一种改善两炉一机火电机组引风机RB工况的系统的制作方法

一种改善两炉一机火电机组引风机rb工况的系统
技术领域
1.本实用新型涉及火电站自动控制技术领域，具体涉及一种改善两炉一机火电机组引风机rb工况的系统。


背景技术：

2.rb的功能是指运行中的辅机在出现异常和故障的情况下，机组负荷指令和燃料量快速反应，机组主要自动控制系统互相配合，将机组负荷快速稳定地降低至机组实际允许的最大出力，且保证机组的继续安全运行。现有火电机组中，大多数机组都配备两台60％额定出力(因为引风机和脱硫系统的增压风机合二为一)的引风机作为锅炉的风烟系统通流的主要动力输出，也是维持锅炉微负压状态下正常运行的重要手段。当一台引风机发生故障跳闸，失去出力能力时，机组需要以一个机组可以承受的最快速度甩掉50％负荷，退出50％的固态燃料量，并迅速恢复稳定燃烧状态。火电行业中把这个故障过程称之为引风rnuback，俗称引风机rb。而两炉一机火电机组引风机rb工况存在两种情况：一，其中一台锅炉引风机故障跳闸引发机组引风机rb，为了确保并气阀前蒸汽品质一致，另一台引风系统完好的锅炉也必须跟随引风机系统故障的锅炉，同时同速度且保证蒸汽品质，降出力至目标负荷，直至整个机组降负荷至50％额定负荷；二，两台锅炉同时各有一台引风机故障跳闸，引发整个机组引风机rb工况。
3.在两炉一机机组发生引风机rb的过程中，机组负荷控制器会自动快速甩掉多余的50％负荷；两台锅炉的燃料系统自动以相近的(与锅炉本身特性有关，目的是确保两台锅炉产生的蒸汽品质在机组正常运行允许的偏差范围之内)速率快速减掉多余的50％燃料量；同时，匹配燃料量的减少速度，同时减掉各自锅炉50％的一次风量；两台锅炉炉膛负压控制系统为了维持炉膛负压不变，各个锅炉的送风机也应快速减少50％出力。引风系统的主要作用是确保锅炉炉膛内风烟的通流动力，进而保证煤粉燃烧后的高温烟气一次通过高温过热器、低温过热器、省煤器、空预器、电除尘、脱硫系统等一系列布置在炉后的环保增效设施，让燃烧后的煤粉释放出的热量得到充分的利用，提高锅炉的热效率；同时为炉膛内煤粉燃烧后释放的热量和留下的烟灰，顺利离开炉膛提供足够的动力，从而也维持了炉膛内的压力始终在机组允许的范围之内。所以当引风系统出力的大幅度的减少，就直接影响炉膛负压的稳定。在引风机rb发生时，第一个发生变化的就是炉膛负压，炉膛负压会随着引风系统一台引风机的跳闸而突然跳崖式的降低，随着送风系统紧急跳闸一台送风机，来匹配炉膛突然失去50％通流能力的引风系统，炉膛负压会有一个短暂的下降，然后随着炉膛内因为锅炉突然降负荷而未及时撤出的多余燃料燃烧释放的热量，带来的炉膛负压临时性瞬间爬升，这个过程对引风机系统的快速响应有着极大的挑战。引风机的快速响应极有可能满足不了炉膛负压的迅速变化，而带来的结果就是机组因为炉膛负压的超限跳机。
4.其次，就体现在炉膛内燃烧的不稳定。当引风机rb的发生，燃料系统以一定的速率(根据锅炉特性设置最大速率)快速退出预先选定的运行磨组系统来适应引风机rb后的机组负荷指令，随着磨组系统的不断退出，进入炉膛内燃料的快速减少，炉膛内因为煤粉燃烧
释放的热量也越来越少，然而锅炉引风机在其少了一半出力的情况下，还得维持剧烈波动的炉膛负压在保护值以内，这样就造成炉膛内空气流动场极其不稳定，进而促使炉膛内的温度场变化剧烈，极容易造成炉膛内所有运行磨组失去着火条件而退出运行状态，最终机组因为炉膛灭火信号跳机。
5.引风机rb发生后，由于辅助燃烧的送风系统也跟随引风系统跳闸一台送风机，造成辅助炉膛燃烧的送风系统出力不足，造成大面积未燃烧充分的煤粉滞留于炉膛中，然而此时极其不稳定的空气动力场，又为煤粉滞留在锅炉尾部烟道提供了机会，随着时间的延长，尾部烟道未充分燃烧的煤粉越积越多，到达一定程度后，就会在尾部烟道瞬间爆燃，损坏锅炉尾部烟道换热区，给发电企业带来不可挽回的经济损失。
