袁明（山東電力建設(shè)第一工程公司，濟(jì)南　250100）

?

印度KMPCL電站600 MW機(jī)組FCB功能設(shè)計(jì)與實(shí)施

袁明
（山東電力建設(shè)第一工程公司，濟(jì)南250100）

摘要：機(jī)組的FCB（FAST CUT BACK）功能能夠保證機(jī)組在帶廠用電或者停機(jī)不停爐的情況下繼續(xù)安全運(yùn)行，待機(jī)組具備帶滿負(fù)荷的情況下可以快速恢復(fù)滿負(fù)荷運(yùn)行。針對(duì)印度KMPCL電站6×600 MW機(jī)組工程總承包（EPC）項(xiàng)目，通過優(yōu)化機(jī)組選型、輔助設(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等一系列措施，確保了FCB試驗(yàn)的成功。

關(guān)鍵詞：600 MW機(jī)組；FCB；功能設(shè)計(jì)；實(shí)施

0　引言

FCB是指火電機(jī)組運(yùn)行在某一負(fù)荷時(shí)，因電網(wǎng)故障解列或發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)跳閘，瞬間甩掉全部對(duì)外供電負(fù)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(yùn)行”或“停機(jī)不停爐”的自動(dòng)控制功能［1］。印度KMPCL電站6×600 MW項(xiàng)目汽輪機(jī)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(jī)。機(jī)組采用定—滑—定運(yùn)行方式，滑壓運(yùn)行的范圍為30%～90%額定負(fù)荷。汽輪機(jī)及其配套輔助設(shè)備和系統(tǒng)具備從任何機(jī)組負(fù)荷工況下甩負(fù)荷至帶廠用電工況（不停機(jī)）連續(xù)運(yùn)行的功能。為保證FCB試驗(yàn)的成功，采取一系列的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如：鍋爐PCV閥設(shè)計(jì)為3×7．5%，給水泵汽輪機(jī)采用汽源無擾動(dòng)外切換方式，高壓旁路設(shè)計(jì)容量為60%、低壓旁路按照“高壓旁路容量+減溫噴水量”設(shè)計(jì)。

1　機(jī)組FCB試驗(yàn)的設(shè)計(jì)保證措施

1.1高壓缸進(jìn)汽與中壓缸進(jìn)汽方式選擇

若甩負(fù)荷帶廠用電運(yùn)行選用高壓缸進(jìn)汽方式，對(duì)汽輪機(jī)影響主要有以下兩點(diǎn)。1）在主蒸汽流量約120 t/h的情況下，高壓缸在很短時(shí)間內(nèi)蒸汽溫度急劇下降，調(diào)節(jié)級(jí)和轉(zhuǎn)子表面遇急速冷卻，轉(zhuǎn)子將會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，從而造成較大的壽命消耗。2）600 MW機(jī)組低壓末級(jí)葉片冷卻流量，四排汽約需180 t/h，所以甩負(fù)荷帶廠用電時(shí)中低壓缸必須進(jìn)汽。若選用高壓缸進(jìn)汽方式，高壓缸將分流一部分中壓缸進(jìn)汽流量，致使通過中壓缸的流量進(jìn)一步減小，低于末級(jí)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(jī)低壓末級(jí)葉片的安全。

鑒于以上因素，為保證汽輪機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定安全運(yùn)行，汽輪機(jī)甩負(fù)荷帶廠用電時(shí)選用中壓缸進(jìn)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(jì)算確定FCB狀態(tài)下中壓缸進(jìn)汽能夠滿足試驗(yàn)要求。

1.2高、低壓旁路系統(tǒng)選型

二級(jí)高、低壓串聯(lián)旁路對(duì)機(jī)組主要有配合啟動(dòng)、壓力調(diào)節(jié)和參與安全保護(hù)等功能，此處參與FCB試驗(yàn)主要考慮高、低壓旁路的安全保護(hù)功能，需要旁路參與超馳控制把機(jī)組轉(zhuǎn)換到不停機(jī)、不停爐的帶廠用電孤島運(yùn)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(jì)性能［2］。

