循環(huán)流化床機(jī)組FCB試驗(yàn)

胡志華

（中國(guó)電建集團(tuán)江西省電力建設(shè)有限公司調(diào)試事業(yè)部，江西 南昌 330001）

0 引 言

當(dāng)電網(wǎng)故障引起大面積停電事故時(shí)，機(jī)組無法再次啟動(dòng)，只能等待網(wǎng)上倒送電，而電網(wǎng)也在等待電廠的供電，形成死循環(huán)。FCB功能可以很好地解決這一問題。當(dāng)外網(wǎng)故障無法倒送電時(shí)，具有FCB功能的機(jī)組可切換到帶廠用電的孤島運(yùn)行模式，隨時(shí)恢復(fù)對(duì)外供電，迅速激活網(wǎng)內(nèi)其他機(jī)組，并恢復(fù)對(duì)重要用戶的供電。

巴林基安2×300 MW機(jī)組工程設(shè)計(jì)了FCB功能。#1機(jī)組調(diào)試階段，在機(jī)組RB試驗(yàn)成功后，經(jīng)過對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）及旁路控制系統(tǒng)等邏輯多次討論并修改后，取得了事先無人干預(yù)、全真實(shí)運(yùn)行工況的50%和90%負(fù)荷FCB試驗(yàn)的成功。

1 機(jī)組主要設(shè)備和系統(tǒng)配置

本工程主要設(shè)備及主要系統(tǒng)配置如下。分散控制系統(tǒng)（DCS）采用愛默生過程控制有限公司的OVATION系統(tǒng)，汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）隨上海汽輪機(jī)廠成套提供，采用與DCS一致的硬件設(shè)備及控制系統(tǒng)。鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐，亞臨界參數(shù)，一次中間再熱，平衡通風(fēng)，露天布置，自然循環(huán)汽包爐。汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)。所配發(fā)電機(jī)為水氫氫冷卻、靜態(tài)勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)。機(jī)組采用60%BMCR兩級(jí)串聯(lián)的液控旁路系統(tǒng)，并配置了容量為35%的PCV閥。機(jī)組配置2臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵，一臺(tái)50%容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵。

2 FCB控制邏輯

經(jīng)過對(duì)FCB控制策略的多次討論，形成以下控制邏輯。

2.1 DEH相關(guān)邏輯

對(duì)于并網(wǎng)信號(hào)，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)（三選二）和主變高壓側(cè)出口開關(guān)（三選二）均在合閘位，機(jī)組處于并網(wǎng)狀態(tài)，DEH控制發(fā)電機(jī)有功功率。

對(duì)于FCB信號(hào)，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)（三選二）在合閘位，主變高壓側(cè)出口開關(guān)（三選二）在分閘位，形成FCB信號(hào)。DEH控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在3 000 r/min，帶廠用電運(yùn)行，同時(shí)送FCB信號(hào)至DCS。FCB動(dòng)作后，為了及時(shí)打開調(diào)節(jié)門，控制汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速，增加1條OPC復(fù)位條件：FCB動(dòng)作且汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速低于3 020 r/min。OPC復(fù)位后，IV預(yù)開到?jīng)_轉(zhuǎn)時(shí)2 900 r/m的記憶開度。IV預(yù)開之后，若再熱器冷段壓力大于0.828 MPa，高壓缸切除，GV保持全關(guān)，此時(shí)的轉(zhuǎn)速控制由IV控制。若再熱器冷段壓力小于0.828 MPa，高壓缸投入，GV開始開啟，IV保持開度，此時(shí)的轉(zhuǎn)速控制由GV與IV共同控制。

（3）當(dāng)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)（三選二）在分閘位且機(jī)組負(fù)荷大于100 MW時(shí)，無論主變高壓側(cè)出口開關(guān)（三選二）處于什么狀態(tài)，OPC動(dòng)作，汽輪機(jī)甩負(fù)荷至3 000 r/min空轉(zhuǎn)，延時(shí)7.5 s且汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速低于3 040 r/min時(shí)復(fù)位OPC。如果機(jī)組負(fù)荷小于100 MW，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于3 090 r/min，觸發(fā)OPC動(dòng)作，否則不觸發(fā)OPC。