6.两炉一机母管制机组，锅炉出口蒸汽品质的一致性是制约机组安全运行的关键参数之一，当两台锅炉出口蒸汽参数偏差超过机组维持安全运行的允许值时，并气阀后的蒸汽在融合的过程中，蒸汽管道会产生剧烈震动，严重着会使蒸汽管道断裂，高温高压蒸汽外露，造成人员和设备的巨大损伤。当两炉一机机组发生引风机rb时，两台锅炉在确保机组安全的前提下，保持并气阀前蒸汽品质在允许的范围之内，从而确保机组rb工况顺利完成。然而让两台锅炉以一致的极限速度降至rb工况的目标负荷，对两台锅炉的所有辅机也是一个极限考验，对锅炉的运行人员的专业技能水平也是一个的极限考验。任何一个环节出现操作不当，都会给机组非计划停机，更甚者可能发生设备损坏或者人员的损伤，给发电企业带来不可想象的人员或者经济损失。
7.现有的两炉一机机组引风机rb方式就存在以下几个问题：
8.首先，整个机组所有辅机同时快速减少50％负荷，给运行人员带来的工作量和精神压力是显而易见的；设备的快速响应对设备材料的质量也是一个极大的考验，并且多次的快速大幅度变负荷，对设备带来的隐性损伤也是不可忽略的。
9.第二，引风机rb发生，送风系统紧急跳闸一台送风机，来匹配锅炉风烟系统损失的通流能力，然而送风系统出力能力的大幅度减少，促使炉膛内辅助煤粉燃烧的二次风量减少，造成大面积未燃烧充分的煤粉滞留于炉膛中；然而此时极其不稳定的空气动力场，又为煤粉滞留在锅炉尾部烟道提供了机会，随着时间的延长，尾部烟道未充分燃烧的煤粉越积越多，到达一定程度后，就会在尾部烟道瞬间爆燃，损坏锅炉尾部烟道换热区，给发电企业带来不可挽回的经济损失。
10.第三，引风机rb，造成炉膛负压波动剧烈，瞬间甚至可以达到锅炉极限保护值，甚至是超过极限值，造成机组非计划停机；虽说超过极限保护值的时间不长，但是频繁如此超限运行，对锅炉的材料寿命也是大大地考验。
11.最后，引风机rb发生，两台锅炉负荷同时剧烈变化给机组维持并气阀前蒸汽品质的一致性，对运行人员的业务能力是一个巨大的挑战，同时给运行人员带来的工作强度也是显而易见的，稍有不慎，轻者造成机组非计划停机，重者机组设备严重受损，给发电企业带来不可估量的经济损失。


技术实现要素：

12.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种改善两炉一机火电机组引风机rb工况的系统，能够有效解决两炉一机机组只有一台锅炉引风机出现故障而引起的引风
机rb问题，对改善两炉一机火电机组引风机rb稳定性，延长锅炉关键设备寿命，减少机组主要辅机设备因引风机rb造成非计划停机的次数，降低维护维修成本等都具有重要的意义。
13.为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
14.一种改善两炉一机火电机组引风机rb工况的系统，包括第一锅炉、第一引风母管、第一压力变送器、第一引风机、第二引风机、第二锅炉、第二引风母管、第二压力变送器、第三引风机、第四引风机、连通管、电动调节阀门和pid控制器，所述第一锅炉的出口与所述第一引风母管的一端连通，所述第一引风母管的另一端与所述第一引风机和第二引风机的输入端连通，所述第二锅炉的出口与所述第二引风母管的一端连通，所述第二引风母管的另一端与所述第三引风机和所述第四引风机的输入端连通，所述连通管的一端与所述第一引风母管连通，所述连通管的另一端与所述第二引风母管连通，所述电动调节阀门设置在所述连通管上，所述第一压力变送器和所述第二压力变送器分别设置在所述第一锅炉和所述第二锅炉上，所述pid控制器分别与所述第一压力变送器、所述第二压力变送器和所述电动调节阀门连接。
15.进一步地，所述电动调节阀门位于所述连通管的中间位置。
16.进一步地，所述连通管与所述第一引风母管的连接位置靠近所述第一锅炉的出口位置，所述连通管与所述第二引风母管的连接位置靠近所述第二锅炉的出口位置。
17.进一步地，所述第一引风机和所述第二引风机的输入端分别设置有第一阀门和第二阀门。
18.进一步地，述第三引风机和所述第四引风机的输入端分别设置有第三阀门和第四阀门。
19.进一步地，所述第一引风机、所述第二引风机、所述第三引风机和所述第四引风机的输出端均连接有烟囱。
