袁明（山東電力建設第一工程公司，濟南　250100）

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印度KMPCL電站600 MW機組FCB功能設計與實施

袁明
（山東電力建設第一工程公司，濟南250100）

摘要：機組的FCB（FAST CUT BACK）功能能夠保證機組在帶廠用電或者停機不停爐的情況下繼續(xù)安全運行，待機組具備帶滿負荷的情況下可以快速恢復滿負荷運行。針對印度KMPCL電站6×600 MW機組工程總承包（EPC）項目，通過優(yōu)化機組選型、輔助設備和相關系統(tǒng)設計等一系列措施，確保了FCB試驗的成功。

關鍵詞：600 MW機組；FCB；功能設計；實施

0　引言

FCB是指火電機組運行在某一負荷時，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荷，但未發(fā)生鍋爐主燃料跳閘（MFT）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［1］。印度KMPCL電站6×600 MW項目汽輪機為600 MW亞臨界、一次中間再熱、三缸、四排汽、單軸、凝汽式汽輪機。機組采用定—滑—定運行方式，滑壓運行的范圍為30%～90%額定負荷。汽輪機及其配套輔助設備和系統(tǒng)具備從任何機組負荷工況下甩負荷至帶廠用電工況（不停機）連續(xù)運行的功能。為保證FCB試驗的成功，采取一系列的優(yōu)化設計，如：鍋爐PCV閥設計為3×7．5%，給水泵汽輪機采用汽源無擾動外切換方式，高壓旁路設計容量為60%、低壓旁路按照“高壓旁路容量+減溫噴水量”設計。

1　機組FCB試驗的設計保證措施

1.1高壓缸進汽與中壓缸進汽方式選擇

若甩負荷帶廠用電運行選用高壓缸進汽方式，對汽輪機影響主要有以下兩點。1）在主蒸汽流量約120 t/h的情況下，高壓缸在很短時間內(nèi)蒸汽溫度急劇下降，調(diào)節(jié)級和轉(zhuǎn)子表面遇急速冷卻，轉(zhuǎn)子將會產(chǎn)生很大的熱應力，從而造成較大的壽命消耗。2）600 MW機組低壓末級葉片冷卻流量，四排汽約需180 t/h，所以甩負荷帶廠用電時中低壓缸必須進汽。若選用高壓缸進汽方式，高壓缸將分流一部分中壓缸進汽流量，致使通過中壓缸的流量進一步減小，低于末級葉片需要的正常冷卻流量，從而造成低壓排汽超溫，威脅汽輪機低壓末級葉片的安全。

鑒于以上因素，為保證汽輪機長期穩(wěn)定安全運行，汽輪機甩負荷帶廠用電時選用中壓缸進汽方式。根據(jù)中壓缸所能承受最高壓力、缸溫及脹差的限值，再結(jié)合FCB工況下的熱平衡圖，經(jīng)過計算確定FCB狀態(tài)下中壓缸進汽能夠滿足試驗要求。

1.2高、低壓旁路系統(tǒng)選型

二級高、低壓串聯(lián)旁路對機組主要有配合啟動、壓力調(diào)節(jié)和參與安全保護等功能，此處參與FCB試驗主要考慮高、低壓旁路的安全保護功能，需要旁路參與超馳控制把機組轉(zhuǎn)換到不停機、不停爐的帶廠用電孤島運行方式，這樣利于減少鍋爐壽命損耗，提高電網(wǎng)和電廠的安全、經(jīng)濟性能［2］。

一般旁路系統(tǒng)造價隨著旁路容量增大而提高，為滿足FCB試驗要求，機組設定的高旁容量為60%，經(jīng)核算符合FCB狀態(tài)下蒸汽流量的要求，并配合鍋爐過熱器3×7．5%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）PCV閥一起使用，低壓旁路容量按照“高旁容量+減溫噴水量”計算。設計60%高旁容量配合3×7．5%鍋爐PCV閥，F(xiàn)CB狀態(tài)下瞬間全開2只PCV閥（第3 只PCV閥根據(jù)實際需要自動開啟），由于設定主動開啟PCV閥泄壓，壓力起點低，開閥時間早、速度快，能夠保證鍋爐壓力始終被控制在機械安全門動作定值以下，能夠有效控制鍋爐壓力飛升。

