某进口9H燃气-蒸汽联合循环机组FCB试验分析

某进口9H燃气-蒸汽联合循环机组FCB试验分析

张红霞

天津军粮城发电有限公司

摘要：本文对某进口9H燃气-蒸汽联合循环机组的FCB（Fuel Control Bypass）试验进行详细分析。通过试验结果，我们探讨了该机组在不同操作条件下的性能表现，并对其燃气轮机和蒸汽轮机协同运行的优势进行了评估。

关键词：9H；燃气-蒸汽；联合循环机组；FCB试验；

引言：

介绍9H燃气-蒸汽联合循环机组的背景和其在能源领域的应用。阐述燃气轮机和蒸汽轮机联合运行的优越性，并试图通过FCB试验分析深入了解机组性能。

一、试验设计

1.1 试验参数的选择

FCB试验的设计首先考虑到机组关键性能参数。我们选择了以下关键试验参数：1）负荷变化范围：从低负荷到满负荷，以涵盖机组在实际运行中可能遇到的各种负荷条件。2）燃气轮机转速：对不同负荷水平，我们调整了燃气轮机的转速，以研究转速变化对性能的影响。3）蒸汽轮机旁路卸载能力：通过试验，我们变化了旁路的进汽温度和压力，以模拟实际运行中可能遇到的不同条件。

1.2 试验范围

试验设计考虑了机组的典型运行范围，确保覆盖了实际应用中的各种工况。试验范围包括但不限于：1）低负荷运行：为了研究机组在低负荷条件下的稳定性和效率。2）满负荷运行：以评估机组在高负荷条件下的性能。3）负荷快速变化：通过模拟实际运行中的负荷波动，考察机组的动态响应能力。

1.3 试验条件的设定

为了保证试验的准确性和可重复性，我们设置了以下试验条件：1）环境条件：试验在典型气候条件下进行，确保环境对机组性能的影响被最小化。2）燃料类型：使用典型的燃气轮机燃料，确保试验结果在实际应用中具有可靠性。3）操作参数记录：在试验期间详细记录关键操作参数，包括燃气轮机和蒸汽轮机的运行参数、燃料消耗、发电效率等。

1.4 试验目的

本次FCB试验的主要目的是：1）满足FCB功能：通过试验，满足机组FCB运行时，安全有效地带厂用电运行。2）实现再同期：通过加装再同期装置，需要再并网运行时，可以顺利并网。3）研究FCB对性能的影响：通过调整FCB系统，了解其对整个机组性能的影响，包括启动时间、负荷响应等。这些目标将为我们提供关于机组在实际应用中性能表现的深入洞察，有助于进一步优化该联合循环系统的设计和运行。

二、试验过程

2.1 燃气轮机运行情况

在FCB试验的过程中，燃气轮机的运行情况是我们关注的首要因素。试验过程如下：1）初始设定：试验开始时，燃气轮机按照预设的负荷和转速运行。记录初始设定下的燃料消耗、排气温度和压力等参数。2）负荷变化：通过调整负荷，模拟实际应用中的负荷波动。记录燃气轮机在不同负荷下的运行稳定性和效率。3）FCB调整：在试验过程中，通过调整FCB系统，我们变化了燃气轮机的燃料供应量，以研究FCB对燃气轮机性能的影响。

2.2 蒸汽轮机运行情况

蒸汽轮机作为联合循环系统的关键组成部分，其运行情况也在试验中得到详细监测，由于FCB发生时，要求蒸汽轮机甩负荷停机，所以主要做如下试验：1）旁路温度、压力扰动试验：我们通过对旁路系统进行扰动，测试100%旁路系统的承载能力。2）阀门严密性试验：通过阀门严密性试验，判断阀门严密性。3）超速通道试验：确保超速保护通道能够准确动作。

2.2 其他重要辅机运行情况

  在FCB试验过程中，汽包水位、压力、凝汽器水位、轴封压力及温度等参数的安全控制，也是需要重点关注的。主要试验有：1）高、中、低压汽包水位、压力给水调节扰动试验：2）凝汽器水位调节扰动试验：3）轴封压力、温度调节扰动试验。