20.进一步地，所述第一引风机、所述第二引风机、所述第三引风机和所述第四引风机共用一个所述烟囱。
21.进一步地，所述pid控制器选择ovation系统或hnics-t316。
22.一种改善两炉一机火电机组引风机rb工况的方法，应用所述的系统，当所述第一引风机、所述第二引风机、所述第三引风机和所述第四引风机中的任意一台引风机发生故障，两炉一机火电机组引风机rb触发时，包括：
23.控制剩余的三台引风机正常工作，所述pid控制器根据发生故障的引风机对应的锅炉上安装的压力变送器采集到的锅炉炉膛压力，控制调节所述连通管上的所述电动调节阀门的开度，使得发生故障的引风机对应的锅炉炉膛压力在安全波动范围内，进而使得所述第一锅炉和所述第二锅炉趋于稳定状态。
24.进一步地，两炉一机火电机组引风机rb触发之前，若机组负荷大于75％的额定负荷时，控制剩余的三台引风机将出力调至最大；
25.待所述第一锅炉和所述第二锅炉趋于稳定状态后，控制剩余的三台引风机以一定速率调至额定负荷运行。
26.进一步地，所述第一锅炉和所述第二锅炉趋于稳定状态后，继续控制剩余的三台引风机正常工作，使得机组负荷保持75％的额定负荷。
27.进一步地，所述第一锅炉和所述第二锅炉趋于稳定状态后，按照预设的负荷变化
率降低机组负荷至50％，直至与发生故障的引风机不连接的锅炉所对应的任意一台引风机安全停止，在降低机组负荷的同时，所述pid控制器根据发生故障的引风机对应的锅炉上安装的压力变送器采集到的锅炉炉膛压力，控制调节所述连通管上的所述电动调节阀门的开度，使得发生故障的引风机对应的锅炉炉膛压力在安全波动范围内，进而使得所述第一锅炉和所述第二锅炉趋于稳定状态。
28.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：当第一引风机、第二引风机、第三引风机和第四引风机中的任意一台引风机发生故障，两炉一机火电机组引风机rb触发时，控制剩余的三台引风机正常工作，pid控制器根据发生故障的引风机对应的锅炉上安装的压力变送器采集到的锅炉炉膛压力，控制调节连通管上的电动调节阀门的开度，使得发生故障的引风机对应的锅炉炉膛压力在安全波动范围内，进而使得第一锅炉和第二锅炉趋于稳定状态。两炉一机火电机组的引风机rb过程中，本实用新型提高了机组负荷指令的目标值，改善了两炉一机负荷指令下降的速率，缩短了两炉一机火电机组引风机rb过程时间，从而延缓了机组固态燃料撤出炉膛的过程。两炉一机火电机组再发生引风机rb时，机组负荷不需要迅速下降，机组所有辅机也不需要配合机组负荷迅速下降，机组的主要参数炉膛负压，主燃料量，主蒸汽压力，主蒸汽温度，主给水流量等再不需要大幅度的波动，给机组带来意想不到的损失。在本实用新型的帮助下，两炉一机火电机组引风机rb发生时，操作员只需要从容地等待引风机rb过程结束，机组工况恢复稳定。本实用新型最大程度地降低了发电企业在两炉一机火电机组引风机rb过程中设备损害的几率，减少了因为引风机rb造成机组非计划内停机的次数。间接地为发电企业创造了经济效益。在现有火电站系统硬件结构基础上，无需复杂的硬件设备改造，只需一套电动调节阀，可改善炉膛负压波动的幅度，减小了机组非停的几率，甚至大大降低，或者说杜绝了因为炉膛负压不稳定造成的炉膛内爆或者外爆等重大事故的发生。传统对两炉一机火电机组引风机rb的发生只能借助于机组协调控制系统快速响应机组负荷的快速变化。而本实用新型在两炉一机火电机组发生引风机rb时，能够通过实质性的手段改善事故锅炉通风动力缺失的实际情况，同时增加了两炉一机火电机组引风机rb工况的目标负荷，改善了协调控制系统完成两炉一机火电机组的引风机rb过程，并且改变了两炉一机火电机组过去只能借助于控制手段或者是人为干预来完成两炉一机火电机组引风机rb过程的历史。本实用新型选用另一台锅炉引风系统补偿机组缺失的通风动力是考虑到两台锅炉引风系统一致，工艺简单容易实现。