2.2 DCS側(cè)FCB動(dòng)作觸發(fā)條件（與）

DCS側(cè)FCB動(dòng)作觸發(fā)條件（與）：（1）CCS投入；（2）操作員手動(dòng)投入FCB按鈕；（3）FCB信號(hào)發(fā)生[1]。

2.3 FCB復(fù)位條件（或）

FCB復(fù)位條件（或）：（1）操作員手動(dòng)復(fù)位；（2）MFT動(dòng)作；（3）發(fā)電機(jī)并網(wǎng)[1]。

2.4 FCB觸發(fā)后的主要控制邏輯

2.4.1 執(zhí)行RB邏輯

（1）鍋爐主控切至手動(dòng)，其輸出減至RB目標(biāo)負(fù)荷（150 MW）對(duì)應(yīng)的給煤量，速率為50 t/min；

（2）一、二級(jí)過熱器和再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥超馳聯(lián)關(guān)10 s；

（3）閉鎖爐膛壓力自動(dòng)、二次風(fēng)量自動(dòng)、一次風(fēng)量自動(dòng)、給水自動(dòng)和燃料自動(dòng)等實(shí)際值與設(shè)定值偏差大，切手動(dòng)；

（4）氧量控制切手動(dòng)；

（5）爐膛壓力高高/低低MFT延時(shí)20 s。

2.4.2 旁路系統(tǒng)控制邏輯

（1）高壓旁路閥控制邏輯。當(dāng)機(jī)組解列或觸發(fā)FCB時(shí)，高壓旁路閥門動(dòng)作邏輯分以下3種情況[2]：①當(dāng)機(jī)組負(fù)荷小于額定負(fù)荷的30%時(shí)，高壓旁路自動(dòng)開至10%開度后轉(zhuǎn)壓力自動(dòng)控制，壓力設(shè)定為FCB動(dòng)作前主蒸汽壓力；②當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在額定負(fù)荷的30%～60%時(shí)，高壓旁路閥門自動(dòng)開至60%開度后轉(zhuǎn)壓力自動(dòng)控制，壓力設(shè)定為FCB動(dòng)作前主蒸汽壓力；③當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在額定負(fù)荷的60%以上時(shí)，高旁快開100%后轉(zhuǎn)為壓力自動(dòng)控制，壓力設(shè)定為FCB動(dòng)作前主蒸汽壓力。

（2）高壓旁路減溫水閥控制邏輯。機(jī)組解列或FCB動(dòng)作后，高壓旁路自動(dòng)開或快開，高壓旁路減溫水閥門動(dòng)作邏輯分以下幾種情況[2]：①當(dāng)機(jī)組負(fù)荷小于額定負(fù)荷的30%時(shí)，高壓旁路減溫水閥為自動(dòng)控制，溫度自動(dòng)控制設(shè)定值為360 ℃；②當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在額定負(fù)荷的30%～60%時(shí)，高壓旁路減溫水閥超馳開至40%開度后轉(zhuǎn)溫度自動(dòng)控制，溫度自動(dòng)控制設(shè)定值為360 ℃；③當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在額定負(fù)荷的60%以上時(shí)，高壓旁路減溫水閥快開至100%開度后轉(zhuǎn)溫度自動(dòng)控制，溫度自動(dòng)控制設(shè)定值為360 ℃。

（3）低壓旁路閥及低壓旁路減溫水閥。機(jī)組解列或FCB動(dòng)作后，低壓旁路閥快開100%后轉(zhuǎn)壓力自動(dòng)控制，壓力自動(dòng)控制設(shè)定值為0.6 MPa，低壓旁路減溫水閥快開至100%開度后轉(zhuǎn)自動(dòng)控制。

2.4.3 其他邏輯

（1）切除汽包水位保護(hù)，F(xiàn)CB復(fù)位后由熱工人員手動(dòng)投入；

（2）當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于240 MW時(shí)，聯(lián)開PCV閥；（3）聯(lián)開低旁三級(jí)減溫水；