一般旁路系統(tǒng)造價(jià)隨著旁路容量增大而提高，為滿足FCB試驗(yàn)要求，機(jī)組設(shè)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(jì)算。設(shè)計(jì)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(shí)際需要自動(dòng)開啟），由于設(shè)定主動(dòng)開啟PCV閥泄壓，壓力起點(diǎn)低，開閥時(shí)間早、速度快，能夠保證鍋爐壓力始終被控制在機(jī)械安全門動(dòng)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(jī)進(jìn)汽切換方式選擇

目前較為典型的給水泵汽輪機(jī)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(yàn)設(shè)計(jì)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(jī)進(jìn)汽外切換

在大機(jī)負(fù)荷高于40%時(shí)，切換閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)大機(jī)負(fù)荷低于40%后，在四段抽汽不能滿足給水泵汽輪機(jī)出力要求的情況下（此時(shí)低壓調(diào)節(jié)閥已處于全開狀態(tài)），切換閥將自動(dòng)打開，直到進(jìn)汽量滿足小機(jī)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(jìn)汽管線上的逆止閥將在閥后壓力大于閥前壓力時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。通過備用蒸汽調(diào)閥調(diào)整后，汽輪機(jī)內(nèi)的蒸汽參數(shù)變化較小，因此不會(huì)出現(xiàn)汽源擾動(dòng)現(xiàn)象，也不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)熱應(yīng)力，并且可以由FCB信號(hào)直接開啟備用汽源氣動(dòng)隔離閥（快開），滿足短時(shí)間（3 s以內(nèi)）的操作要求，確保進(jìn)汽閥切換時(shí)間能夠滿足試驗(yàn)需要，增強(qiáng)對(duì)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(dá)到相應(yīng)工作出力，備用汽源從高旁閥后再熱冷段管道單獨(dú)引出，管道上設(shè)置氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥（快開），通過設(shè)計(jì)院和鍋爐廠配合對(duì)設(shè)備加熱能力和安全閥排放能力進(jìn)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(yùn)行的需要。

1.5其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

經(jīng)過核算FCB瞬時(shí)狀態(tài)下給水泵汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)，并與給水泵組各廠家對(duì)照分析，確認(rèn)此時(shí)的出力能夠滿足機(jī)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(jì)算，僅考慮FCB穩(wěn)定運(yùn)行后單元機(jī)組的廠用電計(jì)算負(fù)荷，公用系統(tǒng)不予考慮，負(fù)荷容量按照額定運(yùn)行容量計(jì)算。

2　FCB試驗(yàn)方案的確定

FCB試驗(yàn)必須確保試驗(yàn)中容易出現(xiàn)的汽包水位控制、汽輪機(jī)超速、鍋爐燃料控制、電氣系統(tǒng)保護(hù)等重點(diǎn)問題可控，并在試驗(yàn)方案中有具體體現(xiàn)。

2.1 FCB試驗(yàn)條件

首先通過整套機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試，機(jī)組已具備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的能力，可以在不同負(fù)荷下正常運(yùn)行。所有主要輔機(jī)和輔助系統(tǒng)能滿足機(jī)組正常運(yùn)行的要求，所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作可靠。

