一、存在问题
单元机组RB包括送风机RB、引风机RB、空气预热器RB、一次风机RB、给水泵RB、磨煤机RB，其控制逻辑包括RB目标负荷计算、RB速率计算、RB触发回路、RB复位回路，实现辅机跳闸信号合成、各个辅机RB报警、RB联锁跳闸磨煤机、主蒸汽压力设定值生成等功能。随着锅炉允许承受压力范围的增大，以及风机调节品质的提高，送、引风机的RB功能成功率得以提高，中贮式制粉系统的给粉机或直吹式制粉系统的磨煤机作为RB的执行环节，在RB过程中的成功率更高，但是一次风机和给水泵RB的成功率较低。
1.1一次风机RB
一次风机RB后受磨煤机影响，增加了它在恶劣工况下的抗扰动频率。亚临界600MW机组的制粉系统大多采用中速磨煤机正压直吹制粉系统，锅炉负荷控制指令受磨煤机一次风量的影响很大，因此一次风压力直接影响RB的成功率。
以国华电力公司19台亚临界600MW机组为例，其控制循环汽包锅炉的一次风机均采用双级动叶可调轴流式风机。在一次风机RB过程中，单侧一次风机发生跳闸，因运行侧一次风机升压速率慢以及故障侧一次风机出口门关闭慢，易形成一次风母管泄压倒流，导致一次风母管压力低保护动作或者磨煤机一次风量低保护动作;在其它辅机RB后联锁跳闸磨煤机，会导致一次风母管压力迅速升高并使一次风机出口压力升高，由于一次风压力升高风量减少，造成一次风机进入不稳定工作区引起风机瞬间喘振失速。
1.2给水泵RB
亚临界控制循环汽包锅炉的循环倍率低于自然循环汽包锅炉，且受压力变化影响小，因此汽水转化速率快，增大了给水泵跳闸时RB的难度。
机组配置2台汽动给水泵(汽泵)和1台电动给水泵(电泵)的设计方案，给水泵的出力决定于2种给水泵的RB方案。一是备用给水泵不能够联锁起动的给水泵RB，这是针对工作泵具有50%以上出力下给水今泵RB的设计方案;二是备用给水泵能够联锁起动的给水泵RB，这是针对工作泵单泵特性较差，备用泵必须起动的给水泵RB设计方案。
给水泵RB根据主给水泵的配置与给水泵的工作特性、锅炉水工质在蒸发受热面内的循环方式、锅炉燃烧器的布置、汽轮机运行方式等有关。在国华电力公司的19台机组中13台机组采用相同的2台汽泵1台电泵的配置、水工质控制循环方式、燃烧器四角喷燃切圆布局等。这种配置方式以及汽泵和电泵的出力设计、RB后运行侧汽泵和备用泵联起方式、磨煤机的跳闸方式、主蒸汽压力在RB时的设定值方式均是影响给水泵RB成功的因素。
二、控制逻辑优化
2.1主回路
(1)RB目标负荷计算RB目标负荷计算为协调控制系统提供辅机正常运行最大出力限制值和RB目标值。在原设计(图1)中叠加一个裕量(各辅机最大出力小选后若大于b(一般选取机组铭牌出力下所需磨煤机的最大出力综合值，以机组出力的百分数计算)，辅机最大出力限制值增加10%裕量，图2)。假设4台磨煤机运行时机组最大出力为a2,5台磨煤机运行时机组最大出力为a3。5台磨煤机运行时为了在1台磨煤机跳闸后不发生RB，采用了在出口叠加一个裕量的方法，此时b应大于a2，小于a3;如果1台汽泵和1台电泵运行时最大出力计算值为al,b的选择应大于al;各类辅机的单独跳闸判据源自各辅机最大出力的分项计算值，因此在发生总RB时，存在分支RB逻辑未触发的情况。对此，将控制逻辑优化为各类设备单独计算最大出力，单台设备对应各自的RB目标值，如果双设备或全部设备运行，则各自叠加裕量。当给水泵发生RB时，叠加一个负向裕量，其最大出力计算值为RB的目标值;RB后叠加一个正向裕量，为机组的最大出力计算值，目的是不限制机组最大潜能。备用电泵是否联锁起动只取决于目标值，但是为了保证发生RB时最大出力计算值低于RB目标值，每台磨煤机的出力设置值略低于磨煤机最大出力试验值，以便在5台磨煤机运行时增加裕量。
