具有FCB功能的600MW电站分析与应用

袁明

摘 要：随着电网容量的扩展，世界各国对电网运行的安全性越来越重视，其中设计机组具有FCB功能，是保障电网和机组安全稳定运行的一项重要措施。要实现FCB功能，需要设计初期提前策划，系统设计及设备选型应按照实现FCB功能目标来实施，該文探讨FCB设计过程中的对设备、设计选型的分析。

关键词：600 MW FCB 设计 选型 分析

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0043-02

FCB是指火电机组运行在某一负荷时， 因电网故障解列或发电机、汽轮机跳闸， 瞬间甩掉全部对外供电负荷， 但未发生锅炉主燃料跳闸（MFT：Main Fuel Trip）的情况下，用以维持“带厂用电孤岛运行”或“停机不停炉”的自动控制功能。目前，国内机组鲜有真正实现FCB功能的机组。该文通过印度某工程项目组FCB功能的实施，探讨实现FCB功能需在设计上采取措施及方法，为后续类似工程项目选型设计提供借鉴。

1 设计策略

印度某6×600 MW工程项目，三大主机均采用国产设备，锅炉为一次中间再热、露天布置π型汽包炉，额定蒸发量为1 878 t/h。汽轮机为亚临界、一次中间再热、三缸、四排汽、单轴、凝汽式，其蒸汽参数为16.67/3.468 MPa（a）；温度为538/538℃。

1.1 汽轮机

对于600 MW等级的汽轮机要实现FCB功能，需设计具有以下功能：（1）中压进汽系统具备调节流量的功能，即具备高中压联合调节进汽的能力；（2）配备高排通风系统；（3）凝汽器设计容量满足低压旁路及汽轮机高排蒸汽流量。

1.2 旁路系统

国际上较为流行的设计理念是采用100%BMCR容量的高压旁路+65%BMCR容量的低压旁路。锅炉设计最低稳燃负荷多为35%～40%，因此，选用100%高压旁路设计冗余过大，造成设备资源浪费，且低压旁路容量由于受凝汽器设备造价的影响，凝汽器最大选用容量为70%BMCR，若超过此经济上不划算。综合上述因素且满足FCB工质平衡的原则，该工程选用60%BMCR容量的旁路系统。同时，为满足旁路系统在接收FCB动作信号后3s内快速开启，优先采用液压控制系统。

1.3 小汽轮机汽源

维持汽包水位稳定是实现FCB功能的关键，按照常规设计在FCB瞬时工况下，由于各抽汽系统止回阀关闭，小汽轮机无法继续从抽汽系统获得汽源。因此，需要考虑从再热冷段高旁阀后，引入一路备用汽源继续驱动给水泵汽轮机。

1.4 除氧器

常规设计多采用从四段抽汽引入加热汽源供除氧器加热且辅助蒸汽作为备用汽源。当FCB工况时，各抽汽止回阀关闭，无法向除氧器供汽。因此，需考虑从再热冷段管道引入一路汽源作为除氧器加热气源，保证除氧器汽源的供应的连续性，且为保证汽源的无扰切换需在汽源管上选用具有快开功能的气动阀（3 s快开）。

2 FCB功能试验的实施

2.1 环境条件

FCB试验必须确保试验中容易出现的汽包水位控制、汽轮机超速、锅炉燃料控制、电气系统保护等重点问题可控在控。首先通过整套机组启动调试，机组已具备安全、稳定运行的能力，可以在不同负荷下正常运行。所有主要辅机和辅助系统能满足机组正常运行的要求，所有执行机构的操作灵活可靠。

必须具备的合格试验有以下方面：

（1）汽轮机汽门严密性试验已完成，并符合制造厂技术要求；

（2）汽轮机润滑油系统联锁保护试验合格；

（3）汽轮机防进水DEH报警功能正常；

（4）注油试验合格；

（5）就地/遥控汽轮机打闸试验已经完成；

（6）OPC功能试验合格；

（7）汽轮机超速保护试验、ETC试验合格；

（8）凝泵联锁试验正常；

（9）锅炉辅机联锁保护试验合格，锅炉FSSS联锁保护试验合格，锅炉MFT保护试验合格，锅炉安全门及PCV阀校验完成；

（10）机炉电大联锁试验合格，发变组保护试验合格，厂用电自动切换试验合格，柴油发电机自启动试验合格；

（11）辅助蒸汽切换试验完成，汽泵汽源无扰切换试验完成；

（12）RB试验合格，DEH功能正常，DEH系统参数正常，MCS、FSSS、BPS功能正常，FCB信号形成回路冷态检查，FCB信号与各控制系统的接口检查，各控制系统FCB功能实现的控制逻辑检查。

