袁明

摘 要：隨著電網(wǎng)容量的擴展，世界各國對電網(wǎng)運行的安全性越來越重視，其中設(shè)計機組具有FCB功能，是保障電網(wǎng)和機組安全穩(wěn)定運行的一項重要措施。要實現(xiàn)FCB功能，需要設(shè)計初期提前策劃，系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型應(yīng)按照實現(xiàn)FCB功能目標(biāo)來實施，該文探討FCB設(shè)計過程中的對設(shè)備、設(shè)計選型的分析。

關(guān)鍵詞：600 MW FCB 設(shè)計 選型 分析

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（c）-0043-02

FCB是指火電機組運行在某一負(fù)荷時， 因電網(wǎng)故障解列或發(fā)電機、汽輪機跳閘， 瞬間甩掉全部對外供電負(fù)荷， 但未發(fā)生鍋爐主燃料跳閘（MFT：Main Fuel Trip）的情況下，用以維持“帶廠用電孤島運行”或“停機不停爐”的自動控制功能。目前，國內(nèi)機組鮮有真正實現(xiàn)FCB功能的機組。該文通過印度某工程項目組FCB功能的實施，探討實現(xiàn)FCB功能需在設(shè)計上采取措施及方法，為后續(xù)類似工程項目選型設(shè)計提供借鑒。

1 設(shè)計策略

印度某6×600 MW工程項目，三大主機均采用國產(chǎn)設(shè)備，鍋爐為一次中間再熱、露天布置π型汽包爐，額定蒸發(fā)量為1 878 t/h。汽輪機為亞臨界、一次中間再熱、三缸、四排汽、單軸、凝汽式，其蒸汽參數(shù)為16.67/3.468 MPa（a）；溫度為538/538℃。

1.1 汽輪機

對于600 MW等級的汽輪機要實現(xiàn)FCB功能，需設(shè)計具有以下功能：（1）中壓進(jìn)汽系統(tǒng)具備調(diào)節(jié)流量的功能，即具備高中壓聯(lián)合調(diào)節(jié)進(jìn)汽的能力；（2）配備高排通風(fēng)系統(tǒng)；（3）凝汽器設(shè)計容量滿足低壓旁路及汽輪機高排蒸汽流量。

1.2 旁路系統(tǒng)

國際上較為流行的設(shè)計理念是采用100%BMCR容量的高壓旁路+65%BMCR容量的低壓旁路。鍋爐設(shè)計最低穩(wěn)燃負(fù)荷多為35%～40%，因此，選用100%高壓旁路設(shè)計冗余過大，造成設(shè)備資源浪費，且低壓旁路容量由于受凝汽器設(shè)備造價的影響，凝汽器最大選用容量為70%BMCR，若超過此經(jīng)濟上不劃算。綜合上述因素且滿足FCB工質(zhì)平衡的原則，該工程選用60%BMCR容量的旁路系統(tǒng)。同時，為滿足旁路系統(tǒng)在接收FCB動作信號后3s內(nèi)快速開啟，優(yōu)先采用液壓控制系統(tǒng)。

1.3 小汽輪機汽源

維持汽包水位穩(wěn)定是實現(xiàn)FCB功能的關(guān)鍵，按照常規(guī)設(shè)計在FCB瞬時工況下，由于各抽汽系統(tǒng)止回閥關(guān)閉，小汽輪機無法繼續(xù)從抽汽系統(tǒng)獲得汽源。因此，需要考慮從再熱冷段高旁閥后，引入一路備用汽源繼續(xù)驅(qū)動給水泵汽輪機。

1.4 除氧器

常規(guī)設(shè)計多采用從四段抽汽引入加熱汽源供除氧器加熱且輔助蒸汽作為備用汽源。當(dāng)FCB工況時，各抽汽止回閥關(guān)閉，無法向除氧器供汽。因此，需考慮從再熱冷段管道引入一路汽源作為除氧器加熱氣源，保證除氧器汽源的供應(yīng)的連續(xù)性，且為保證汽源的無擾切換需在汽源管上選用具有快開功能的氣動閥（3 s快開）。

2 FCB功能試驗的實施

2.1 環(huán)境條件

FCB試驗必須確保試驗中容易出現(xiàn)的汽包水位控制、汽輪機超速、鍋爐燃料控制、電氣系統(tǒng)保護(hù)等重點問題可控在控。首先通過整套機組啟動調(diào)試，機組已具備安全、穩(wěn)定運行的能力，可以在不同負(fù)荷下正常運行。所有主要輔機和輔助系統(tǒng)能滿足機組正常運行的要求，所有執(zhí)行機構(gòu)的操作靈活可靠。

必須具備的合格試驗有以下方面：

（1）汽輪機汽門嚴(yán)密性試驗已完成，并符合制造廠技術(shù)要求；

（2）汽輪機潤滑油系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)試驗合格；

（3）汽輪機防進(jìn)水DEH報警功能正常；

（4）注油試驗合格；

（5）就地/遙控汽輪機打閘試驗已經(jīng)完成；

（6）OPC功能試驗合格；

（7）汽輪機超速保護(hù)試驗、ETC試驗合格；

（8）凝泵聯(lián)鎖試驗正常；

（9）鍋爐輔機聯(lián)鎖保護(hù)試驗合格，鍋爐FSSS聯(lián)鎖保護(hù)試驗合格，鍋爐MFT保護(hù)試驗合格，鍋爐安全門及PCV閥校驗完成；

