局域網(wǎng)運行中 FCB功能對機組系統(tǒng)的要求及對壽命的影響

門希華

（寧夏天元錳業(yè)集團有限公司，寧夏 中衛(wèi) 755100）

1 引言

某公司智能局域網(wǎng)設(shè)計要求新建 2×350MW 超臨界間冷機組必須具備 FCB 功能，即機組具有帶廠用電運行的能力，項目概況及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于用戶側(cè)或線路出現(xiàn)故障而機組本身運行正常的情況下，主變出口開關(guān)跳閘，不聯(lián)跳汽機和鍋爐，發(fā)電機帶機組廠用電運行，汽機轉(zhuǎn)速保持在 3000r/min，鍋爐快速減少燃料量，高低壓串聯(lián)旁路快速開啟，實現(xiàn)機組僅帶廠用電的“孤島”運行方式。在外部故障排除后迅速再次帶負(fù)荷，極大地縮短了再次帶負(fù)荷的時間，減少了機組的啟動次數(shù)。而且，即便是外部故障短時間無法排除，機組也能更安全地進行停機操作。

圖1 項目概況及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

2 為實現(xiàn)本工程項目機組 FCB功能，機組各系統(tǒng)需解決的問題及采取的措施

2.1 鍋爐專業(yè)

鍋爐專業(yè)需解決的問題及采取的措施包括：（1）根據(jù)汽機側(cè)變更后的旁路容量（高旁容量為 70%，低壓旁路容量為65%），核實對鍋爐受熱面的影響及采取的措施，并核實過熱器 PCV 閥的總排放量≥30%BMCR（鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量）容量。措施：經(jīng)鍋爐廠設(shè)計核算從汽機旁路出來的蒸汽參數(shù)滿足鍋爐廠再熱器入口的設(shè)計壓力和設(shè)計溫度要求，保證鍋爐安全。在過熱器出口增加 PCV 閥 （增加的 PCV 閥總排量定為20%BMCR 容量），整個過熱器出口 PCV 閥的總排放量達(dá)到30%BMCR 容量滿足要求。（2）鍋爐再熱器安全閥容量必須按照 100%BMCR 容量設(shè)計，再熱器安全閥為可調(diào)式安全閥（再熱器安全閥 FCB時設(shè)置逐級起跳，避免工質(zhì)大量損失）。措施：目前鍋爐廠已供貨的安全閥為彈簧式安全閥，已無法變更。已要求鍋爐廠在再熱器出口增加 PCV 閥（PCV 閥總排量定為約 10%BMCR 容量），而且再熱器 PCV 閥可設(shè)置成逐級起跳[1]。

2.2 汽輪機專業(yè)

本工程汽輪發(fā)電機組儀控設(shè)備現(xiàn)階段配置是否滿足完成FCB 功能？（要求：汽輪機液壓系統(tǒng)宜采用動作靈敏的方案，多指調(diào)門盡量采用獨立油動機控制，以避免調(diào)門重疊度影響調(diào)節(jié)性能。油動機在最大進油的條件下從全開到全關(guān)所需要的油動機時間常數(shù)小于 150ms，即 OPC 動作后主氣門動作時間）。在伺服閥指令控制下全關(guān)和全開的時間小于 500ms。在OPC 電磁閥斷電后，OPC 油壓恢復(fù)時間小于 400ms。油泵和蓄能器容量應(yīng)具有較大的裕量，液壓系統(tǒng)動作對油壓的影響不大于 5%。應(yīng)配置雙支 LVDT（線性位移傳感器）。為了響應(yīng)電網(wǎng)的快速變負(fù)荷要求，孤網(wǎng)運行的機網(wǎng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)在每臺發(fā)電機組配置了快速調(diào)頻裝置，要求汽輪機伺服閥和 OPC 電磁閥直接接受快速調(diào)頻裝置的指令。在并網(wǎng)之前，DEH 通過快速調(diào)頻裝置控制汽輪機調(diào)門。在并網(wǎng)之后，由快速調(diào)頻裝置根據(jù)電網(wǎng)控制的要求直接控制汽輪機調(diào)門和快關(guān)電磁閥。要求 DEH 系統(tǒng)通過硬接線與機網(wǎng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)交換信號。要求 DEH 保留 15個模擬量輸入信號，并分散在3塊卡件中；保留9個模擬量輸出信號，并分散在3塊卡件中；保留6個開關(guān)量輸入信號；保留13個開關(guān)量輸出信號。