2.2 FCB试验的实施

（1）锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）接收到FCB信号后，如果锅炉负荷大于60%BMCR时，保留2～3层煤粉燃烧器，自动投入轻油枪，最终维持锅炉负荷为40%BMCR左右；

（2）高低压旁路系统接收到FCB信号后，高压旁路阀自动瞬间快开20%、低压旁路阀全开，3s后汽轮机高低压旁路系统转入自动调节方式；与此同时，高、低压旁路的减温水阀也将转入自动调节方式；

（3）DCS产生FCB信号后，立即通过相应的逻辑回路，控制瞬间全开PCV两个阀，防止锅炉超压和安全门动作；PCV另外一个阀根据情况自动动作；

（4）DEH接收到FCB信号后，立即通过控制回路瞬间关闭高、中压调门，抑制汽轮机转速上升防止超速；当汽轮机转速回降到3 000 r/min时，在DEH系统控制下，汽轮机以带旁路的运行方式运行，维持汽轮机转速3 000 r/min，并且机组带厂用电负荷运行，等待再次并网；

（5）高压调门在FCB后立即关闭，当再热冷段压力≤0.828MPa时，高压调门逐步开启参与汽轮机转速控制；高压缸排汽通风阀在高压调门关闭的同时立即全开，并且保持全开状态，当机组FCB结束后，汽机重新启动时关闭；

（6）中压调门在FCB后立即关闭，且控制转速≤3 090 r/min时，中压调门逐步开啟，转入自动调节状态，控制汽轮机转速；待高压调门开启控制转速后，则中压调门退出转速控制方式，开度保持在与厂用电负荷相匹配的预置值区间；

（7）机组FCB发生后，凝汽器三级减温水阀立即打开，一直到FCB信号消失后再关闭；机组FCB发生后，立即自动关闭再热蒸汽喷水减温水调节阀以及阀前隔离阀，禁止继续喷入减温水；

（8）机组FCB发生后，送风系统、引风系统、一次风系统、给煤及制粉系统保持原来的自动控制方式，并继续保持两台锅炉给水泵运行；

（9）FCB工况下，汽包水位控制系统将通过超驰功能及时调整给水流量，以适应工况的巨变，并且继续保持三冲量控制方式；

（10）机组在进入FCB运行方式后，必须密切监视汽轮机调节级出口温度的变化，并通过调整手段尽可能使锅炉出口的蒸汽温度不要下降过快；并重点检查发电机的电压、电流、有功、无功、厂用电的电压、频率是否正常。运行参数无异常后，机组重新并网，升负荷，机组正常运行。

2.3 试验验证

印度某项目600 MW机组FCB（孤岛运行）试验于2015年4月15日22：42开始，试验前机组负荷598 MW，试验开始后汽轮机转速最高达到3 166 rpm，最低2 861 rpm，稳定转速3 002 rpm；主蒸汽温度最高552℃，最低482℃；带孤岛运行负荷38 MW。机组FCB试验稳定运行后各项参数正常并于23：00成功并网，试验共持续18 min且取得圆满成功。

3 结语

要实现机组FCB功能需从设计、论证到实施各环节统一策划协调。此境外600 MW大型机组FCB试验的成功，为后续类似机组提供了借鉴参考，也为中国制造产品拓展国际市场提供了有力的技术保障。

参考文献

[1] 冯伟忠，900 MW超临界机组FCB试验[J].中国电力，2005，38（2）：74-77.

[2] 季兴文.2×1 000 MW机组厂用电可靠性分析[J].电工技术，2015（10）：68-70.

[3] 魏晨曦.高压侧故障厂用电快切装置未启动的原因分析[J].电力安全技术，2015（12）：23-24.