大型火电机组快速减负荷功能的探讨

近提供了最基本的条件。
高中压调门的ＯＰＣ电磁阀动作开启，使高中压调门
在机组的ＤＥＨＣ系统的超速保护功能中设置了
同时快关。表１是珠海电厂２号机５次不同类型
汽机的调门快关功能，它包括中压调门的快关（ＦＶ）
ＦＣＢ试验中汽机转速、调门动作情况和ＯＰＣ动作情
功能和高、中压调门同时快关的（ＯＰＣ）功能。在汽 况。
表１测试项目所用时间
Ｔａｂ．１ Ｔｉｍｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｔｅｓｔ ｉｔｅｍｓ
１０％ ０８％ 鋈 ０６％ 幽 ０４％ 挥 ０２％
ＯＯ％
Ｄ％
２０％４０％
６０％８０％
不平衡功率／％
图１ ＯＰＣ动作范围示意图
Ｆｉｇ １ ＯＰＣ’ｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ
从表１中可看出，当发生２５％负荷（１７５ＭＷ）
①总给煤量（Ｄ单台磨煤量
图２给煤量趋势 Ｆｉｇ ２ Ｃｏａｌ ｆｅｅｄ’Ｓ ｔｅｎｄｅｎｃｙ
珠海电厂７００ ＭＷ机组通过多次试验，采用保 留中间相邻两台磨煤机，这样汽温比较容易控制并 易与汽压相匹配，将机组参数在最短的时间内调整 在允许范围内，使机组尽快重新启动并网，珠海电厂 ７００ ＭＷ机组ＦＣＢ以后，均能在１０ ｍｉｎ内重新并网。 对于大容量机组，是否能尽快重新并网，对电网的安 全是十分重要的。同时，减少对汽轮机的热冲击，并 提高机组的经济性也有很大的作用。
可见，主汽压力最高值仅为１８．８５ＭＰａ。而主汽
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．５２３．
芒
罨 Ｒ
出 蜒 Ｗ
①高旁开度
②主汽压力
图３主汽压及旁路趋势
Ｆｉｇ ３ Ｆｒｅｓｈ ｓｔｅａｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｙ—ｐａｓｓ
压力还未到安全阀的动作值。同样是三菱重工的机 组，华能大连电厂配置的是３０％的旁路和２个ＰＣＶ 阀（１５．８％ＢＭＣＲ的排放能力），在其做ＦＣＢ试验 时，由于其旁路无法准确动作，使主汽压力飞升了
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｆａｓｔ ｃｕｔ－ｂａｃｋ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔｓ ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ ｌｏａｄ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｉｎｇ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｌｏａｄ ｒｅｊｅｅｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａ ７００ＭＷ ｃｏａｌ ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｒｅ ｍｏｒｅｏｖｅｒ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．Ｆｉｇｓ ４，ｔａｂｌｅ １ ａｎｄ ｒｅｆ １． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｆｏｓｓｉｌ ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔｓ；ｆａｓｔ ｃｕｔ—ｂａｃｋ；ｔｅｓｔ；ｂｙ—ｐａｓｓ