措施：本工程汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)油動機反饋裝置選用磁致伸縮式 LVDT，可靠性很高，不需要配置雙支 LVDT；本機組為新技術(shù)新工藝機型無 OPC 功能，每個油動機2個快關(guān)電磁閥，可以實現(xiàn)閥門的快關(guān)功能?？礻P(guān)后能夠迅速打開閥門，具體時間滿足要求；關(guān)于新增 IO 信號，在設(shè)計階段已經(jīng)增加滿足要求。

2.3 發(fā)電機專業(yè)

發(fā)電機專業(yè)需要解決的問題和措施為：

1）發(fā)電機及其勵磁系統(tǒng)應(yīng)能夠按照 0.85 的功率因數(shù)，在輸出額定有功和無功功率的情況下長期穩(wěn)定運行。其勵磁應(yīng)選用高性能的產(chǎn)品，以滿足電網(wǎng)無功調(diào)節(jié)的要求。勵磁系統(tǒng)應(yīng)具有外部通信接口，以利用電網(wǎng)運行方式的分析和調(diào)整。

措施：本機組設(shè)計選型以及技術(shù)參數(shù)可以滿足要求（外部通信接口為 MODBUS）。

2）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)必須具有增減磁信號粘連防錯功能。

措施：本機組設(shè)計選型可以滿足要求。

3）要求發(fā)電機組配供輔機設(shè)備具備低電壓穿越能力。當(dāng)發(fā)電機出口電壓跌到 70%以下時，是否能維持并網(wǎng)運行 1.5s。

措施：本機組發(fā)電機出口電壓跌到 70%以下時，勵磁系統(tǒng)仍然能保證2倍勵磁電流。輔機設(shè)備具備低電壓穿越能力。

2.4 凝汽器專業(yè)

需核實高低壓旁路容量發(fā)生（高旁容量改為 70%，低壓旁路容量為 65%）變化且機組 FCB時，凝汽器三級減溫減壓器、凝汽器面積、尺寸是否發(fā)生變化。

措施：根據(jù)目前邊界條件，經(jīng)設(shè)計核實凝汽器三級減溫減壓裝置、凝汽器面積尺寸不發(fā)生變化。

3 FCB對汽輪機壽命的影響

FCB 對汽輪機壽命的影響主要包括：

1）機組從滿負(fù)荷突然降到輔助負(fù)荷（5%～10%），第一級溫度瞬時下降大約 139℃;

2）過熱器出口溫度適應(yīng)新的燃燒率，主汽溫度降低，導(dǎo)致第一級溫度在大約 15min 內(nèi)進一步下降 111℃；

3） 第一級溫度下降造成在最初瞬間后大約 10～15min 產(chǎn)生應(yīng)力峰值，大約 1h 后應(yīng)力慢慢降到零。如果保持輔助負(fù)荷1h 或更長時間，轉(zhuǎn)子被迫冷卻到一個新的平衡狀態(tài)。為避免出現(xiàn)反方向的較大應(yīng)力，隨后的重新加負(fù)荷應(yīng)按較慢的升負(fù)荷率進行。

對于本工程，汽輪機轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min，由滿負(fù)荷突降到輔助負(fù)荷引起的應(yīng)力峰值經(jīng) 100～400 次完全的應(yīng)力循環(huán)后，可造成轉(zhuǎn)子出現(xiàn)初始裂紋，因而這種大小的單次循環(huán)將占轉(zhuǎn)子正常負(fù)荷變化總疲勞壽命的大約 0.25%～1%，但是除非多次出現(xiàn)這種瞬態(tài)情況，這種壽命減少不算大。為使轉(zhuǎn)子疲勞損傷積累為最小，通常建議機組運行甩負(fù)荷帶廠用電的時間小于 5～10min，以在產(chǎn)生應(yīng)力峰值之前恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)，建議僅在電力系統(tǒng)工況絕對必要時才在失去負(fù)荷后帶輔助負(fù)荷運行。