1.3給水泵汽輪機進汽切換方式選擇

目前較為典型的給水泵汽輪機汽源切換方式有新蒸汽內(nèi)切換和再熱冷段蒸汽外切換兩種。此次FCB試驗設計外切換作為汽源切換方式，切換系統(tǒng)如圖1。

圖1　給水泵汽輪機進汽外切換

在大機負荷高于40%時，切換閥處于關閉狀態(tài)。當大機負荷低于40%后，在四段抽汽不能滿足給水泵汽輪機出力要求的情況下（此時低壓調(diào)節(jié)閥已處于全開狀態(tài)），切換閥將自動打開，直到進汽量滿足小機出力要求［3］。并且在切換閥打開的過程中，安裝在低壓蒸汽進汽管線上的逆止閥將在閥后壓力大于閥前壓力時自動關閉。通過備用蒸汽調(diào)閥調(diào)整后，汽輪機內(nèi)的蒸汽參數(shù)變化較小，因此不會出現(xiàn)汽源擾動現(xiàn)象，也不會產(chǎn)生相對熱應力，并且可以由FCB信號直接開啟備用汽源氣動隔離閥（快開），滿足短時間（3 s以內(nèi)）的操作要求，確保進汽閥切換時間能夠滿足試驗需要，增強對汽包水位的控制。

1.4除氧器備用汽源的切換與選擇

為確保FCB狀態(tài)下除氧器能夠達到相應工作出力，備用汽源從高旁閥后再熱冷段管道單獨引出，管道上設置氣動調(diào)節(jié)閥（快開），通過設計院和鍋爐廠配合對設備加熱能力和安全閥排放能力進行核算，最終確定從再熱冷段管道引出支管至除氧器作為備用汽源，以滿足FCB狀態(tài)下除氧器正常運行的需要。

1.5其他系統(tǒng)的設計

經(jīng)過核算FCB瞬時狀態(tài)下給水泵汽輪機的進汽參數(shù)，并與給水泵組各廠家對照分析，確認此時的出力能夠滿足機組最大連續(xù)出力（TMCR）條件下給水量加高旁噴水量的要求。

FCB狀態(tài)下廠用電的計算，僅考慮FCB穩(wěn)定運行后單元機組的廠用電計算負荷，公用系統(tǒng)不予考慮，負荷容量按照額定運行容量計算。

2　FCB試驗方案的確定

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)保護等重點問題可控，并在試驗方案中有具體體現(xiàn)。

2.1 FCB試驗條件

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)的操作可靠。

主要必須具備的合格試驗條件有以下方面：汽輪機汽門嚴密性試驗已完成，并符合制造廠技術要求；汽輪機潤滑油系統(tǒng)聯(lián)鎖保護試驗合格；汽輪機防進水電液控制系統(tǒng)（DEH）報警功能正常；注油試驗合格；就地/遙控汽輪機打閘試驗已經(jīng)完成；超速保護（OPC）功能試驗合格；汽輪機ETS試驗合格；凝泵聯(lián)鎖試驗正常；鍋爐輔機聯(lián)鎖保護試驗合格，鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）聯(lián)鎖保護試驗合格，鍋爐MFT保護試驗合格，鍋爐安全門及PCV閥校驗完成；機爐電大聯(lián)鎖試驗合格，發(fā)變組保護試驗合格，廠用電自動切換試驗合格，柴油發(fā)電機自啟動試驗合格；輔助蒸汽切換試驗完成，汽泵汽源無擾切換試驗完成；RB（Runback）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。

2.2FCB試驗前重點檢查項目

汽輪機潤滑油、EH油、高低壓旁路油系統(tǒng)檢查正常；汽輪機潤滑油系統(tǒng)聯(lián)鎖保護投入檢查正常，汽輪機防進水DEH報警功能檢查正常；汽輪機高低壓旁路自動投入及FCB功能投入狀態(tài)檢查正常，汽機閥門活動試驗正常；輔助蒸汽母管至汽封管道狀況檢查正常，汽輪機ETS保護投入檢查正常；鍋爐輔機聯(lián)鎖保護投入檢查正常，鍋爐FSSS的FCB功能投入狀態(tài)檢查正常，鍋爐油槍BC、AB、CD層投入檢查正常，鍋爐MFT保護投入檢查正常，鍋爐PCV手動打開試驗正常，過熱蒸汽噴水減溫裝置投自動狀態(tài)；發(fā)變組保護投入檢查正常，勵磁調(diào)節(jié)器運行狀態(tài)檢查正常，廠用電自動切換裝置投入狀態(tài)檢查正常，柴油發(fā)電機自啟動投入狀態(tài)檢查正常；真空泵2臺運行、鍋爐汽包事故放水閥手動打開試驗正常，除氧器事故放水閥手動打開試驗正常，F(xiàn)CB試驗所需的監(jiān)視畫面和趨勢曲線圖已組態(tài)完畢。