（10）機爐電大聯(lián)鎖試驗合格，發(fā)變組保護(hù)試驗合格，廠用電自動切換試驗合格，柴油發(fā)電機自啟動試驗合格；

（11）輔助蒸汽切換試驗完成，汽泵汽源無擾切換試驗完成；

（12）RB試驗合格，DEH功能正常，DEH系統(tǒng)參數(shù)正常，MCS、FSSS、BPS功能正常，F(xiàn)CB信號形成回路冷態(tài)檢查，F(xiàn)CB信號與各控制系統(tǒng)的接口檢查，各控制系統(tǒng)FCB功能實現(xiàn)的控制邏輯檢查。

2.2 FCB試驗的實施

（1）鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）接收到FCB信號后，如果鍋爐負(fù)荷大于60%BMCR時，保留2～3層煤粉燃燒器，自動投入輕油槍，最終維持鍋爐負(fù)荷為40%BMCR左右；

（2）高低壓旁路系統(tǒng)接收到FCB信號后，高壓旁路閥自動瞬間快開20%、低壓旁路閥全開，3s后汽輪機高低壓旁路系統(tǒng)轉(zhuǎn)入自動調(diào)節(jié)方式；與此同時，高、低壓旁路的減溫水閥也將轉(zhuǎn)入自動調(diào)節(jié)方式；

（3）DCS產(chǎn)生FCB信號后，立即通過相應(yīng)的邏輯回路，控制瞬間全開PCV兩個閥，防止鍋爐超壓和安全門動作；PCV另外一個閥根據(jù)情況自動動作；

（4）DEH接收到FCB信號后，立即通過控制回路瞬間關(guān)閉高、中壓調(diào)門，抑制汽輪機轉(zhuǎn)速上升防止超速；當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)速回降到3 000 r/min時，在DEH系統(tǒng)控制下，汽輪機以帶旁路的運行方式運行，維持汽輪機轉(zhuǎn)速3 000 r/min，并且機組帶廠用電負(fù)荷運行，等待再次并網(wǎng)；

（5）高壓調(diào)門在FCB后立即關(guān)閉，當(dāng)再熱冷段壓力≤0.828MPa時，高壓調(diào)門逐步開啟參與汽輪機轉(zhuǎn)速控制；高壓缸排汽通風(fēng)閥在高壓調(diào)門關(guān)閉的同時立即全開，并且保持全開狀態(tài)，當(dāng)機組FCB結(jié)束后，汽機重新啟動時關(guān)閉；

（6）中壓調(diào)門在FCB后立即關(guān)閉，且控制轉(zhuǎn)速≤3 090 r/min時，中壓調(diào)門逐步開啟，轉(zhuǎn)入自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，控制汽輪機轉(zhuǎn)速；待高壓調(diào)門開啟控制轉(zhuǎn)速后，則中壓調(diào)門退出轉(zhuǎn)速控制方式，開度保持在與廠用電負(fù)荷相匹配的預(yù)置值區(qū)間；

（7）機組FCB發(fā)生后，凝汽器三級減溫水閥立即打開，一直到FCB信號消失后再關(guān)閉；機組FCB發(fā)生后，立即自動關(guān)閉再熱蒸汽噴水減溫水調(diào)節(jié)閥以及閥前隔離閥，禁止繼續(xù)噴入減溫水；

（8）機組FCB發(fā)生后，送風(fēng)系統(tǒng)、引風(fēng)系統(tǒng)、一次風(fēng)系統(tǒng)、給煤及制粉系統(tǒng)保持原來的自動控制方式，并繼續(xù)保持兩臺鍋爐給水泵運行；

（9）FCB工況下，汽包水位控制系統(tǒng)將通過超馳功能及時調(diào)整給水流量，以適應(yīng)工況的巨變，并且繼續(xù)保持三沖量控制方式；

（10）機組在進(jìn)入FCB運行方式后，必須密切監(jiān)視汽輪機調(diào)節(jié)級出口溫度的變化，并通過調(diào)整手段盡可能使鍋爐出口的蒸汽溫度不要下降過快；并重點檢查發(fā)電機的電壓、電流、有功、無功、廠用電的電壓、頻率是否正常。運行參數(shù)無異常后，機組重新并網(wǎng)，升負(fù)荷，機組正常運行。

2.3 試驗驗證

印度某項目600 MW機組FCB（孤島運行）試驗于2015年4月15日22：42開始，試驗前機組負(fù)荷598 MW，試驗開始后汽輪機轉(zhuǎn)速最高達(dá)到3 166 rpm，最低2 861 rpm，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速3 002 rpm；主蒸汽溫度最高552℃，最低482℃；帶孤島運行負(fù)荷38 MW。機組FCB試驗穩(wěn)定運行后各項參數(shù)正常并于23：00成功并網(wǎng)，試驗共持續(xù)18 min且取得圓滿成功。

3 結(jié)語

要實現(xiàn)機組FCB功能需從設(shè)計、論證到實施各環(huán)節(jié)統(tǒng)一策劃協(xié)調(diào)。此境外600 MW大型機組FCB試驗的成功，為后續(xù)類似機組提供了借鑒參考，也為中國制造產(chǎn)品拓展國際市場提供了有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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