某燃煤機組FCB試驗及分析

劉慶奎，蘇偉凱

（濟南中能電力工程有限公司，山東 濟南 250013）

0 引言

FCB是指機組的負荷高于40%時，在電網出現故障而機組本身運行正常的情況下，發電機甩掉全部對外供電負荷，汽輪機轉速保持3 000 r／min，鍋爐快速減少燃料量，高低壓旁路快速開啟，實現機組僅帶廠用電的“孤島運行”［1］。FCB功能的實現對電廠及電網意義重大。當電網出現突發性故障時，具備FCB功能的機組可以快速減負荷并立刻轉為帶廠用電運行，隨時可以帶負荷，縮短對外供電的恢復時間。具備FCB功能的機組同時具有停電不停機、停機不停爐的功能，可最大程度地減小鍋爐的停運概率，從而降低鍋爐跳閘造成的壽命損耗，節約鍋爐重新啟動的成本。

印度尼西亞由于受地理位置限制，各電網總裝機容量少，抗干擾能力差［2］，因而實現電源項目的FCB功能尤為重要。本文對印度尼西亞某燃煤機組進行了FCB試驗，對試驗過程中發現的問題進行了優化處理，確保機組FCB功能的實現。

1 機組概況

印度尼西亞某2×200 MW燃煤發電項目，配套鍋爐為一次中間再熱超高壓自然循環汽包爐，再熱蒸汽系統上均設置100%容量的安全泄放閥。鍋爐過熱器上配置供25%BMCR容量的排大氣壓力釋放閥（PCV）。汽輪機采用高、低壓兩級串聯旁路系統，高壓旁路容量為70%BMCR，低壓旁路容量為80%BMCR，該機組在電網中既可以承擔基本負荷，也可承擔調峰任務。

2 FCB試驗前準備及試驗過程

在FCB試驗條件滿足的情況下，進行FCB試驗，FCB動作原理如圖1所示。

2.1 試驗前準備

1）柴油發電機和UPS系統切換正常，廠用電系統切換正常、可靠。發變組保護校驗完畢，發電機并網開關、滅磁開關分閘動作良好，自動勵磁調節器調整完畢，性能良好。柴油發電機啟停測試、汽輪機事故潤滑油泵啟停測試、發電機直流密封油泵啟停測試、頂軸油泵啟停測試等正常。

圖1 FCB動作原理框圖

2）汽輪發電機組經過滿負荷試運，重要監視參數在要求范圍內，設備無缺陷，性能良好。DEH調節性能良好，并設有完善的甩負荷邏輯，電液伺服閥性能符合要求。主汽閥、調節汽閥嚴密性試驗合格，關閉時間測定完成且符合設計要求，活動試驗正常，無卡澀。危急保安系統動作可靠，超速試驗合格，ETS動作正常，OPC試驗和超速試驗合格［3］。汽輪機旁路系統處于備用狀態，快開、快關、保護動作正常。

3）總燃料跳閘試驗完畢，動作可靠。鍋爐過熱器和再熱器安全閥、PCV閥、緊急事故放水閥校驗合格。燃油系統和點火穩燃系統正常。

4）DCS系統運行正常。機組協調控制系統投入，變負荷試驗測試完成，RB試驗以及汽機甩負荷試驗完成。

2.2 FCB試驗控制

2.2.1 子系統的控制

1）鍋爐控制。鍋爐主控切為手動，當小于50%BMCR動作時維持當前燃燒工況并自動投入BC層油槍；當大于50%BMCR動作時觸發RB回路，自上而下切除磨煤機，保留下面兩層磨煤機，投入BC層油，使鍋爐熱負荷穩定在50% 的負荷點［4］，聯鎖打開PCV閥，當壓力低于設定值時，自動關閉PCV閥。屏蔽爐膛負壓偏差大、風量偏差大、一次風壓偏差大、燃料偏差大切手動［5］。

2）汽輪機控制。汽輪機主控切為手動，DEH控制方式自動切換為轉速控制方式，OPC動作，聯鎖打開VV閥，轉速目標值設定為3 000 r／min。

3）旁路控制。當小于50%BMCR動作時，鍋爐側保持當前負荷，高壓旁路超開65%，旁路自動跟蹤FCB動作前壓力［5］。延時3 s減溫噴水閥開至10%，自動跟蹤FCB動作前高壓旁路出口溫度，而后投入自動。當大于50%BMCR動作時，高壓旁路快開5 s后投入自動。高壓旁路快開時，延時3 s高壓旁路減溫水閥快開至70%并投入自動，設定值自動跟蹤FCB動作前高壓旁路出口溫度。FCB動作后，低壓旁路快開5 s后投入自動，低壓旁路溫度調門全開，投入自動，使溫度保持為120℃。