29.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型一种改善两炉一机火电机组引风机rb工况的系统示意图。
32.图中：1-第一锅炉；2-第一压力变送器；3-第一阀门；4-第一引风机；5-第二阀门；6-第二引风机；7-烟囱；8-pid控制器；9-电动调节阀门；10-第一引风母管；11-第二锅炉；
12-第二压力变送器；13-第三阀门；14-第三引风机；15-第四阀门；16-第四引风机；17-第二引风母管；18-连通管。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.作为本实用新型的某一具体实施方式，如图1所示，一种改善两炉一机火电机组引风机rb工况的系统，包括第一锅炉1、第一引风母管10、第一压力变送器2、第一引风机4、第二引风机6、第二锅炉11、第二引风母管17、第二压力变送器12、第三引风机14、第四引风机16、连通管18、电动调节阀门9和pid控制器8，第一锅炉1的出口与第一引风母管10的一端连通，第一引风母管10的另一端与第一引风机4和第二引风机6的输入端连通。优选的，第一引风机4和第二引风机6的输入端分别设置有第一阀门3和第二阀门5。第二锅炉11的出口与第二引风母管17的一端连通，第二引风母管17的另一端与第三引风机14和第四引风机16的输入端连通。优选的，第三引风机14和第四引风机16的输入端分别设置有第三阀门13和第四阀门15。优选的，第一引风机4、第二引风机6、第三引风机14和第四引风机16的输出端均连接有烟囱7。
35.连通管18的一端与第一引风母管10连通，连通管18的另一端与第二引风母管17连通。优选的，连通管18与第一引风母管10的连接位置靠近第一锅炉1的出口位置，连通管18与第二引风母管17的连接位置靠近第二锅炉11的出口位置。
36.电动调节阀门9设置在连通管18上，优选的，电动调节阀门9位于连通管18的中间位置。
37.第一压力变送器2和第二压力变送器12分别设置在第一锅炉1和第二锅炉11上，第一压力变送器2用于采集第一锅炉1的炉膛压力，第二压力变送器12用于采集第二锅炉11的炉膛压力。
38.pid控制器8分别与第一压力变送器2、第二压力变送器12和电动调节阀门9连接。pid控制器8用于根据发生故障的引风机对应的锅炉上安装的压力变送器采集到的锅炉炉膛压力，控制调节连通管18上的电动调节阀门9的开度，使得发生故障的引风机对应的锅炉炉膛压力在安全波动范围内，进而使得第一锅炉1和第二锅炉11趋于稳定状态。
39.本实用新型中，pid控制器选择艾默生的ovation系统或华能睿渥的hnics-t316。电动调节阀门选择西博思2sa7321-2ce20-4bb4-z或上海行力ltcq012。
40.本实用新型一种改善两炉一机火电机组引风机rb工况的方法，利用补偿手段改善两炉一机火电机组引风机rb工况，以第一锅炉1连接的第一引风机4故障跳闸，触发两炉一机火电机组引风机rb，其他三台引风机均正常为例，描述本实用新型系统在两炉一机火电机组引风机rb过程中的作用，具体如下：
41.在第一引风机4故障跳闸，两炉一机机组引风机rb触发时，第二锅炉11不需要同时跳闸一台引风机，不会与第一锅炉1一样触发引风机rb工况，在第一引风机4跳闸后，第一引风机4输入端的第一阀门3关闭的同时，给第一引风母管10和第二引风母管17之间的连通管
18上的电动调节阀9一定开度(开度与引风机rb发生前的机组负荷相关，负荷越大，开度指令越大)，并且将两台锅炉剩余的三台引风机出力调至最大(rb发生前的机组负荷大于75％的额定负荷时，三台引风机需要将出力调至最大；当rb发生前机组负荷小于75％的额定负荷时，三台引风机出力值根据rb发生前的负荷而定，负荷越大，三台引风机的出力越大)，pid控制器8根据此时第一锅炉1上安装的第一压力变送器2采集的锅炉炉膛压力，通过开大关小两台锅炉引风母管之间的电动调节阀门9，辅助第一引风机6自动调节第一锅炉1的炉膛负压，此时第二锅炉11的两台引风机继续维持第二锅炉11的炉膛负压波动在安全范围之内。