2.3 数据采集与记录

试验过程中，我们进行了全面的数据采集与记录，包括但不限于：1）温度测量：在关键点测量燃气轮机和蒸汽轮机的温度，包括进口温度、排气温度等。2）压力监测：定期记录系统内的压力变化，特别关注关键组件的压力情况。3）效率评估：通过测量燃料消耗、电输出等参数，计算燃气轮机和蒸汽轮机的效率。4）FCB系统参数：实时记录FCB系统的调整情况，包括燃气轮机的燃料控制状态等。

2.4 稳定性测试

在试验过程中，我们进行了稳定性测试，包括：1）负荷快速变化测试：模拟实际应用中可能发生的负荷快速变化情况，评估系统的动态响应能力。2）FCB切换测试：通过在不同负荷下切换FCB系统的状态，评估系统对FCB调整的稳定性。

以上试验过程的详细记录和分析将为我们深入了解9H燃气-蒸汽联合循环机组在FCB试验中的性能提供有力支持。

三、试验结果与分析

3.1 燃气轮机性能分析

3.1.1 燃烧效率：通过对燃气轮机的燃料消耗和排气温度的监测，我们可以计算燃气轮机的燃烧效率。试验结果显示，在不同负荷条件下，燃气轮机燃烧效率整体保持较高水平。负荷增加时，燃气轮机表现出良好的燃烧效率，符合设计预期。

3.1.2 负荷响应性能：在负荷快速变化测试中，观察到燃气轮机具有较好的负荷响应性能。系统能够迅速调整以适应负荷变化，确保了稳定的电输出。这表明FCB系统在负荷变化时能够有效协同燃气轮机的运行，提高了系统的动态响应能力。

3.2 蒸汽轮机性能分析

3.2.1 进汽条件对比：通过调整蒸汽轮机的进汽温度和压力，我们分析了不同进汽条件对系统性能的影响。结果表明，在较高的进汽条件下，蒸汽轮机的发电效率有所提高，但同时需要更多的燃料供应。这为后续系统优化提供了指导。

3.2.2 负荷匹配效果：在负荷匹配测试中，研究了蒸汽轮机与燃气轮机之间的协同效应。试验结果显示，在不同负荷条件下，蒸汽轮机能够有效匹配燃气轮机的输出，保持了整个联合循环系统的平稳运行。

3.3 FCB系统作用分析

3.3.1 FCB对电网稳定性的作用：通过对FCB系统调整的监测和分析，我们发现FCB系统对电网的稳定性有很大的帮助，通过FCB系统，燃机带厂用电孤岛运行，电网需要恢复时，FCB系统还具有再并网能力。

3.3.2 FCB对燃机动态性能的影响：在负荷快速变化测试中，我们观察到FCB系统的灵活调整对整个系统的动态性能有显著影响，可以有效的发挥燃机的负荷调整优势，适时的FCB调整有助于减轻负荷变化对系统稳定性的冲击，提高了系统的负荷响应速度。

3.4 优化建议

基于试验结果和分析，提出以下优化建议：1）进一步调整FCB策略：根据实际运行情况，进一步优化FCB系统的调整策略，以提高整个系统的效率。2）增加智能控制：引入智能控制系统，通过实时数据分析和预测，优化系统运行，提高能效。

结论

通过对9H燃气-蒸汽联合循环机组进行FCB试验及详细分析，表明在不同负荷和运行条件下，9H燃气轮机表现出稳定的燃烧效率和良好的负荷响应性能。蒸汽轮机与燃气轮机在试验中成功协同工作，实现了负荷的有效匹配，维持了系统的整体稳定性。 FCB系统的灵活调整对提高燃气轮机的效率和整个系统的动态性能有积极作用，但需要更精细的调整策略。总之，综上所述，9H燃气-蒸汽联合循环机组在FCB试验中表现出良好的性能，通过进一步的改进和研究，有望进一步提高机组的能效，满足未来能源需求的不断增长。

参考文献：

[1] 李跃辉.F级多轴燃气蒸汽联合循环电厂FCB功能的实践[J].重庆电力高等专科学校学报.2015,(3).

[2] 杨国保.台山百万机组FCB实验控制策略[J].神华科技.2015,(1).

[3] 肖俊.燃气-蒸汽联合循环电站主机配置型式分析[J].电力设备管理.2020,(5).

[4] 于涛,冯展管.F级燃气机组主机选型及配置对比[J].能源研究与管理.2016,(2).

[5] 蒋洪德,任静,李雪英,等.重型燃气轮机现状与发展趋势[J].中国电机工程学报.2017,