主要必須具備的合格試驗(yàn)條件有以下方面：汽輪機(jī)汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)已完成，并符合制造廠技術(shù)要求；汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)試驗(yàn)合格；汽輪機(jī)防進(jìn)水電液控制系統(tǒng)（DEH）報(bào)警功能正常；注油試驗(yàn)合格；就地/遙控汽輪機(jī)打閘試驗(yàn)已經(jīng)完成；超速保護(hù)（OPC）功能試驗(yàn)合格；汽輪機(jī)ETS試驗(yàn)合格；凝泵聯(lián)鎖試驗(yàn)正常；鍋爐輔機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)試驗(yàn)合格，鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）聯(lián)鎖保護(hù)試驗(yàn)合格，鍋爐MFT保護(hù)試驗(yàn)合格，鍋爐安全門及PCV閥校驗(yàn)完成；機(jī)爐電大聯(lián)鎖試驗(yàn)合格，發(fā)變組保護(hù)試驗(yàn)合格，廠用電自動(dòng)切換試驗(yàn)合格，柴油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)試驗(yàn)合格；輔助蒸汽切換試驗(yàn)完成，汽泵汽源無擾切換試驗(yàn)完成；RB（Runback）試驗(yàn)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(hào)形成回路冷態(tài)檢查，F(xiàn)CB信號(hào)與各控制系統(tǒng)的接口檢查，各控制系統(tǒng)FCB功能實(shí)現(xiàn)的控制邏輯檢查。

2.2FCB試驗(yàn)前重點(diǎn)檢查項(xiàng)目

汽輪機(jī)潤(rùn)滑油、EH油、高低壓旁路油系統(tǒng)檢查正常；汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)投入檢查正常，汽輪機(jī)防進(jìn)水DEH報(bào)警功能檢查正常；汽輪機(jī)高低壓旁路自動(dòng)投入及FCB功能投入狀態(tài)檢查正常，汽機(jī)閥門活動(dòng)試驗(yàn)正常；輔助蒸汽母管至汽封管道狀況檢查正常，汽輪機(jī)ETS保護(hù)投入檢查正常；鍋爐輔機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)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(hù)投入檢查正常，鍋爐PCV手動(dòng)打開試驗(yàn)正常，過熱蒸汽噴水減溫裝置投自動(dòng)狀態(tài)；發(fā)變組保護(hù)投入檢查正常，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行狀態(tài)檢查正常，廠用電自動(dòng)切換裝置投入狀態(tài)檢查正常，柴油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)投入狀態(tài)檢查正常；真空泵2臺(tái)運(yùn)行、鍋爐汽包事故放水閥手動(dòng)打開試驗(yàn)正常，除氧器事故放水閥手動(dòng)打開試驗(yàn)正常，F(xiàn)CB試驗(yàn)所需的監(jiān)視畫面和趨勢(shì)曲線圖已組態(tài)完畢。

3　FCB試驗(yàn)的實(shí)施

3.1試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

FCB試驗(yàn)正式實(shí)施前，應(yīng)確認(rèn)檢查以下工作準(zhǔn)備完成。FCB試驗(yàn)前，應(yīng)將凝汽器低-低水位報(bào)警值適當(dāng)調(diào)低；檢查凝結(jié)水補(bǔ)水泵運(yùn)行邏輯方式，確認(rèn)機(jī)組甩負(fù)荷后，應(yīng)聯(lián)起凝結(jié)水補(bǔ)水泵；指派專人負(fù)責(zé)跳開與電網(wǎng)連接的高壓斷路器，機(jī)組與電網(wǎng)解列，F(xiàn)CB信號(hào)產(chǎn)生，機(jī)組自動(dòng)進(jìn)入FCB模式，帶廠用電運(yùn)行。

3.2具體實(shí)施步驟

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

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

DCS產(chǎn)生FCB信號(hào)后，立即通過相應(yīng)的邏輯回路，控制瞬間全開PCV兩個(gè)閥，防止鍋爐超壓和安全門動(dòng)作；PCV另外一個(gè)閥根據(jù)情況自動(dòng)動(dòng)作；

DEH接收到FCB信號(hào)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(jī)轉(zhuǎn)速上升防止超速；當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速回降到3 000 r/min時(shí)，在DEH系統(tǒng)控制下，汽輪機(jī)以帶旁路的運(yùn)行方式運(yùn)行，維持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速3 000 r/min，并且機(jī)組帶廠用電負(fù)荷運(yùn)行，等待再次并網(wǎng)［4］；