第二锅炉两台引风机通过两台锅炉引风母管之间的连通管18尽量补充因为第一引风机4跳闸，而使第一锅炉损失的风烟通流动力；待机组的引风机rb工况慢慢趋于稳定状态后，三台引风机再根据机组的实际情况，以一定速率慢慢关小至额定负荷运行，在此过程中，两台锅炉间pid控制器8始终辅助第一引风机6，确保第一锅炉炉膛负压波动在机组安全运行允许的范围之内。在本实用新型的改善方法下，两炉一机引风机rb触发后，整个机组的引风系统可以看作是一个整体，在失去一台引风机出力的情况下，整个机组的炉膛通风动力有剩余的三台引风机提供，换句话说，就是整个机组仍然保持着75％的炉膛通风能力，所以两炉一机火电机组的引风机rb目标负荷完全可以优化为75％额定负荷。在两炉一机火电机组引风机rb工况稳定后，机组运行人员有两个选择：一，机组继续在75％额定负荷状态下正常运行；二，运行人员以机组正常运行的负荷下降速率，安全地降低机组负荷至50％，直至另一台非故障锅炉的引风机安全停止。在此过程中pid控制器8始终通过两台锅炉引风机母管间连通管上的电动调节阀门9维持第一锅炉炉膛负压在机组安全运行允许的范围之内波动，直至非故障锅炉安全停止一台引风机，此时两台锅炉引风机系统出力慢慢平衡后，两台锅炉引风母管间的连通管上的电动调节阀门9的开度也慢慢关小直至关闭状态，此时pid控制器8也停止工作，表征本实用新型成功帮助两炉一机火电机组完成引风机rb工况。如果是其他三台引风机跳闸引发的两炉一机火电机组引风机rb，其过程与以上引风机rb过程相同。
42.实施例
43.如图1所示，以第一引风机4故障跳闸，触发两炉一机机组引风机rb，rb触发前机组运行在100％额定负荷，其他三台引风机均正常为例，描述此补压系统在两炉一机火电机组引风机rb过程中的作用。
44.在第一引风机4故障跳闸，两炉一机机组引风机rb触发时，第二锅炉11不需要同时跳闸一台引风机，不会与第一锅炉1一样触发引风机rb工况，在第一引风机4跳闸后，第一引风机4输入端的第一阀门3关闭的同时，给第一引风母管10和第二引风母管17之间的连通管18上的电动调节阀9直接开至80％(预留一定的调节手段)，并且将两台锅炉剩余的三台引风机调至最大出力(一般的引风机选型，最大出力都大于50％额定负荷)，此刻pid控制器8根据此时第一锅炉1上安装的第一压力变送器2采集的锅炉炉膛负压的波动值，通过两台锅炉之间的电动调节阀门9，辅助第二引风机6自动调节第一锅炉1的炉膛负压波动在-2000pa至2000pa之间，尽量补充因为第一引风机4跳闸，而使第一锅炉损失的通风动力；待两台锅炉参数慢慢趋于稳定状态后，三台引风机再根据机组的实际情况，以1％/min慢慢关小至额定负荷运行，在此过程中，pid控制器8始终维持第一锅炉炉膛负压在-2000pa至2000pa之间。在本实用新型的改善方法下，两炉一机引风机rb触发后，整个机组的引风系统可以看作
是一个整体，在失去一台引风机出力的情况下，整个机组的炉膛通风动力有剩余的三台引风机提供，换句话说，就是整个机组仍然保持着75％的炉膛通风能力，所以两炉一机火电机组的引风机rb目标负荷完全可以优化为75％额定负荷。在两炉一机火电机组引风机rb工况稳定后，机组运行人员有两个选择：一，机组继续在75％额定负荷状态下正常运行；二，运行人员以每分钟下降1％额定负荷的速率，安全地降低机组负荷至50％，直至第二锅炉的引风机安全停止。在此过程中pid控制器8始终通过两台锅炉引风母管间连通管上的电动调节阀门9维持第一锅炉炉膛负压在-2000pa至2000pa之间，直至第二锅炉安全停止一台引风机，此时两台锅炉引风机系统出力慢慢平衡后，两台锅炉引风母管间的连通管上的电动调节阀门9的开度也慢慢关小直至关闭状态，此时pid控制器也停止工作，表征本实用新型改善方法成功帮助两炉一机火电机组完成引风机rb工况。
45.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。