１００％，而且从机组试运到投产，凡机组由于汽机及 控制）快关电磁阀。它可通过泄掉阀门的安全油压
发电机原因跳闸，锅炉均不发生ＭＦＴ（主燃料切断），
使阀门实现快关。系统通过检测中压调门的出口压
这在国内同类型机组中也是非常难得的。
力信号和发电机的电流信号来检测汽轮机输入和发
２ 原因分析
电机输出的不平衡功率，当汽轮机的输入功率大于 发电机的输出功率４０％的时候，使中压调门（ＩＣＶ）
万方数据
ＦＣＢ时，ＯＰＣ回路不动作，机组仅仅靠调速系统的调 节信号“ＧＶ ＣＯＮＴＲＯＬ ＤＥＭＡＮＤ”（调门控制指令）就 可以将汽机转速控制在３０７５ｒ／ｍｉｎ以下，可见其调节 性能之优异。而当机组负荷大于５０％发生ＦＣＢ时 仅靠“ＧＶ ＣＯＮＴＲＯＬ ＤＥＭＡＮＤ”是不可能很好将转速 控制在安全转速之下的，由上表可知，５０％发生ＦＣＢ 时，当汽机转速飞升至３０６５ｒ／ｍｉｎ时，进入ＯＰＣ动作 范围，ＯＰＣ动作，使高中压调门快关；而７５％负荷及 １００％负荷发生ＦＣＢ时，不等汽机转速开始飞升，
珠海电厂７００ ＭＷ汽机的调节保安系统采用高
调门同时快关的ＯＰＣ功能，当中压调门（ＩＣＶ）出口
压抗燃油系统和纯电调ＤＥＨＣ（电液控制）控制系
压力所表示的汽机输入功率大于发电机电流信号表
统，有高、中压主汽门（ＭＳＶ／ＲＳＶ）各２个及高、中压 示的发电机输出功率（／ＸＮ）３０％～６０％的时候，对应
调门（ＧＶ／ＩＣＶ）各４个，高压主汽门、高压调门及中压
万方数据
２．３压力的控制 燃烧调整对机组参数影响存在着比较大的滞后
性，对于象ＦＣＢ这种大幅度、快速度的减负荷来讲，， 锅炉燃料切除速度再快，也无法克服锅炉的热惯性。 因此，能及时将多余的蒸汽能量释放，减少主汽压力 飞升，是ＦＣＢ成功的关键。所以，ＦＣＢ之后瞬间，机 组汽压的控制主要还得依靠旁路系统和锅炉ＰＣＶ （压力控制阀）的调整。珠海电厂在系统设计上设置 了４０％ＢＭＣＲ的汽机高、低压旁路系统，在过热器出 口设置了２个弹簧安全阀（设计总排汽量３９８ ｔ／ｈ，动 作压力１９．２ ＭＰａ）和７个ＰＣＶ阀，即电磁安全阀（设 计总排汽量为７２９ ｔ／ｈ，正常动作压力１９．０ ＭＰａ，回座 压力１８．６ ＭＰａ）。在再热器进口管道上设有７个弹 簧安全阀。再热器出口有２个弹簧安全阀。 ２．３．１旁路的控制
自然，对于锅炉的稳燃来说，肯定是燃烧率越 高，燃烧越稳定。但是，当汽轮发电机组甩去系统负 荷或维持空转时，燃烧率的大小受到旁路容量的限 制，即要考虑甩负荷之后，工质的循环通道所允许的 容量，同时还要考虑在不投油的情况下不能低于锅 炉的最低稳燃负荷。珠海电厂７００ ＭＷ机组采用 ４０％容量的旁路系统，同时，机组有着优越的最低稳 燃性能，能保证２５％锅炉燃烧率（１７５ ＭＷ）情况下不 投油助燃，当ＦＣＢ后，锅炉燃烧率自动设定至３５％ （２４５ Ｍｗ），并通过跳磨煤机的方式快速减少燃料 量，尽快使锅炉蒸发量在旁路容量允许的范围内，以 稳定汽压，它在ＦＣＢ发生后每隔１ｓ跳一台磨煤机。 最后保留中间两台磨煤机运行。图２是珠海电厂２ 号机１００％负荷ＦＣＢ后总给煤量和保留运行的其中 １台磨煤机的给煤量变化的趋势。
４０％ＢＭＣＲ。
收稿日期：２００５—１０．２５ 修订日期：２００５．１２．１２ 作者简介：金伟韧（１９７４．），男，工程师，从事发电厂运行管理工 作。
万方数据
１ 试验概况