2.2.2 SCS控制

1）FCB發生時，汽包水位保護定值將自動由原來的+200 mm 和-230 mm 改為+340 mm 和-320 mm［6］。

2）FCB聯動關過熱器、再熱器減溫水調門30 s，30 s后恢復自動控制狀態。

3）聯動開輔汽至除氧器電動門、輔汽至除氧器氣動調節閥前后隔離閥，輔汽至除氧器氣動調節閥開度置20%。

4）聯動開再熱蒸汽冷段至輔汽聯箱調節閥前隔離閥。

5）聯動關一段和三至六段抽汽隔離閥及抽汽止回閥，聯動關四段抽汽至除氧器隔離閥。

6）聯動開1號和3號高壓加熱器的緊急疏水控制閥。

7）聯動開啟備用真空泵［7］。

8）聯動開凝結水至低壓缸噴水閥，聯動開汽輪機疏水擴容器噴水減溫閥。

2.2.3 電氣控制

發電機勵磁調節系統快速減磁，維持發電機端電壓穩定。不切換廠用電，由發電機通過高壓廠用變壓器帶廠用負荷。

2.3 試驗過程

2019年6月19日，主變壓器出口275 kV開關開路，觸發FCB動作，FCB信號送往DEH系統、DCS系統和BPS系統。試驗前機組負荷為210 MW，轉速為3 037 r／min，主汽溫度為534.6℃，主汽壓力為12.71 MPa。鍋爐過熱器出口兩個電磁泄放閥和高壓旁路快開，進行快速蒸汽泄壓疏導，高壓旁路減溫水自動投入，低壓旁路動作正常。啟動RB回路連續跳閘兩臺磨煤機E和D，保留兩臺磨煤機，自動投入A層微油和BC層油槍，燃料量控制在52 t／h，負壓最低控制到-558.5 Pa。FCB動作后各參數變化情況如表1所示，FCB動作后各參數變化趨勢如圖2所示。

3 FCB試驗優化處理

第一次做50%FCB試驗時，FCB未能正確動作。經檢查發現FCB的允許條件不滿足，造成FCB未動作。FCB觸發時已經為不正常運行狀態，需要將正常運行狀態作為觸發的前提，經分析后對FCB動作允許條件增加10 s的記憶延時，避免了動作時允許條件瞬間消失。

表1 FCB動作后各參數變化情況

3.1 優化旁路控制邏輯

1）修改高壓旁路快開的動作值。原設計為：當發生50%FCB時，高壓旁路快開10%；當發生100%FCB時，高壓旁路快開70%。經試驗驗證，當FCB發生后由于高壓旁路調門開度過小，主汽壓力迅速上升，造成鍋爐超壓。邏輯修改為：當發生50%FCB時，高壓旁路快開65%；當發生100%FCB時，高壓旁路快開100%，使旁路快速泄流，保證主汽壓力波動幅度較小［8］。

圖2 FCB動作后各參數變化趨勢

2）推遲旁路自動投入時間。在FCB動作的初期使用超馳指令保證旁路維持在一定開度。原邏輯為FCB動作后旁路壓力調節自動投入，試驗證明旁路調門自動調壓易造成閥門反復動作，且與快開旁路指令相比動作緩慢。邏輯修改為在旁路超馳快開后再投入旁路自動，快開時旁路PID進行跟蹤，快開結束后旁路再進行PID調節。

3）當旁路調節閥正常操作時，需要閉鎖電磁閥帶電。當閉鎖電磁閥失電時，閥門保持當前位置不動。增加FCB動作使閉鎖電磁閥帶電的邏輯，防止閥門拒動；增加旁路指令與反饋偏差大時切為自動的延時，避免閥門在FCB動作初期退出自動調節。

3.2 優化爐膛負壓和一次風壓控制邏輯

增加FCB動作信號對爐膛負壓調節的前饋，并適當加強比例調節，避免鍋爐出現較大負壓。對于一次風壓調節的控制，增加跳閘磨煤機臺數的函數作為前饋，降低一次風壓過高造成一次風機失速的可能性。

3.3 優化汽包水位控制邏輯

FCB動作時，汽包水位變化劇烈，保護定值會進行自動調整以應對水位的波動，邏輯修改后將定值保持10 min，提高FCB動作的可靠性。

4 結語

因當地電網容量較小，電網失電現象時有發生，FCB功能的實現對電廠和電網尤為重要。通過試驗研究和邏輯優化，本機組FCB功能正常，各項順控聯鎖動作正確，參數調節良好，保證了機組穩定運行，并為當地其他機組FCB功能的實現提供了一定的借鑒。