智慧電廠干貨｜火電燃煤機組問答FCB（3/3）

現代大型火電燃煤機組熱工自動控制的頭上有兩顆耀眼的明珠，一個是APS（APS-Automatic Procedure Start-up／Shut-down，機組自動程序啟停系統），另一個就是FCB（FCB-Fast Cut Back，鍋爐快速減出力）。兩者相同之處都是采用現代控制理論構建了高度自動化和智能化的控制功能，不同之處除了應用的對象、目的和場合不同，在控制特性方面差異也是蠻大的。APS控制時間最少也要110分鐘，FCB整個動態過程最多只有1分鐘。APS控制的設備超過500臺套，集中發出一級指令可以多達5條，FCB發出的一級指令一次竟然有165條。與APS控制的弛張有度、縝密沉穩不同，FCB玩兒的是心跳，玩兒的是激情與速度。

11.FCB做過試驗嗎？

(1)最近期的試驗，已近10年

2011年12月9日12點35分，某電廠1號機組滿負荷（700MW）FCB（鍋爐快速減出力）試驗圓滿成功，來自不同單位的技術專家現場見證。圖1是試驗過程相關參數的過渡過程記錄曲線。

圖1 FCB試驗趨勢記錄

值長下令， FCB試驗開始，甩負荷700MW，就見幾塊報警光字牌閃爍、報警聲起，運行人員按鍵確認后，鈴息燈穩。不到60秒，機組負荷穩定運行在22MW。須臾，值長宣布：試驗結束。這么快，FCB試驗結束了？內里洶涌澎湃，表面平靜似水，就這么神奇。不相信？有機會可以到廠了解，真金不怕火煉。想親歷一次？可遇而不可求，這要看運氣。

(2)早期的試驗，20年前

圖2、圖3、表1是2000年FCB試驗的原始記錄。結合控制策略對照這些資料我們可以看出，發電機解列機組甩掉700MW負荷的瞬間， FCB超馳動作，機組帶廠用電18MW。鍋爐主汽壓力最高飛升到18.9MPa，沒有超出過熱蒸汽安全門的動作值19.2MPa，飛升幅度1.5 MPa，1分鐘后超馳控制結束。然后，機爐協調主控器以0.4MPa／min的速率將主汽壓力平滑地降低到11.2MPa。給水流量最大為2389t/h；鍋爐汽包水位波動為－86～＋112mm。在切除三臺磨的過程中爐膛負壓最低－1330Pa，送風量穩定在30.4％。鍋爐主汽、再熱蒸汽、汽機高旁和低旁出口溫度以及再熱器壓力等參數都沒有超出運行允許值。發電機解列的第0.04秒汽機OPC動作，持續0.92秒，汽機轉速沖高至3150rpm后回落，在DEH調節下，經過13.8秒過渡過程重新穩定在額定轉速。OPC動作條件是30～60％的功率／負荷不平衡值與3000～3210rpm的汽機轉速分別經量綱換算，兩者之和≥1。根據試驗記錄，此刻OPC動作轉速僅為3007rpm，可見在這種工況下功率／負荷不平衡是OPC動作的決定性因素。

圖2 FCB動作參數趨勢記錄1

圖3 FCB試驗參數趨勢記錄2

表1 機組FCB動作參數分析

注：表中符號“－”表示參數是過程變化值或高、低峰值之間的正常值。

12.何為FCB的“排導法”？

為確保75％BMCR以上機組快速減出力，選用40％BMCR汽機旁路疏導的同時，在鍋爐過熱器聯箱出口主汽管道上安裝有7只PCV閥，總排量32％BMCR，專為FCB “排導法”配備。與汽機旁路相比，PCV閥更快速，從接到FCB指令到全開僅需零點幾秒，低于汽機旁路閥全開的3秒；作用直接，安裝在鍋爐過熱器聯箱出口蒸汽管道上，開閥即泄壓；方式簡單，過熱蒸汽直排大氣，無需減溫，此為“排”。接到FCB指令立刻開啟汽機旁路，則為“導”。鍋爐PCV閥和汽機旁路閥的合力“排導”用于抑制機組＞75ECR時的鍋爐壓力飛升，負荷低于75％BMCR， PCV閥無須“排”，只用汽機旁路的“導”，因為鍋爐有足夠的壓力飛升空間。

13.FCB經過實戰了嗎？

光說不練那是假把式，某電廠700MW亞臨界機組擁有FCB成功動作的驕人業績，投入率、利用率、成功動作率皆為100%。2001年至2010年間先后經歷過8次FCB，每次都是在高于600MW負荷工況下，毫無征兆地甩掉全部供電負荷，FCB邏輯1秒內爆發指令165條，3秒內迅即完成全套減鍋爐出力動作，待運行人員發覺時看到的是“發電機解列機爐運行帶廠用電”或“停機不停爐切換廠用電”的結果。FCB過程中，除了鍋爐PCV閥有點兒動靜，少量熱工和電氣報警光字牌閃爍提示，不是專業人員很難感知機組發生了什么。

國內業界最長“孤島運行”紀錄出現在2001年5月11日3時48分。因雷擊電網，1號機組與電網解列，甩負荷670MW。FCB把機組成功超馳為“發電機解列機爐運行帶廠用電” 運行方式，維持廠用電19.9MW ，孤島運行長達195分鐘（3小時15分）后機組重新并網，至今這個紀錄仍穩坐頭把交椅。

