一种改善两炉一机火电机组送风机RB工况的系统的制作方法

一种改善两炉一机火电机组送风机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送风机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50％额定出力的送风机作为机组的送风系统，当一台送风机发生故障跳闸，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送风rnuback，俗称送风机rb。而两炉一机火电机组送风机rb工况存在两种情况：一，其中一台锅炉送风机故障跳闸引发机组送风机rb,为了确保并气阀前蒸汽品质一致，另一台送风系统完好的锅炉也必须跟随送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送风机故障跳闸，引发整个机组送风机rb工况。
3.在两炉一机机组发生送风机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相近)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，各个锅炉的引风机也应快速减少50％出力。送风系统的主要作用是帮助进入炉膛的煤粉充分完成燃烧过程，释放其全部能量转化为热能并被水冷壁吸收；而且送风系统出力的减少直接影响炉膛负压的稳定。在送风机rb发生时，第一个发生变化的就是炉膛负压，炉膛负压会随着送风系统出力的减少而突然跳崖式的降低，然后随着炉膛负压控制系统的紧急动作，引风机出力迅速减少来匹配送风量的突然减少；然而引风机出力又不能一直减少来响应送风量的减少，还得兼顾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。当送风机rb的发生，燃料系统以一定的速率(根据炉膛能特性设置最大速率)快速退出预先选定的运行磨组系统来适应送风机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，然而锅炉引风机在以其极限速度减出力的同时，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.送风机rb发生后，由于辅助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送风机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送风机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，并且多次的快速变负荷，对设备带来的隐性损伤也是不可忽略的。
9.第二，送风机rb发生，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，送风机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，送风机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送风机rb工况的系统，能够有效解决两炉一机机组只有一台锅炉送风机出现故障而引起的送风机rb问题，对改善两炉一机火电机组送风机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送风机rb造成非计划停机的次数，降低维护维修成本都具有重要的意义。
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送风机rb工况的系统，包括第一送风机、第二送风机、第一送风母管、第一压力变送器、第一锅炉、第三送风机、第四送风机、第二送风母管、第二压力变送器、第二锅炉、连通管、电动调节阀门和pid控制器，所述第一送风机和所述第二送风机的输出端均与所述第一送风母管的一端连通，所述第一送风母管的另一端与所述第一
锅炉连通，所述第三送风机和所述第四送风机的输出端均与所述第二送风母管的一端连通，所述第二送风母管的另一端与所述第二锅炉连通，所述连通管的一端与所述第一送风母管连通，所述连通管的另一端与所述第二送风母管连通，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送风母管和所述第二送风母管上，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送风母管的连接位置靠近所述第一送风机和所述第二送风机的输出端，所述连通管与所述第二送风母管的连接位置靠近所述第三送风机和所述第四送风机的输出端。
17.进一步地，所述第一压力变送器靠近所述连通管与所述第一送风母管的连接位置，所述第二压力变送器靠近所述连通管与所述第二送风母管的连接位置。
18.进一步地，所述第一送风机和所述第二送风机的输出端分别设置有第一阀门和第二阀门，所述第三送风机和所述第四送风机的输出端分别设置有第三阀门和第四阀门。
19.一种改善两炉一机火电机组送风机rb工况的方法，应用所述的系统，当所述第一送风机、所述第二送风机、所述第三送风机和所述第四送风机中的任意一台送风机发生故障，两炉一机火电机组送风机rb触发时，包括：
20.控制剩余的三台送风机正常工作，所述pid控制器根据所述第一压力变送器采集的所述第一送风母管的压力和所述第二压力变送器采集的所述第二送风母管的压力，控制调节所述连通管上的所述电动调节阀门的开度，使得所述第一送风母管的压力和所述第二送风母管的压力处于平衡状态，进而使得所述第一锅炉和所述第二锅炉趋于稳定状态。
21.进一步地，两炉一机火电机组送风机rb触发之前，若机组负荷大于75％的额定负荷时，控制剩余的三台送风机将出力调至最大；