ＦＣＢ（Ｆａｓｔ Ｃｕｔ Ｂａｃｋ）即机组快速甩负荷当机组与 电网解列时，带厂用电或是维持额定转速空载运行。 ＦＣＢ是大容量火电机组的一项重要功能，尤其是在 对汽机调节系统的验证时，也是对机组设计理念、主 要设备、辅机、自动连锁、逻辑保护和协调性的重要 考察手段。当机组在高负荷或满负荷情况下与电网 解列，汽机调节系统能否在超速保护动作之前，将机 组转速控制在额定转速附近，或是带厂用电运行，这 对机组本身来说，是保障本身设备安全，防止汽轮发 电机超速的重要条件；而对电网来说，机组非正常解 列后，若能维持额定转速，则能尽快重新并网带负 荷，这对系统的恢复，电网的安全有着不可低估的意 义，尤其是对珠海电厂这种处于电网终端的大容量 机组，更是显得举足轻重。
函数为０～１，汽轮发电机组转速超过额定转速的
调门都能实现单个阀门的闭环调节控制，它的优异
０％～７％（３０００～３２１０ ｒ／ｍｉｎ）对应函数也为０～１，上
的可控性能和其快速响应为机组ＦＣＢ动作之后汽
述两个函数之和大于１时，ＯＰＣ动作，ＯＰＣ动作范围
机调速系统能快速将机组的转速控制在额定转速附
如图１所示，图中曲线以上部分为ＯＰＣ动作区域，
珠海电厂１号、２号机组，在投入商业运行之 前，根据合同规定每台机组均进行了２５％、５０％、 ７５％、１００％负荷下ＦＣＢ试验（均为维持３０００ ｒ／ｍｉｎ、 不带厂用电运行）和一次１００％负荷下ＦＣＢ至带厂
第４期
金伟韧：大型火电机组快速甩负荷功能的探讨
用电运行，两台机组共１０次ＦＣＢ试验，成功率达 机的高中压调门的调节机构中均有ＯＰＣ（超速保护
在旁路的控制上，高旁控制主要有以下几部分， 在机组启动阶段的主汽压力跟踪和调节作用；在机 组正常运行期间的稳压作用，旁路作自动备用，当主 汽压力超过设定值（随负荷变化自动设定）０．８ ＭＰａ 时，高旁开始打开控制主汽压力；而ＦＣＢ发生时，汽 机的高、中压调门会瞬时关闭，而锅炉存在很大的热 惯性，主、再热蒸汽压力会立即大幅度上升，在珠海 电厂的ＡＰＣ（自动功率控制系统）里面，当锅炉主控 （ＢＯＩＬＥＲ ＭＡＳＴＥＲ）大于３５％（２４５ ＭＷ）时，如果ＦＣＢ 动作，只要高旁没有阀后温度高闭锁，ＡＰＣ即刻发出 一个５ｓ的脉冲信号全开（快开）高旁泄压，阻止主汽 压力飞升，只有等主蒸汽压力与其设定值偏差小于 ３００ ｋＰａ时，信号才能复归，复归之后高旁才开始进 行调节以稳定主汽压力在设定值左右，而且，为防止 高旁在大行程调节过程中引起主汽压力的大幅度波 动，改善ＦＣＢ动作后高压旁路阀的动作线形，ＦＣＢ 动作以后，ＡＰＣ将高旁的指令低限设定为５０％，即 设定一个最小开度，且只有在ＦＣＢ信号复归后指令 低限才能恢复至０％。图３为珠海电厂２号机 １００％ＦＣＢ动作后主汽压力和高旁的变化趋势图。
第２６卷第４期 ２００６年８月
文章编号：１０００．６７６１（２００６）０４—５２０．０５
动
力
Hale Waihona Puke 工程Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖ０１．２６ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２００６
大型火电机组快速甩负荷功能的探讨
金伟韧， 李明亮， 张洪刚
（珠海发电厂，珠海５１９０５０）
摘 要：结合１台７００ＭＷ燃煤机组的快速甩负荷试验，探讨了机组快速甩负荷功能的重要性，并
动 力 工程
第２６卷
ＯＰＣ回路均即刻动作（见ＯＰＣ动作范围示意图），快 关高中压调门，尤其是中低压缸功率占整机功率的 ６０％以上；中压调门的快关，对高负荷下ＦＣＢ后机 组转速的有效控制起着至关重要的作用ｕ。。 ２．２锅炉燃烧控制