(2)RB速率计算国华电力公司的600MW机组各辅机RB降负荷速率为50%-300%,RB速率与燃用煤种相关，它考虑了煤的燃烧特性。国华电力公司的机组主要燃用优质神华烟煤，着火热低，因此该类机组RB减煤速率可再加快。但是，在配置汽泵的机组上，需要考虑减负荷速率对汽泵用汽量和末级高压加热器疏水的影响。RB速率上限综合给煤机最大变负荷能力和跳闸磨煤机引起的减煤量速率，如果RB速率远小于磨煤机跳闸速率，磨煤机跳闸后燃料主控易产生衰减振荡过程。
(3)RB复位回路在机组各重要参数特别是燃料量和总风量均稳定后RB复位，因此将控制逻辑设计为：RB复位延时结束，亚临界600MW机组控制循环汽包锅炉从额定负荷点触发RB到参数稳定大约为2-3min;迟延判断负荷是否稳定。常规设计采用判断负荷是否接近目标值，但由于受变煤种影响，稳态偏差较大，使得复位判据不能成立。
(4)跳闸磨煤机回路为了达到快速减负荷的目的，单纯通过燃料主控减负荷已不能满足快速减负荷的要求，同时在机组正常运行中大幅度降负荷也要停运1-2台磨煤机，因此采用判断RB最大出力值是否大于规定值来简化RB发生后跳闸磨煤机控制逻辑，通过综合运行磨煤机的状态发出跳闸磨煤机指令。
(5)锅炉主控回路如果辅机位置反馈信号发生抖动造成RB信号误发，会导致锅炉主控的输出指令大幅度振荡，从而引起燃烧不稳定，甚至引发总燃料跳闸(MFT)。对此，在锅炉主控输出回路中设置一个小选闭锁回路，防止因辅机最大出力信号的波动造成燃料主控的振荡。
2.2给水泵逻辑
在控制循环汽包锅炉的给水泵RB中，涉及到运行给水泵的自动升速和备用泵快速联锁起动，以及给水自动控制。电泵联锁起动具有开环方式(泵电机起动后，勺管开度直接在预定位置，由1台汽泵和1台电泵运行的稳定工况试验取得，或者勺管开度跟踪一个计算值，直接起动泵电机，但必须考虑泵电机起动过流区的保护范围和电泵的最大升速率。)和电泵自动并泵(目标值是待电泵出口压力等于给水母管压力后，转入流量平衡控制，与汽泵一起调节水位。)2种方式。在事故状态下要考虑电泵是否具有事故备用功能，即给水最大流量对应的泵设计扬程是否与机组额定工况下的额定主蒸汽压力匹配阁，否则电动给水泵不具有备用功能。一台汽泵跳闸后，另一台汽泵可直接增至最大转速，并进入自动控制方式。
2.3给水自动控制的改进
无论是单级还是串级给水控制方案，采用三冲量控制时给水流量与主蒸汽流量呈正比例变化，机组汽水单向循环保持平衡。在发生RB时，维持汽包水位稳定的方法是减小主蒸汽流量和增加给水流量。因此，在给水泵RB时给水控制应切除对主蒸汽流量的控制，从而限制主蒸汽流量的反向作用。与串级控制相比，采用单级三冲量给水自动方式易实现控制方式的切换，而串级控制方式在闭锁主蒸汽流量后副调节器只有给水流量微分处理项加入水位偏差控制。对于普通三冲量给水控制方案和串级三冲量给水控制方案，需要另外设计1套无主蒸汽流量参与控制的给水控制方案，进行控制方式的切换。