高壓調(diào)門在FCB后立即關(guān)閉，當(dāng)再熱冷段壓力≤0．828 MPa時(shí)，高壓調(diào)門逐步開啟參與汽輪機(jī)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(shí)立即全開，并且保持全開狀態(tài)，當(dāng)機(jī)組FCB結(jié)束后，汽機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉；

中壓調(diào)門在FCB后立即關(guān)閉，且控制轉(zhuǎn)速≤3 090 r/min時(shí)，中壓調(diào)門逐步開啟，轉(zhuǎn)入自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，控制汽輪機(jī)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；

機(jī)組FCB發(fā)生后，凝汽器三級(jí)減溫水閥立即打開，一直到FCB信號(hào)消失后再關(guān)閉；機(jī)組FCB發(fā)生后，立即自動(dòng)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；

機(jī)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(dòng)控制方式，并繼續(xù)保持兩臺(tái)鍋爐給水泵運(yùn)行。

FCB工況下，汽包水位控制系統(tǒng)將通過超馳功能及時(shí)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。

機(jī)組在進(jìn)入FCB運(yùn)行方式后，必須密切監(jiān)視汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)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(diǎn)檢查發(fā)電機(jī)的電壓、電流、有功、無功，廠用電的電壓、頻率是否正常。運(yùn)行參數(shù)無異常后，機(jī)組重新并網(wǎng)，升負(fù)荷，機(jī)組正常運(yùn)行。

3.3 FCB試驗(yàn)驗(yàn)證

印度KMPCL電站3號(hào)機(jī)組FCB試驗(yàn)于2015-04-15T22∶42開始，試驗(yàn)前機(jī)組負(fù)荷598 MW，試驗(yàn)開始后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速最高達(dá)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(yùn)行負(fù)荷38 MW。機(jī)組FCB試驗(yàn)穩(wěn)定運(yùn)行后各項(xiàng)參數(shù)正常并于23∶00成功并網(wǎng)，試驗(yàn)共持續(xù)18 min且取得圓滿成功。通過FCB功能的成功實(shí)施，證明在前期設(shè)計(jì)、設(shè)備等方面所采取的方法和措施的正確性［5］。

4　結(jié)語(yǔ)

大型機(jī)組的EPC項(xiàng)目FCB試驗(yàn)，從設(shè)計(jì)、論證到實(shí)施，需要有關(guān)各方通力配合，全方位協(xié)調(diào)，此次600 MW機(jī)組境外EPC項(xiàng)目FCB試驗(yàn)的成功，為以后進(jìn)行境外大型機(jī)組FCB試驗(yàn)提供了參考資料和成功的案例。現(xiàn)在大型機(jī)組大多設(shè)計(jì)此項(xiàng)功能，但是能夠真正投入實(shí)際應(yīng)用的很少，此次試驗(yàn)的成功為600 MW機(jī)組FCB試驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用推廣起到了良好的導(dǎo)向作用，也為拓展海外火電市場(chǎng)提供了有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

［1］王立地．對(duì)FCB若干問題的探討［C］∥全國(guó)火電大機(jī)組（600 MW級(jí)）競(jìng)賽第11屆年會(huì)論文集．北京：全國(guó)發(fā)電機(jī)組技術(shù)協(xié)會(huì)，2007．

［2］林苗丹，王立地．汽輪機(jī)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(jī)組FCB試驗(yàn)［J］．中國(guó)電力，2005，38 （2）：74-77．

［4］王學(xué)根，騰衛(wèi)明，舒暢．通過控制系統(tǒng)改造實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)600 MW超臨界機(jī)組FCB功能［J］．中國(guó)電力，2009，42（10）：73-76．

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

袁明（1976），男，高級(jí)工程師，從事電力工程管理與技術(shù)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(hào)：TM621

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1007-9904（2016）02-0069-03

收稿日期：2015-10-08

作者簡(jiǎn)介：