摘要：FCB功能的应用可以有效保障在电力机组内部故障或外部电网故障时机组安全运行，而不受故障影响。但我国主流机组在设计之初，并没有考虑要实现FCB功能，若要在现有的机组基础上实现FCB功能，技术难度比较大，特别是FCB中快速减水的控制技术难度很大。FCB中快速减水控制技术的困难点之一，是汽泵的汽源切换带来的扰动问题。本文分别就这个问题产生的原因、应对策略及试验效果分别进行阐述。
关键词：四段抽汽；汽源切换；复合开度
（一）试验机组主要辅助设备的概况
（1）辅助蒸汽系统的主要功能是为机组启动时除氧器预热稳压和锅炉上水加热、汽轮机和小机轴封、小机调试、以及汽轮机暖缸等提供用汽本机组辅助蒸汽系统有以下几个供汽源：机组在调试及初次启动时由启动锅炉供辅助蒸汽系统用汽；机组正常运行时由本机组四段抽汽供辅助蒸汽系统用汽；机组在低负荷时由低温再热蒸汽供辅助蒸汽系统用汽。
（2）汽动给水泵情况为：机组共装配两台汽动给水泵。每台汽动给水泵配置一台定速电动前置泵，给水泵由一台小机驱动。小机的供汽源有再热器冷段(高压汽源)、四段抽汽(低压汽源)和辅助蒸汽等三种汽源。小汽轮机正常工作汽源采用四段抽汽，备用和启动用汽源采用再热冷段蒸汽或辅助蒸汽。
（3）轴封蒸汽系统是用于对主汽轮机及小机转子的密封，对高压区防止高压蒸汽泄漏造成热损失和污染；对负压区防止空气漏入，影响真空。轴封蒸汽系统有三路汽源，一路来自辅助蒸汽系统，作为启动汽源；一路来自主蒸汽，作为低负荷时用汽；一路来自再热蒸汽冷段系统，作为正常运行汽源，经减压后送至轴封蒸汽母管。轴封蒸汽系统汽源分别供给高、中压转子及经过减温器供给低压转子轴端密封。小机轴封蒸汽由主机低压转子轴封供汽管道接出，进入小机轴端密封。
（4）机组旁路采用高压和低压两级串联的旁路系统，其中高压旁路容量为40%锅炉最大容量，布置在汽机房的6.4m平台上。低压旁路设置两套装置，总容量为高压旁路的蒸汽流量与喷水流量之和，布置在汽机房的13.7m平台上。高、低压旁路各由一套液压控制装置驱动控制。高压旁路系统从汽机高压缸进口前的主蒸汽总管接出，经减温减压后接入再热蒸汽冷段总管上。低压旁路系统从汽机中压缸进口前的再热蒸汽总管接出，经两路减温减压后，分别接入A、B凝汽器。高、低压旁路各设有独立的液压控制装置，通过电液伺服阀调节。高、低旁正常调节全行程开、关均需20～30秒，在事故状态下，高、低压旁路均可实现快开（2秒全开）和快关（2秒全关），高压旁路减温水来自给水母管，低压旁路减温水来自凝结水精处理装置出口母管。高、低压旁路减温水调节阀也是用各自液压控制装置电液伺服阀控制。
（二）该型号机组实现FCB功能面临的技术困难
FCB中快速减水控制有一个技术难题需克服，即汽泵的汽源切换过程中的不稳定问题。下面分别就这个问题产生的原因、应对策略及试验效果进行阐述。
（三）汽源切换过程中的不稳定问题
1、汽源切换的必须性
小机的供汽源有再热器冷段(高压汽源)、四段抽汽(低压汽源)和辅助蒸汽等三种汽源。小汽轮机正常工作汽源采用四段抽汽，备用和启动用汽源采用再热冷段蒸汽或辅助蒸汽。FCB触发后，汽轮机高中压调门必然会迅速关小，以适应发电机甩负荷的要求，保证汽轮机不超速。这必然带来小汽轮机正常工作汽源（四段抽汽）的丧失。因此FCB触发后，必须立即切换小汽轮机工作汽源，否则会造成锅炉断水触发MFT。
具体切换汽源的方式有以下几个选择：（1）直接采用高压汽源供小机方式；（2）采用辅助蒸汽供小机方式。下面对两种切换方式利弊及试验结果进行分析：
2、汽源切换的可选方案及利弊
（一）直接采用高压汽源供小机方式
（1）2016年6月22日FCB触发后，17:52:30小机调门复合开度直接开至76%，其中低压调门100%，高压调门开度达40%（如图一所示）。#3A汽泵、#3B汽泵转速分别达到4246r/m、 4225r/m。15秒后，17:52:45锅炉总给水量由900t/h，上升至1410t/h。随后#3B汽泵高压调门全关，退出运行。锅炉总给水量最低降至435.6t/h，运行人员通过电动给水泵干预后，锅炉给水开始回升并稳定在600t/h左右。
