神頭第二發(fā)電廠2號機組采用INFI90DCS控制系統(tǒng),機組負荷實現(xiàn)AGC控制。2002-07-09,AGC指令由430 MW上升至450 MW,司爐啟動6號磨煤機,其后,鍋爐熱負荷、主汽壓力直線攀升,主汽壓力最大達到18.3 MPa,過熱器安全門動作。在其后的3個月,先后又發(fā)生同類型事故2次。
1 事故原因分析
安全門動作的直接原因是鍋爐的出力太大,造成主汽壓力快速升高,直至超過安全門動作限值,其間接原因是機組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在設計上存在缺陷,加負荷期間啟動磨煤機導致鍋爐出力增加過量。
機組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是采用DEB400為核心的控制方案,在原有的設計方案中沒有考慮對磨煤機啟停進行動態(tài)補償。機組配套使用的磨煤機要求有最低的啟動煤量26 t,當啟動1臺磨煤機時,這些煤粉將迅速投入爐膛,這個擾動是非常劇烈的。
當機組負荷增加時(特別是當負荷為420 MW左右時,一般需要再啟動1臺磨煤機),一方面協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)要求增加已經(jīng)運行的磨煤機的出力,同時運行人員將再啟動1臺磨煤機,這兩個方面將同時造成煤量的增加。前者增加的煤量是依據(jù)負荷變化需求計算出的,它沒有考慮再啟動1臺磨煤機所造成的煤量增加,這樣實際給煤量的增加將超過負荷變化的需求,鍋爐出力也將超過汽機需求,主汽壓力迅速上升,同時由于主汽壓力的增加,主汽流量相應也要增加,往往造成機組負荷超過AGC指令,汽機高調(diào)門向關(guān)方向動作,更加劇了主汽壓力的升高。
以上的事故暴露出兩個設計上的問題:
(1) 沒有對磨煤機啟停進行相應的動態(tài)補償;
(2) 汽機側(cè)對主汽壓力的調(diào)整力度不足。
2 改進措施
針對以上問題,進行了以下改進:
(1) 設計了磨煤機啟停的動態(tài)補償回路,以前饋的形式加入到燃料自動控制系統(tǒng)中。具體的設計思路是當1臺磨煤機啟動或停止時所造成的給煤量變化將由其它已經(jīng)運行的磨煤機予以平衡,保持總的給煤量基本不變。這樣設計后對運行中突然掉磨煤機的事故也可以予以及時補償,將造成的影響降到最小。
具體的設計框圖如圖1所示。
這個方案的大致思路是:根據(jù)當前磨煤機的運行臺數(shù)和前一刻的磨煤機運行臺數(shù)確定是否有磨煤機啟動或停止。如果發(fā)生了磨煤機啟動或停止,將觸發(fā)相應的補償計算回路,該計算回路包括動態(tài)和靜態(tài)兩部分,動態(tài)回路是一個微分環(huán)節(jié),在一段時間后輸出為0,靜態(tài)回路將計算出一個恒定值,以上二者之和作為運行的磨煤機進行出力調(diào)整的指令。其中動態(tài)回路的設計是為了強化補償?shù)男Ч?,靜態(tài)的調(diào)整力度(其中的X與Y)可以通過試驗確定,從而使已運行的磨煤機進行合適的補償。
(2) 增加汽機側(cè)對主汽壓力的兼顧調(diào)整作用。
現(xiàn)有的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中機側(cè)是以負荷為主要的調(diào)整參數(shù),但是當主汽壓力超限,機組安全運行受到影響時,機側(cè)也應當對主汽壓力進行調(diào)整。在原有的設計中有主汽壓力抑止汽機閥門開度的環(huán)節(jié),但是為了保證負荷,其調(diào)整的作用非常小。這次通過試驗,增加了這個環(huán)節(jié)的作用力度,使其在主汽壓力急劇變化時機側(cè)也參與調(diào)整。
以上兩項措施的實施,有效地解決了機組負荷變化時啟停磨煤機引起主汽壓力超限的問題。自改造后一直未發(fā)生同類型事件。