某燃煤机组FCB试验及分析

刘庆奎，苏伟凯

（济南中能电力工程有限公司，山东 济南 250013）

0 引言

FCB是指机组的负荷高于40%时，在电网出现故障而机组本身运行正常的情况下，发电机甩掉全部对外供电负荷，汽轮机转速保持3 000 r／min，锅炉快速减少燃料量，高低压旁路快速开启，实现机组仅带厂用电的“孤岛运行”［1］。FCB功能的实现对电厂及电网意义重大。当电网出现突发性故障时，具备FCB功能的机组可以快速减负荷并立刻转为带厂用电运行，随时可以带负荷，缩短对外供电的恢复时间。具备FCB功能的机组同时具有停电不停机、停机不停炉的功能，可最大程度地减小锅炉的停运概率，从而降低锅炉跳闸造成的寿命损耗，节约锅炉重新启动的成本。

印度尼西亚由于受地理位置限制，各电网总装机容量少，抗干扰能力差［2］，因而实现电源项目的FCB功能尤为重要。本文对印度尼西亚某燃煤机组进行了FCB试验，对试验过程中发现的问题进行了优化处理，确保机组FCB功能的实现。

1 机组概况

印度尼西亚某2×200 MW燃煤发电项目，配套锅炉为一次中间再热超高压自然循环汽包炉，再热蒸汽系统上均设置100%容量的安全泄放阀。锅炉过热器上配置供25%BMCR容量的排大气压力释放阀（PCV）。汽轮机采用高、低压两级串联旁路系统，高压旁路容量为70%BMCR，低压旁路容量为80%BMCR，该机组在电网中既可以承担基本负荷，也可承担调峰任务。

2 FCB试验前准备及试验过程

在FCB试验条件满足的情况下，进行FCB试验，FCB动作原理如图1所示。

2.1 试验前准备

1）柴油发电机和UPS系统切换正常，厂用电系统切换正常、可靠。发变组保护校验完毕，发电机并网开关、灭磁开关分闸动作良好，自动励磁调节器调整完毕，性能良好。柴油发电机启停测试、汽轮机事故润滑油泵启停测试、发电机直流密封油泵启停测试、顶轴油泵启停测试等正常。

图1 FCB动作原理框图

2）汽轮发电机组经过满负荷试运，重要监视参数在要求范围内，设备无缺陷，性能良好。DEH调节性能良好，并设有完善的甩负荷逻辑，电液伺服阀性能符合要求。主汽阀、调节汽阀严密性试验合格，关闭时间测定完成且符合设计要求，活动试验正常，无卡涩。危急保安系统动作可靠，超速试验合格，ETS动作正常，OPC试验和超速试验合格［3］。汽轮机旁路系统处于备用状态，快开、快关、保护动作正常。

3）总燃料跳闸试验完毕，动作可靠。锅炉过热器和再热器安全阀、PCV阀、紧急事故放水阀校验合格。燃油系统和点火稳燃系统正常。

4）DCS系统运行正常。机组协调控制系统投入，变负荷试验测试完成，RB试验以及汽机甩负荷试验完成。

2.2 FCB试验控制

2.2.1 子系统的控制

1）锅炉控制。锅炉主控切为手动，当小于50%BMCR动作时维持当前燃烧工况并自动投入BC层油枪；当大于50%BMCR动作时触发RB回路，自上而下切除磨煤机，保留下面两层磨煤机，投入BC层油，使锅炉热负荷稳定在50% 的负荷点［4］，联锁打开PCV阀，当压力低于设定值时，自动关闭PCV阀。屏蔽炉膛负压偏差大、风量偏差大、一次风压偏差大、燃料偏差大切手动［5］。

2）汽轮机控制。汽轮机主控切为手动，DEH控制方式自动切换为转速控制方式，OPC动作，联锁打开VV阀，转速目标值设定为3 000 r／min。

3）旁路控制。当小于50%BMCR动作时，锅炉侧保持当前负荷，高压旁路超开65%，旁路自动跟踪FCB动作前压力［5］。延时3 s减温喷水阀开至10%，自动跟踪FCB动作前高压旁路出口温度，而后投入自动。当大于50%BMCR动作时，高压旁路快开5 s后投入自动。高压旁路快开时，延时3 s高压旁路减温水阀快开至70%并投入自动，设定值自动跟踪FCB动作前高压旁路出口温度。FCB动作后，低压旁路快开5 s后投入自动，低压旁路温度调门全开，投入自动，使温度保持为120℃。