（4）聯(lián)開凝汽器水幕保護(hù)電磁閥；

（5）考慮到FCB動(dòng)作后，汽機(jī)系統(tǒng)各減溫水量突然增加，致使凝結(jié)水系統(tǒng)壓力降低，為保證汽機(jī)各減溫水量及除氧器水位，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于240 MW時(shí)，直接聯(lián)啟凝結(jié)水泵備用泵；

（6）聯(lián)啟電動(dòng)給水泵，液力耦合器單沖量控制汽包水位；

（7）聯(lián)開輔汽聯(lián)箱至除氧器電動(dòng)門，調(diào)節(jié)門切至自動(dòng)；

（8）聯(lián)開再熱器冷段至輔汽聯(lián)箱電動(dòng)門，調(diào)節(jié)門切至自動(dòng)。

3 #1機(jī)組FCB試驗(yàn)過程

2019年3月22日，在#1機(jī)組取得50%負(fù)荷FCB試驗(yàn)成功后，進(jìn)行了90%負(fù)荷FCB試驗(yàn)，如圖1所示。試驗(yàn)前，機(jī)組負(fù)荷270 MW，CCS運(yùn)行模式，運(yùn)行人員投入FCB按鈕。2019年3月22日15:05:00，運(yùn)行人員在DCS畫面上手動(dòng)斷開主變高壓側(cè)出口斷路器，觸發(fā)FCB動(dòng)作。機(jī)組與電網(wǎng)解列，電動(dòng)給水泵和凝結(jié)水泵聯(lián)啟，DEH發(fā)出OPC信號(hào)，高壓調(diào)門、中壓調(diào)門、各抽汽逆止門、高排逆止門迅速關(guān)閉，高排通風(fēng)閥迅速開啟，DEH轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制模式，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速最高飛升至3 095 r/min，最低降至2 968 r/min，隨后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3 000 r/min。機(jī)組帶廠用電運(yùn)行，負(fù)荷為22 MW。15:22:18機(jī)組再次并網(wǎng)成功，F(xiàn)CB復(fù)位，快速帶負(fù)荷至100 MW。

圖1 #1機(jī)組FCB試驗(yàn)（90%負(fù)荷）

4 FCB動(dòng)作前后的注意事項(xiàng)

（1）FCB試驗(yàn)前，引風(fēng)自動(dòng)、風(fēng)量自動(dòng)、給水自動(dòng)等主要自動(dòng)投入，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入，且調(diào)節(jié)品質(zhì)經(jīng)過定值擾動(dòng)、負(fù)荷變動(dòng)及RB試驗(yàn)的考驗(yàn)。

（2）FCB動(dòng)作后，低旁噴水快開，導(dǎo)致凝汽器熱井水位快速下降，同時(shí)引起除氧器補(bǔ)水跟不上，需密切關(guān)注凝汽器熱井水位和除氧器水位。

（3）FCB動(dòng)作后，聯(lián)啟電泵，液力耦合器開至跟蹤位投自動(dòng)，單沖量控制汽包水位，但由于PCV閥聯(lián)開，如果造成汽包假水位，應(yīng)切至手動(dòng)控制。

（4）FCB動(dòng)作后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制在3 000 r/min帶廠用電運(yùn)行，這時(shí)主蒸汽溫度下降較快，應(yīng)盡快聯(lián)系并網(wǎng)。

5 結(jié) 論

FCB試驗(yàn)的成功，除了增加了電網(wǎng)的運(yùn)行安全外，還大大提高了電廠自身的安全性。具有FCB功能的機(jī)組，在出現(xiàn)電廠出線故障或電網(wǎng)崩潰時(shí)可轉(zhuǎn)入帶廠用電運(yùn)行，一旦故障排除，可立即恢復(fù)對(duì)外供電，減輕了運(yùn)行人員的負(fù)擔(dān)，可有效防止事故擴(kuò)大，減輕機(jī)組設(shè)備受到的沖擊。