（2）2016年6月24日FCB触发后，17:21:28小机调门复合开度直接开至70%，其中低压调门100%，高压调门开度达23%（如图二所示，）。#3A汽泵、#3B汽泵转速分别达到4278r/m、 4147r/m。6秒后，17:52:45锅炉总给水量由900t/h，上升至1239t/h。随后#3B汽泵高压调门全关，退出运行。锅炉总给水量最低降至485.8t/h，运行人员通过电动给水泵干预后，锅炉给水开始回升。
这两次试验均关闭了辅助蒸汽供小机电门，采用了直接打开小机高压汽源调整门的策略。两次试验均出现水量的先大幅上升，后急剧下降，被迫人工干预的结果。实际上，由于低温再热汽的压力不同，很难找到一个固定的阀门开度能直接满足给水要求。
后面的试验采用了打开辅助蒸汽供小机电门，充分利用低压汽源管道的储汽，在汽源切换过程中稳定给水流量。具体过程如下：
（二）采用辅助蒸汽供小机方式
（1）轴封用冷再供方式
2016年6月30日18:31:12，FCB触发前，机组负荷330MW，主蒸汽压力为13.3MPa，#3A汽泵、#3B汽泵调门的复合开度分别为27.5%、23.3%；#3A汽泵、#3B汽泵转速，分别为3826r/m,3819r/m。锅炉给水流量为917t/h。
FCB触发后，18:35:26主蒸汽压力上升为15.2MPa，#3A汽泵、#3B汽泵低压调门开度分别为30.75%、23.31%；#3A汽泵、#3B汽泵转速，分别升为4199r/m、3831r/m。#3A汽泵、#3B汽泵出口压力分别为17.94MPa、17.19MPa。#3B汽泵基本退出运行陪转备用，#3A汽泵单独出力，锅炉给水流量快速下降为551t/h，并在551t/h至600t/h范围内波动。
辅助蒸汽母管压力方面，冷再供辅助蒸汽调门18:32:00由0%开至95%，蒸汽母管压力由0.531MPa上升至0.683MPa，并趋势较为稳定。18:38:00冷再供辅助蒸汽调门由95%关至85%，蒸汽母管压力由0.947MPa开始缓慢下降，18:40:38降至最低为0.623MPa。整个过程水量平稳控制在549 t/h至590 t/h之间。
轴封方面：轴封蒸汽由再热蒸汽冷段提供。冷再供轴封电门就地点开至45%，低压汽源供轴封调门CRT上开度为23%，轴封母管压力为30KPa，且较为稳定。
（2）轴封用辅助蒸汽供方式
2016年7月26日18:19:36，FCB触发前，机组负荷331MW，主蒸汽压力为13.62MPa，#3A汽泵、#3B汽泵低压调门开度分别为29.82%、30.81%；#3A汽泵、#3B汽泵转速，分别为3800r/m,3838r/m。锅炉给水流量为939.5t/h。
FCB触发后，18:23:26主蒸汽压力上升为16.87MPa，#3A汽泵、#3B汽泵低压调门开度分别为96.21%、32.83%，同时#3A汽泵高压调门开始打开至16.06%；#3A汽泵、#3B汽泵转速，分别升为4349r/m,3847r/m；#3A汽泵、#3B汽泵出口压力分别为17.87MPa、17.29MPa。#3B汽泵基本退出运行陪转备用，#3A汽泵单独出力，锅炉给水流量快速下降为502t/h，并在502t/h至600t/h范围内波动。
辅助蒸汽母管压力方面，冷再供辅助蒸汽调门18:19:42由0%开至99.6%，蒸汽母管压力由0.541MPa，先下降至0.394再迅速上升至0.685MPa，之后缓慢下降18:22:36最低至0.488。运行人员手动干预将辅助蒸汽供除氧器调门由16.8%关至11.6%后辅助蒸汽母管压力趋于稳定。
轴封方面：轴封蒸汽由辅助蒸汽提供。低压汽源供轴封调门CRT上开度为82.2%，轴封母管压力为30KPa，且较为稳定。
3、汽源切换方案的试验效果
从试验结果来看，无论是轴封用冷再供方式，还是轴封用辅助蒸汽供，辅助蒸汽基本能满足汽动给水泵给水需要。在7月26日试验中，轴封用辅助蒸汽供时，人为手动关小了辅助蒸汽供除氧器调门。这样实际上加大了主汽温度的控制难度。我们可以让轴封继续采用冷再供方式，或者进一步降低陪转汽泵的转速。这样，试验的效果会更好。
（四）结论
试验证明，通过辅助蒸汽供小机电门，充分利用低压汽源管道的储汽，在汽源切换过程中稳定给水流量。能够有效的解决汽源切换对锅炉给水流量的扰动问题，
论文作者:杜黎宾,李博
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/15
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