14.FCB動作的過程是怎樣的？

下面這張是FCB動作的時序圖（見圖4），列出了FCB是主要設備的動作順序。

圖4 FCB動作時序圖

(1)發電機解列機爐運行帶廠用電

假如機組實發負荷＞75％ECR，FCB是因電網的原因引發機組解列，FCB一俟動作，以下控制即刻發生：

1)系統容錯。

MCS禁手動，AUTO強權，定值改、限值變，偏差容錯報警放寬。

① 屏蔽相關信號超量程；② 鎖定過熱減溫、給煤控制、高旁、低旁、小汽機MEH等75個自動調節回路在“自動”；③ 取消燃料／送風交叉控制，退出氧量校正，鍋爐主控器轉伺服；④ 重置26個控制限定值。

2)BMS（燃燒器管理系統）

釜底抽薪，速減出力急降壓，遞減制粉，雙磨維系爐火熾。

迅速在10秒鐘內將鍋爐給煤量從246t/h降到80.8t/h。并按照“切上下、留中間；先上后下、順序切除”的原則，把運行的制粉系統從5套減至2套。這樣有利于在快速降低燃燒率的過程中穩定鍋爐燃燒。

3)B-SCS（鍋爐順序控制）

PCV迎峰起跳阻升勢，主汽排放正當時。

即時開啟7只PCV閥，保持至第30秒，開始關閉第一只PCV閥，然后每隔5秒鐘關閉一只，第60秒鐘全部回座（過熱蒸汽排放損失約0.45%ECR，9.06噸）；

4)MCS（模擬量自動調節系統）

BPC快開，機、爐分離，旁路貫通，過熱、再熱、復水成一體。

給水沖量三變一，燃燒、汽水SCS總動員

① 3秒內全開高、低壓旁路閥，并投入噴水減溫；② 鍋爐汽包水位、除氧器水位切至單沖量調節，強制鍋爐水位信號恒定120秒不變；③ 機爐協調控制切至鍋爐跟隨方式；④ 超馳給定鍋爐負荷指令在35%BMCR；發電機功率由廠用電量決定，根據歷次FCB動作統計，在18～22MW之間。

5)DEH（汽輪機電液調節裝置）

透平轉速欲竄起， GV、ICV點剎，OPC立斷當機。

① OPC（汽輪機超速控制）動作，快速平衡汽輪機轉速上升。發電機解列的第0.04秒汽機OPC動作，持續0.92秒， 汽機轉速沖高至3150rpm后回落，在DEH調節下，經過13.8秒過渡過程重新穩定在額定轉速。OPC動作條件是30～60％的功率／負荷不平衡值與3000～3210rpm的汽機轉速分別經量綱換算，兩者之和≥1。根據試驗記錄，此刻OPC動作轉速僅為3007rpm，可見在這種工況下功率／負荷不平衡是OPC動作的決定性因素；② 額定轉速的103％，3090rpm瞬間關閉全部GV和ICV，待轉速下降到規定值（ 3000rpm ）時，馬上重新開啟到維持3000rpm的開度。③ DEH切至操作員自動（OA）方式。

6)MEH（給水泵小汽輪機DEH）

小汽機轉汽源，爐給水不間斷。

① 針對FCB工況A／B汽動給水泵自動設定轉速定值，提前預置鍋爐汽包水位調節量；② 自動切換小汽機汽源。

7)B-SCS（鍋爐順序控制）

關閉再熱減溫噴水截止閥，防止FCB過程中再熱汽溫受到干擾。

(2)停機不停爐切換廠用電

除下面兩項與“發電機解列帶廠用電”不同外，其余均相同。

1）DEH、T-SCS（汽輪機順序控制）

執行停機操作；

2）電氣保護

切換廠用電。

15.FCB對電廠有何意義？

FCB過程中PCV閥參與鍋爐壓力控制的方式值得推薦。在電網出現大面積停電事故時，發電廠可以應用FCB功能“保廠用電”，對縮短電網的事故時間、減低危害程度發揮重要作用，社會效益貢獻良多。同時對延長電廠設備壽命、降低運行成本都有正面幫助。這算得上是一種情懷。

衡量機組技術性能、水平的指標有很多，但是若以能否真正實現FCB功能作為標志，這將是一種直觀和準確的標準。FCB是一把尺子，可以度量出火力發電廠設備可控性和自動化程度的高低。這對電廠來講是個榮譽。

當然了，對全廠職工個人的利益也有實質性幫助，機組事故停機那是要扣獎金的。而一個成功的FCB能夠搞掂那種“存在處理機會的故障”把瀕臨事故邊緣的機組拉回到正常運行狀態，減少電廠被“安全考核”的數量。這對電廠來講是實在的利益。能說FCB對電廠沒有好處嗎？

16.FCB要訣說了什么？

FCB要訣

電網故障跳開關、機組負荷全失，鍋爐出力無窮勁、壓力飛升至。瀕臨MFT，千鈞懸一絲， FCB挺身挽頹勢。釜底抽薪，速減出力急降壓，遞減制粉，雙磨維系爐火熾。PCV迎峰起跳阻升勢，主汽排放正當時。BPC快開，機、爐分離，旁路貫通，過熱、再熱、復水成一體。透平轉速欲竄起， GV、ICV點剎， OPC立斷當機。小汽機轉汽源，爐給水不間斷。DEH轉OA， CCS爐跟隨，非常工況非常手段，給水沖量三變一，燃燒、汽水SCS總動員。MCS禁手動，AUTO強權，定值改、限值變，偏差容錯報警放寬。

3秒定成敗， 10秒見好壞， 60秒后回常態。不停爐不停機、自帶廠用電，孤島屹立、星火仍明艷，參數不越限、機組報平安。

設備運行有風險，誤動、隱患難預見，事發一揮間，汽機跳閘、解列發電， FCB有序井然，廠用得切換。爐火熊熊汽水循環，高溫啟動時間短。抑制外擾有擔當，消除內患勇在先，撐電網、利電廠，危難之際保安全。（THE END）