如果在发生RB后运行给水泵和备用给水泵均采用开环方式调节泵转速，则给水自动控制不起作用，需要进行上述优化，但给水泵的开环方式保持时间必须合理调整，特别要与备用泵联锁起动的勺管开度匹配。保持时间结束后，回到正常汽包水位调节期间，则必须判断主蒸汽流量的影响是否还存在，否则仍会产生主蒸汽流量限制给水流量增加的问题。
2.4一次风机校制改进
国华电力公司的13台机组一次风机均采用动叶可调轴流风机，动叶可调轴流风机由动叶调节机构调整风量，它包括液压调节装置和传动机构。当一次风母管压力变化需要调节时，风量指令通过电信号传至伺服电机，使液压系统调节风机动叶角度。动叶安装角度的调节范围为﹣30~﹢300(对应信号范围-100%)，通常风机动叶全行程时间大约30s。在风机选型参数中不包含风机动叶全行程时间，但是该参数是保证RB成功的关键参数。在调试中，为了保证风机的安全和使用寿命，将风机动叶全行程时间调整为大于30s甚至更大。针对一次风机RB的需求，将风机动叶全行程时间调整到最短30s。由于一次风机跳闸后，需要联锁跳闸磨煤机，因此一次风压力自动控制回路的煤量正比例前馈信号使一次风机动叶指令快速增加。对此，采用了闭锁前馈的方法遏制一次风机动叶指令的快速增加。在其它RB中，一次风量调节要加强正比例前馈作用，避免因风道阻力升高使风机进入不稳定工作区。
图3为某600MW机组一次风机RB时各一次风压力变化趋势。一次风压力最低降至4.94kPa，且持续时间仅3s，低于6kPa的时段约10s;由于一次风机出口关断挡板关闭时间较长，A一次风机出口压力在风机跳闸后30s内随一次风母管压力的升高而升高，308后随各一次风挡板关闭逐渐回落。当各一次风挡板全部关闭后，热一次风母管压力突然升高，由此可见各一次风挡板关闭速率对一次风RB的影响很大。
2.5给水泵RB后主蒸汽压力设定值
1台给水泵跳闸后，降低汽包压力有利于减小给水阻力，但不利于主蒸汽流量的减小，甚至还会引起虚假汽包水位，而虚假汽包水位现象消失后汽包水位回落会更快。因此，需要设计主蒸汽压力设定值曲线，既要有利于汽包上水，还要最大可能地降低主蒸汽流量,使降压的增水效应大于蒸汽流失。亚临界600MW,机组控制循环汽包锅炉的试验结果困表明，定压方式的结果较差。
正常情况下的滑压曲线为汽轮机节流最小的机组经济性曲线，在给水泵RB发生后，为了机组运行安全，RB主蒸汽压力设定值曲线应达到减小蒸汽流量和汽包上水的目的。某600MW机组给水泵RB联锁起动电泵的各参数变化趋势见图4。
由图4可见，汽泵转速已增至最大，电动给水泵勺管开度也稳定在预定位置，但在40-80s期间，由于汽包上水的阻力减小使主给水流量增加，因此正常工况下主蒸汽设定值曲线的设计依据与RB工况下不同。改进设计采用先滑压后定压方式的方法，滑压方式维持比机前压力高0.5MPa的主蒸汽压力设定值。滑压方式下由于锅炉燃料减少，使主蒸汽压力衰减，从而汽轮机调节阀回调，并始终保持很小的节流;定压方式控制参考1台汽泵最大稳定出力工况下的扬程特性参数，一旦达到该工况下对应的给水压力值，主蒸汽压力设定值回路切换为定压方式，使得锅炉释放蓄能后转入以汽轮机节流为主，同时给水泵可达到最大出力以维持汽包水位。