22.待所述第一锅炉和所述第二锅炉趋于稳定状态后，控制剩余的三台送风机以一定速率调至额定负荷运行。
23.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送风机正常工作，使得机组负荷保持75％的额定负荷。
24.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％，直至与发生故障的送风机不连接的锅炉所对应的任意一台送风机安全停止，在降低机组负荷的同时，所述pid控制器根据所述第一压力变送器采集的所述第一送风母管的压力和所述第二压力变送器采集的所述第二送风母管的压力，控制调节所述连通管上的所述电动调节阀门的开度，使得所述第一送风母管的压力和所述第二送风母管的压力处于平衡状态。
25.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：当第一送风机、第二送风机、第三送风机和第四送风机中的任意一台送风机发生故障，两炉一机火电机组送风机rb触发时，控制剩余的三台送风机正常工作，pid控制器根据第一压力变送器采集的第一送风母管的压力和第二压力变送器采集的第二送风母管的压力，控制调节连通管上的电动调节阀门的开度，使得第一送风母管的压力和第二送风母管的压力处于平衡状态，进而使得第一锅炉和第二锅炉趋于稳定状态。本实用新型减小了两炉一机火电机组的送风机rb过程中
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送风机rb过程时间，从而延缓了机组固态燃料撤出炉膛的过程。为两炉一机火电机组再发生送风机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，避免给机组带来意想不到的损失。在本实用新型的帮助下，两炉一机火电机组送风机rb发生时，操作员只需要从容地等待送风机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送风机rb过程中设备损害的几率，减少了因为送风机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送风机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送风机rb时，能够通过实质性的手段改善送风量缺失的实际情况，同时减小了两炉一机火电机组送风机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送风机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送风机rb过程的历史。本实用新型选用另一台锅炉送风系统补偿机组缺失的送风量是考虑到两台锅炉送风系统一致，工艺简单容易实现。
26.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
27.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。
28.图1为本实用新型一种改善两炉一机火电机组送风机rb工况的系统结构示意图。
29.图中：1-第一送风机；2-第二送风机；3-第一阀门；4-第二阀门；5-第一压力变送器；6-第一锅炉；9-电动调节阀门；10-pid控制器；11-第三送风机；12-第四送风机；13-第三阀门；14-第四阀门；15-第二压力变送器；16-第二锅炉；17-第一送风母管；18-第二送风母管；19-连通管。
具体实施方式
30.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。
31.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送风机rb工况的系统，包括第一送风机1、第二送风机2、第一送风母管17、第一压力变送器5、第一锅炉6、第三送风机11、第四送风机12、第二送风母管18、第二压力变送器15、第二锅炉
16、连通管19、电动调节阀门9和pid控制器10，第一送风机1和第二送风机2的输出端均与第一送风母管17的一端连通，第一送风母管17的另一端与第一锅炉6连通。优选的，第一送风机1和第二送风机2的输出端分别设置有第一阀门3和第二阀门4。第三送风机11和第四送风机12的输出端均与第二送风母管18的一端连通，第二送风母管18的另一端与第二锅炉16连通。优选的，第三送风机11和第四送风机12的输出端分别设置有第三阀门13和第四阀门14。
32.连通管19的一端与第一送风母管17连通，连通管19的另一端与第二送风母管18连通。优选的，连通管19与第一送风母管17的连接位置靠近第一送风机1和第二送风机2的输出端，连通管19与第二送风母管18的连接位置靠近第三送风机11和第四送风机12的输出端。
33.电动调节阀门9设置在连通管19上。优选的，电动调节阀门9位于连通管19的中间位置。
34.第一压力变送器5和第二压力变送器15分别设置在第一送风母管17和第二送风母管18上，第一压力变送器5用于采集第一送风母管17的压力，第二压力变送器15用于采集第二送风母管18的压力。优选的，第一压力变送器5靠近连通管19与第一送风母管17的连接位置，第二压力变送器15靠近连通管19与第二送风母管18的连接位置。
35.pid控制器10分别与第一压力变送器5、第二压力变送器15和电动调节阀门9连接。pid控制器10用于根据第一压力变送器5和第二压力变送器15采集的第一送风母管17的压力和第二送风母管18的压力的差值，控制调节连通管19上的电动调节阀门9的开度，使得第一送风母管17的压力和第二送风母管18的压力处于平衡状态，进而使得第一锅炉6和第二锅炉16趋于稳定状态。