3　FCB試驗的實施

3.1試驗準備工作

FCB試驗正式實施前，應確認檢查以下工作準備完成。FCB試驗前，應將凝汽器低-低水位報警值適當調(diào)低；檢查凝結(jié)水補水泵運行邏輯方式，確認機組甩負荷后，應聯(lián)起凝結(jié)水補水泵；指派專人負責跳開與電網(wǎng)連接的高壓斷路器，機組與電網(wǎng)解列，F(xiàn)CB信號產(chǎn)生，機組自動進入FCB模式，帶廠用電運行。

3.2具體實施步驟

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，最終維持鍋爐負荷為40%BMCR左右；

汽輪機高低壓旁路系統(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，3 s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；

DCS產(chǎn)生FCB信號后，立即通過相應的邏輯回路，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；

DEH接收到FCB信號后，立即通過控制回路瞬間關閉高、中壓調(diào)門，抑制汽輪機轉(zhuǎn)速上升防止超速；當汽輪機轉(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荷運行，等待再次并網(wǎng)［4］；

高壓調(diào)門在FCB后立即關閉，當再熱冷段壓力≤0．828 MPa時，高壓調(diào)門逐步開啟參與汽輪機轉(zhuǎn)速控制；高壓缸排汽通風閥在高壓調(diào)門關閉的同時立即全開，并且保持全開狀態(tài)，當機組FCB結(jié)束后，汽機重新啟動時關閉；

中壓調(diào)門在FCB后立即關閉，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荷相匹配的預置值區(qū)間；

機組FCB發(fā)生后，凝汽器三級減溫水閥立即打開，一直到FCB信號消失后再關閉；機組FCB發(fā)生后，立即自動關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；

機組FCB發(fā)生后，送風系統(tǒng)、引風系統(tǒng)、一次風系統(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。

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，以適應工況的巨變，并且繼續(xù)保持三沖量控制方式。

機組在進入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)，升負荷，機組正常運行。

3.3 FCB試驗驗證

印度KMPCL電站3號機組FCB試驗于2015-04-15T22∶42開始，試驗前機組負荷598 MW，試驗開始后汽輪機轉(zhuǎn)速最高達到3 166 r/min，最低2 861 r/min，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速3 002 r/min；主蒸汽溫度最高552℃，最低482℃；帶孤島運行負荷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。通過FCB功能的成功實施，證明在前期設計、設備等方面所采取的方法和措施的正確性［5］。

4　結(jié)語

大型機組的EPC項目FCB試驗，從設計、論證到實施，需要有關各方通力配合，全方位協(xié)調(diào)，此次600 MW機組境外EPC項目FCB試驗的成功，為以后進行境外大型機組FCB試驗提供了參考資料和成功的案例?，F(xiàn)在大型機組大多設計此項功能，但是能夠真正投入實際應用的很少，此次試驗的成功為600 MW機組FCB試驗的實際應用推廣起到了良好的導向作用，也為拓展海外火電市場提供了有力的技術保障。

參考文獻

［1］王立地．對FCB若干問題的探討［C］∥全國火電大機組（600 MW級）競賽第11屆年會論文集．北京：全國發(fā)電機組技術協(xié)會，2007．

［2］林苗丹，王立地．汽輪機旁路容量的合理選擇［J］．湖北電力，2010，34（1）：42-44．

［3］馮偉忠．900 MW超臨界機組FCB試驗［J］．中國電力，2005，38 （2）：74-77．

［4］王學根，騰衛(wèi)明，舒暢．通過控制系統(tǒng)改造實現(xiàn)國產(chǎn)600 MW超臨界機組FCB功能［J］．中國電力，2009，42（10）：73-76．

［5］陳浩．600 MW超臨界機組FCB試驗［J］．中國電力，2008，41（10）：62-66．

袁明（1976），男，高級工程師，從事電力工程管理與技術方面工作。

·班組創(chuàng)新·

Design and Im p lementation of FCB Function for KMPCL 6×600 MW Units in Indian

YUAN Ming
（SEPCOI Electric Power Construction Corporation，Jinan 250100，China）

Abstract:The function of FCB（FAST CUT BACK）is to ensure the unit to run continuously only with the load of auxiliary power or with boiler on service but turbine-generator out of service，so that the unit can return to full loads as soon as the conditions are ready for full-load running．For the project of KMPCL 6×600 MW EPC in India，F(xiàn)CB was successfully carried out by optimizing the selection and application of major equipment，auxiliary equipment，related system design and other effective measures．

Key words:600 MW power generating unit；FCB；function design；implementation

中圖分類號：TM621

文獻標志碼：B

文章編號：1007-9904（2016）02-0069-03

收稿日期：2015-10-08

作者簡介：