每秒五度以上時，控制回路觸發器至1，并且剔除此保護回路，當軸承的溫度回到標準時，可以人工或自動重置觸發器。在輔助軸承失效時，由于其溫度會迅速發生改變，此時的溫度速率限制不能太低，以免護拒動造成裝置的損傷。

圖1 軸承溫度保護跳閘的懷信號剔除邏輯回路

2.3.4 輔機配套設施保護設計

原送風機、引風機、一次風機油站電機、空預器電機均為總線控制，并在設計時將兩個油泵電機指令反饋設置在同一個網段內?！斗乐闺娏ιa事故的二十五項重點要求》中并沒有明確規定總線的設備，但這種設計方法有很大的危險性，一旦發生通信中斷或者故障問題，DCS就會出現誤判，導致油泵完全停止，從而發生輔助機跳閘的危險［8］。在進行故障診斷時，建議將多余的兩個油泵和電機分配到兩個不同的網段，并給出雙冗余的指令保護方案，該方案使用了一個硬接線和一個總線的雙冗余指令，從而避免了聯啟失敗輔機跳閘問題的產生，其設備細節詳見圖2。

圖2 一次風機潤滑油泵A手操站配置

2.4 電氣各項措施

在生產過程中，三臺大型的單列風機必須同時啟動，這對設備的結構提出了很大挑戰，并且對于供電的可靠性來說增加了困難。因此，采用何種手段能夠使輔助單列設備保持原有的平衡狀態問題對整個用電系統要求更加嚴格，是必須面對的新問題。

2.4.1 輔機單列配置后，單個電機的容量得到有效增強

大概增加一倍左右，在同一個時間段，三大風機同時連續啟動，無疑會對整個中壓廠用電系統造成很大的負擔，是一個必須要重視的問題。此時需要考慮的是電機在啟動時廠用電母線電壓以及短路電流的極限水平，嚴格監視啟動前后母線電壓的變化，注意單個設備、單一機組和全廠電量平衡的協調。

2.4.2 各油站動力電源采用雙電源，電源應互為獨立

風機油站至少應分開接在MCC的A段和B段，有條件的可分別接在鍋爐MCC和保安PC，保證全廠失電時的人員及設備安全。配備雙電源的系統應進行動力電源切換試驗，且試驗在油泵運行狀態進行。雙電源切換過程中及切換后各油泵應始終運行正常且油壓無異常波動。雙電源切換試驗應各路電源均切換一次。

3 結論

目前來看，國內全部輔機單列配置特別是鍋爐輔機單列配置工程數量是非常有限的，其原因是由于輔機單列配置的可靠性問題，再加上其對機組產生的影響缺少運行的經驗以及相關設計依據，隨著單列輔機設備可靠度的提高，相應的機組故障損失會比雙列配置的小很多，輔機單列配置機組的發展速度會極大地提高。本文就2×660MW火電機組單列輔機的安全性以及可靠性提出了相應的改進措施，為相關的研究發展提供了技術支撐。