36.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9选择西博思2sa7321-2ce20-4bb4-z或上海行力ltcq012。
37.本实用新型一种改善两炉一机火电机组送风机rb工况的方法，利用补偿手段改善两炉一机火电机组送风机rb工况，以第一锅炉6连接的第一送风机1故障跳闸，触发两炉一机火电机组送风机rb，其他三台送风机均正常为例，描述本实用新型系统在两炉一机火电机组送风机rb过程中的作用，具体如下：
38.在第一送风机1发生故障跳闸，两炉一机火电机组送风机rb触发时，第二锅炉16不需要同时跳闸一台送风机，不会与第一锅炉6一样触发送风机rb工况。在第一送风机1跳闸后，第一送风机1输出端的第一阀门3关闭的同时，给第一送风母管17和第二送风母管18之间的连通管19上的电动调节阀9一定开度(开度与送风机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送风机出力调至最大(rb发生前的机组负荷大于75％的额定负荷时，三台送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，三台送风机出力值根据rb发生前的机组负荷而定，负荷越大，三台风机的出力越大)，pid控制器10根据此时第一压力变送器5与第二压力变送器15采集的压力的差值，自动调节连通管19上的电动调节阀9，使两台锅炉的送风母管压力处于平衡状态(根据两台锅炉出口并气阀前的蒸汽品质偏差而定)，尽量补充因为第一送风机1跳闸，而使第一锅炉6损失的送风量；待两台锅炉慢慢趋于稳定状态后，三台送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，pid控制器10始终维持两台锅炉送风母管压力(即第一送风母管17和第二送风母管18的压力)在机组安全运行允许的偏差范
围之内。在本实用新型的改善方法下，两炉一机送风机rb触发时，整个机组的送风系统可以看作是一个整体，在失去一台送风机出力的情况下，整个机组的送风系统由剩余的三台送风机提供，换句话说，就是整个机组仍然保持着75％的送风能力，所以两炉一机火电机组的送风机rb目标负荷完全可以优化为75％额定负荷，机组rb目标负荷本应该为50％额定负荷，现优化为75％额定负荷，整个机组负荷变化从应该减少50％到减少25％额定负荷，两炉一机火电机组送风机rb过程中的负荷变化率和送风机rb过程时间，都得到大大的更改善。
39.待两台锅炉慢慢趋于稳定状态后，机组运行人员有两个选择：一，机组继续以此状态运行(机组负荷大概在75％额定负荷)；二，运行人员以正常的负荷变化率降低机组负荷至50％，直至另一台锅炉(即第二锅炉16)连接的任一送风机安全停止。在此过程中pid控制器10始终通过控制调节连通管19上的电动调节阀门9的开度维持两台锅炉送风母管压力处于平衡状态，直至另一台锅炉(第二锅炉16)安全停止一台送风机，此时控制调节连通管19上的电动调节阀门9处于关闭状态，pid控制器10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送风机rb工况。如果是其他三台送风机跳闸引发的两炉一机火电机组送风机rb，其过程与以上送风机rb过程相同。
40.实施例
41.如图1所示，以第一锅炉6连接的第一送风机1故障跳闸，触发两炉一机火电机组送风机rb，rb触发前机组运行在100％额定负荷，其他三台送风机均正常为例，描述此补压系统在两炉一机火电机组送风机rb过程中的作用。
42.在第一送风机1故障跳闸，两炉一机机组送风机rb触发时，第二锅炉16不需要同时跳闸一台送风机，不会与第一锅炉6一样触发送风机rb工况，在第一送风机1跳闸后，第一送风机1输出端的第一阀门3关闭的同时，给第一送风母管17和第二送风母管18之间的连通管19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送风机调至最大出力(一般的送风机选型，最大出力都大于50％额定负荷)，此刻pid控制器10根据此时第一压力变送器5与第二压力变送器15采集的压力的差值，自动调节连通管19上的电动调节阀9，使两台锅炉的送风母管压力偏差在0.5kpa之内，尽量补充因为第一送风机1跳闸，而使第一锅炉6损失的送风量；待两台锅炉慢慢趋于稳定状态后，三台送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10始终维持两台锅炉送风母管压力在0.5kpa之内。在本实用新型的改善方法下，两炉一机送风机rb触发时，整个机组的送风系统可以看作是一个整体，在失去一台送风机出力的情况下，整个机组的送风系统由剩余的三台送风机提供，换句话说，就是整个机组仍然保持着75％的送风能力，所以两炉一机火电机组的送风机rb目标负荷完全可以优化为75％额定负荷。此时，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％，直至另一台锅炉(第二锅炉16)的任一送风机安全停止。在此过程中pid控制器10始终通过控制调节连通管19上的电动调节阀门9的开度维持两台锅炉送风母管压力在0.5kpa之内，直至另一台锅炉(第二锅炉16)安全停止一台送风机，此时控制调节连通管19上的电动调节阀门9处于关闭状态，pid控制器10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送风机rb工况。
43.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。