660_MW超临界机组FCB功能逻辑设计及应用_傅旭峰.pdf
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1、第 39 卷第 4 期电站系统工程Vol.39 No.42023 年 7 月PowerSystemEngineering35文章编号:1005-006X(2023)04-0035-04660 MW 超临界机组 FCB 功能逻辑设计及应用傅旭峰汪泽明鄢传武(华电电力科学研究院有限公司)摘要:针对国外工程中火力发电厂对 FCB 功能的需求,为更科学、安全地实现机组 FCB 试验,以越南某 660 MW超临界机组为例,通过机组系统配置、逻辑组态设计及调试过程的优化,完成 FCB 试验,并对试验结果进行分析和总结,为后续大容量机组 FCB 功能设计和建设提供了一些应用经验与可靠性建议。关键词:FCB
2、试验;超临界火电机组;系统配置;逻辑组态设计;精细调试中图分类号:TK227文献标识码:BDesign andApplication of Functional Logic of FCB of 660MW Supercritical UnitFU Xu-feng,WANG Ze-ming,YAN Chuan-wu(China Hua Dian Electric Power Research Institute Co.,Ltd.)Abstract:According to FCB function requirements of thermal power plants in foreign e
3、ngineering,to achieve the unitFCB test more scientific and safe,taking a 660 MW supercritical unit in Vietnam,complete FCB test through unit systemconfiguration,logical configuration design and commissioning optimization,analyze and summarize the test results,providing some application experience an
4、d reliability suggestions for FCB function design and construction oflarge-capacity units.Key words:FCB test;supercritical thermal power unit;system configuration;logical configuration design;fine commission近年来,世界范围内的大规模停电事故引起广泛的关注。2003 年美加 8.14 大停电,停电时间长达29 h,负荷损失高达 61.8 GW;2005 年我国海南电网由于遭遇强台风的袭击导致
5、电网系统崩溃,海南省全省大停电事故;2008 年我国南方的冰雪灾害,造成 14 个省级电网不同程度的大范围停电事故,受灾害影响 119 条 500 kV 电力线路无法正常输电;2011 年巴西东北部电网发生大规模停电事故,覆盖东北部 8 个州,影响人数 4000 万;2012 年印度发生大停电事故,波及 20 个邦,受影响的居民人数超过 6 亿1。针对国家对电力系统可靠性要求越来越高,电网侧要求部分发电厂具备快速甩负荷到厂用电运行要求,在事故或者线路出现问题时发电厂能够自带厂用电运行,加快系统恢复时间,同时提高电网的安全性23。FCB(fast cut back)是指当机组处于在某一负荷时,由
6、于电气侧如发电机跳闸、外部电网故障和汽机侧跳闸、保护误动等与电网解列,使机组瞬间甩掉全部对外供电负荷,锅炉侧不发跳闸,使得整个机组如外部电网故障引起的自带厂用电运行,或者发电机跳闸、汽机跳闸引起的停机不停炉自动控制功能,待外部电网故障消除快速对外送电或实现停机不停炉减少锅炉启动次数,减少金属应力的大收稿日期:2022-08-09傅旭峰(1984-),男,工学硕士,高级工程师。浙江杭州,310030幅度变化24。国产 600 MW 等级机组容量大、参数高,FCB为机组最恶劣的运行工况,FCB 一个综合试验与汽机、锅炉、电气和热控专业均有关系,试验能否成功取决于系统设计、设备配置、运行人员操作经验
7、及系统自动水平,国内机组设计具备 FCB 的机组不多,同时经历试验很少1。越南某电厂批复时要求具备 FCB 功能,通过在设备配置和系统设计过程中均进行全面优化,机组在调试结束时,成功完成50%和 100%带厂用电的 FCB 试验,稳定运行 2 h 后快速并网。1设备介绍电厂选用东方锅炉厂生产的 660 MW 超临界变压直流炉,锅炉型式为单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、型露天布置。锅炉最大连续蒸发量(BMCR)为 2086 t/h,额定蒸汽参数为 25.4MPa(g)/571/569。锅炉采用低 NOx燃烧技术,燃烧器对冲布置,同步建设烟气脱硝装置。锅炉采用不带启动循环泵的内置式分离器启动