2.2.2 SCS控制

1）FCB发生时，汽包水位保护定值将自动由原来的+200 mm 和-230 mm 改为+340 mm 和-320 mm［6］。

2）FCB联动关过热器、再热器减温水调门30 s，30 s后恢复自动控制状态。

3）联动开辅汽至除氧器电动门、辅汽至除氧器气动调节阀前后隔离阀，辅汽至除氧器气动调节阀开度置20%。

4）联动开再热蒸汽冷段至辅汽联箱调节阀前隔离阀。

5）联动关一段和三至六段抽汽隔离阀及抽汽止回阀，联动关四段抽汽至除氧器隔离阀。

6）联动开1号和3号高压加热器的紧急疏水控制阀。

7）联动开启备用真空泵［7］。

8）联动开凝结水至低压缸喷水阀，联动开汽轮机疏水扩容器喷水减温阀。

2.2.3 电气控制

发电机励磁调节系统快速减磁，维持发电机端电压稳定。不切换厂用电，由发电机通过高压厂用变压器带厂用负荷。

2.3 试验过程

2019年6月19日，主变压器出口275 kV开关开路，触发FCB动作，FCB信号送往DEH系统、DCS系统和BPS系统。试验前机组负荷为210 MW，转速为3 037 r／min，主汽温度为534.6℃，主汽压力为12.71 MPa。锅炉过热器出口两个电磁泄放阀和高压旁路快开，进行快速蒸汽泄压疏导，高压旁路减温水自动投入，低压旁路动作正常。启动RB回路连续跳闸两台磨煤机E和D，保留两台磨煤机，自动投入A层微油和BC层油枪，燃料量控制在52 t／h，负压最低控制到-558.5 Pa。FCB动作后各参数变化情况如表1所示，FCB动作后各参数变化趋势如图2所示。

3 FCB试验优化处理

第一次做50%FCB试验时，FCB未能正确动作。经检查发现FCB的允许条件不满足，造成FCB未动作。FCB触发时已经为不正常运行状态，需要将正常运行状态作为触发的前提，经分析后对FCB动作允许条件增加10 s的记忆延时，避免了动作时允许条件瞬间消失。

表1 FCB动作后各参数变化情况

3.1 优化旁路控制逻辑

1）修改高压旁路快开的动作值。原设计为：当发生50%FCB时，高压旁路快开10%；当发生100%FCB时，高压旁路快开70%。经试验验证，当FCB发生后由于高压旁路调门开度过小，主汽压力迅速上升，造成锅炉超压。逻辑修改为：当发生50%FCB时，高压旁路快开65%；当发生100%FCB时，高压旁路快开100%，使旁路快速泄流，保证主汽压力波动幅度较小［8］。

图2 FCB动作后各参数变化趋势

2）推迟旁路自动投入时间。在FCB动作的初期使用超驰指令保证旁路维持在一定开度。原逻辑为FCB动作后旁路压力调节自动投入，试验证明旁路调门自动调压易造成阀门反复动作，且与快开旁路指令相比动作缓慢。逻辑修改为在旁路超驰快开后再投入旁路自动，快开时旁路PID进行跟踪，快开结束后旁路再进行PID调节。

3）当旁路调节阀正常操作时，需要闭锁电磁阀带电。当闭锁电磁阀失电时，阀门保持当前位置不动。增加FCB动作使闭锁电磁阀带电的逻辑，防止阀门拒动；增加旁路指令与反馈偏差大时切为自动的延时，避免阀门在FCB动作初期退出自动调节。

3.2 优化炉膛负压和一次风压控制逻辑

增加FCB动作信号对炉膛负压调节的前馈，并适当加强比例调节，避免锅炉出现较大负压。对于一次风压调节的控制，增加跳闸磨煤机台数的函数作为前馈，降低一次风压过高造成一次风机失速的可能性。

3.3 优化汽包水位控制逻辑

FCB动作时，汽包水位变化剧烈，保护定值会进行自动调整以应对水位的波动，逻辑修改后将定值保持10 min，提高FCB动作的可靠性。

4 结语

因当地电网容量较小，电网失电现象时有发生，FCB功能的实现对电厂和电网尤为重要。通过试验研究和逻辑优化，本机组FCB功能正常，各项顺控联锁动作正确，参数调节良好，保证了机组稳定运行，并为当地其他机组FCB功能的实现提供了一定的借鉴。