8、系统。PCV阀排放量分别为:236.414 t/h、488.394 t/h,总占比为 34.32%。汽轮机是东方汽轮机有限公司生产的 N660-24.2/566/566 型超临界参数、四缸四排汽、一次中间再热、单轴、八级回热抽汽、凝汽式汽轮机。主36电站系统工程2023 年第 39 卷蒸汽和主给水系统为单元制热力系统,给水系统共设置 2 台 50%BMCR 容量汽动给水泵和一台 40%BMCR 容量液耦调节的电动给水泵。主蒸汽系统采用高、低压二级串联液动旁路系统,高压旁路为单路,低压旁路为双路。高旁系统设计容量:高旁 60%B-MCR,低旁 60%B-MCR+高旁喷水量。发电机为东方电气集团东
9、方电机有限公司生产的 QFSN-660-2-22C 型汽轮发电机,采用自并励静止励磁系统,励磁系统为 ABB 生产的 UNITROL-6800 型机组励磁装置,发电机带出口断路器 GCB,发电机与主变压器之间采用离相封闭母线相连。发电机-变压器组系统通过 500 kV 架空线路接入电网公司 500 kV 配电装置。主接线图如图 1 所示。图 1机组电气主接线图2FCB 关键逻辑组态设计火电机组 FCB 是极为恶劣的动态过渡过程,其中涉及锅炉的稳燃、汽轮机的转速控制、发电机励磁系统的控制以及如何实现各个系统之间的精准配合等诸多关键控制技术问题,主要包括 FCB 触发条件及复位条件设计、锅炉侧稳燃
10、设计、PCV 动作逻辑设计、汽机转速控制设计、高低旁动作逻辑设计、小机汽源切换设计、辅汽联箱汽源控制设计。2.1FCB 触发及复位条件根据机组主接线方式和机组设备配置,FCB 组态内部设计分为带厂用电运行和不带厂用运行。2.1.1机组带厂用电运行当这几个信号同时出现时,触发 FCB:500 kV主变高压侧边断路器 564 已分闸、中断路器 584 已分闸、GCB 开关已合闸、汽机在运行信号。当以下条件全部满足时,复位 FCB 信号:500kV主变高压侧边断路器 564 已合闸或中断路器584已合闸、GCB 开关已合闸、汽机在运行。2.1.2不带厂用电运行当这几个信号同时出现时,触发 FCB:汽
11、机跳闸(ETS 动作)且发电机 GCB 开关已分闸、三取二且锅炉未 MFT;GCB 分闸且无 ETS 且无 MFT时触发 FCB 逻辑(针对汽机甩负荷工况)。当以下条件任一满足时,则复位 FCB 信号:机组已并网;MFT 动作;运行人员手动复位。2.1.3机组大联锁实现 FCB 功能的机组,机炉电大联锁为:厂用电 FCB 触发后,若延时 15 s,汽机旁路未开(高旁、低旁任意一个开度5%),锅炉 MFT;汽轮机跳闸,联跳发电机;发电机故障跳闸,联跳汽轮机;当机组负荷大于 30%时,汽轮机跳闸,锅炉通过旁路系统维持运行,若延时 15 s,汽机旁路未开(高旁、低旁任意一个开度5%),锅炉 MFT;
12、锅炉跳闸,联跳汽轮发电机及 GCB。2.2锅炉侧主要控制设计FCB 锅炉侧主要控制设计:锅炉快速减燃烧负荷、防止主汽再热器汽温突降、锅炉不超压、防止直流炉转入湿态兼顾机组稳燃的要求。2.2.1锅炉侧燃烧控制FCB 发生时,当负荷小于 50%,锅炉侧维持运行;负荷大于 50%且 CCS 投入,FCB 发生时,触发(FCB)RB 工况,汽机主控、锅炉主控切手动。快速跳磨,保留底下 3 台制粉系统运行,投入相应的微油油枪。迅速调整给水、燃料、送风和炉膛压力控制回路,保证锅炉燃烧稳定,中间点温度在可控范围,调整主蒸汽温度、再热蒸汽温度。2.2.2PCV 阀控制FCB 发生时,DCS 控制逻辑中负荷大于
13、 462MW时联锁开PCV逻辑30 s,压力降低后自动回座;当压力小于 25.91 MPa,或 FCB 动作且压力下降(10s 前后主汽压差值为负数)时,延时 1 min 关 PCV。2.3汽机侧主要控制设计FCB 工况下,汽机侧主要控制设计:汽机转速控制、高低旁控制、小机汽源切换、辅汽联箱汽源切换。2.3.1转速控制设计FCB 动作后,DEH 实现汽轮机的转速控制,并送出 3 个 FCB 硬接线信号至 DCS 系统,DCS 系统接收到 DEH 系统的 FCB 动作信号以后,DCS 系统负责机炉的协调控制;当 FCB 信号复位后,DEH退出转速控制。FCB 发生后 DEH 切除远方 DCS 遥
14、控,并网信号消失,机组触发 OPC 动作,FCB 工况时 OPC 动作转速设置为 3120 r/min,汽轮机转入转速调节维持 3000 r/min 运行。2.3.2高低旁控制FCB 动作,高旁作用主要防止过热器超压,同时确保锅炉再热器避免干烧,低旁主要就是控制再第 4 期傅旭峰等:660 MW 超临界机组 FCB 功能逻辑设计及应用37热器超压,调压过程中需要注意降压速率,配合给水调节以防止汽温突降。机组 FCB 触发后,汽机高、低旁进行闭环调节,高、低压旁路减压阀根据负荷大小超驰开、减温阀全开,然后自动投入自动,期间高旁压力设定值设定为 14.2 MPa(低于 14.2 MPa时选择当前值
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