汽輪機甩負(fù)荷實驗

1、汽輪機甩負(fù)荷實驗汽輪機甩負(fù)荷實驗康開 陳力鈞 楊金星 魯通甩負(fù)荷試驗概況 為測取汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性，突然甩去汽輪發(fā)電機組全部負(fù)荷所進(jìn)行的全部檢測鑒定工作。在汽輪發(fā)電機組甩負(fù)荷的過程中，能有效地控制轉(zhuǎn)速飛升，不使危急保安器動作，維持空負(fù)荷穩(wěn)定運行，是對氣輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性的基本要求，其性能的優(yōu)劣對機組和電網(wǎng)的安全運行有直接的影響。甩負(fù)荷試驗有常規(guī)法和測功法。甩負(fù)荷試驗?zāi)康恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,動態(tài)超調(diào)量,過渡過程調(diào)整時間等動態(tài)特性,通常通過甩負(fù)荷試驗來考核,這是甩負(fù)荷試驗最主要的目的為實現(xiàn)快速并網(wǎng)接帶負(fù)荷,要求鍋爐不滅火維持燃燒,汽機維持空轉(zhuǎn),因此甩負(fù)荷試驗也可檢驗主輔機的適應(yīng)能力. 對于供熱

2、機組,還可以考驗可調(diào)整抽汽逆止門的快速關(guān)閉及嚴(yán)密性.注意事項 由于試驗責(zé)任大,涉及面廣,設(shè)備危害性大,運行可操作性差等原因,許多新投產(chǎn)大容量機組均設(shè)計為甩負(fù)荷時大聯(lián)鎖動作,機爐全停.因此進(jìn)行甩負(fù)荷試驗應(yīng)區(qū)別對待,分清主次關(guān)系,除了參照甩負(fù)荷試驗導(dǎo)則外 ,還要根據(jù)機組實際情況盡量保證試驗工況與機組實際運行方式的相似性. 建議甩負(fù)荷試驗時注意以下問題 . a對于甩負(fù)荷全停機組的試驗?zāi)康闹皇菫榱丝己藙討B(tài)特性,因此盡量維持鍋爐燃燒.如果滅火,在不違反甩負(fù)荷規(guī)程要求的汽機進(jìn)汽參數(shù)下,能夠使過渡過程結(jié)束,維持空轉(zhuǎn)則可以認(rèn)為成功. b對于有甩負(fù)荷聯(lián)鎖的機組,做甩負(fù)荷試驗時應(yīng)盡量模擬正常運行工況,否則沒有意義

3、. c如果機組未進(jìn)行甩負(fù)荷試驗,必須改為甩負(fù)荷機組全停. 常規(guī)法甩負(fù)荷試驗 常規(guī)法甩負(fù)荷試驗,又稱甩電負(fù)荷試驗。在發(fā)電機主開關(guān)突然斷開，機組與電網(wǎng)解列，甩去全部負(fù)荷的情況下，記錄曲線,測取汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特征參數(shù)，如：動態(tài)超調(diào)量，轉(zhuǎn)速不等率，轉(zhuǎn)速動靜差比，轉(zhuǎn)子加速度，轉(zhuǎn)子時間常數(shù)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量，機組容積時間常數(shù)等。這種方法是考核汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性最直接的方法，也是較為成熟的方法，長期以來一直作為標(biāo)準(zhǔn)方法被廣泛采用。一般首臺新型機組或調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造后的機組，必須用常規(guī)法進(jìn)行甩負(fù)荷試驗。這種方法適用于新機組的考核試驗和新投產(chǎn)機組的驗收試驗。試驗方法 1.機組與電網(wǎng)解列，轉(zhuǎn)速飛升，調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉

4、，記錄汽輪機轉(zhuǎn)速變化過渡過程 2.試驗按甩50，100額定負(fù)荷兩級進(jìn)行 3.以轉(zhuǎn)速飛升至轉(zhuǎn)速穩(wěn)定或轉(zhuǎn)速飛升至危急保安器動作（不合格）為試驗的終結(jié) 具體實例分析（國產(chǎn)引進(jìn)型國產(chǎn)引進(jìn)型 300 MW 機組無旁路甩機組無旁路甩負(fù)荷實驗負(fù)荷實驗） 2001年11月14日，1號機組進(jìn)行甩 5O負(fù)荷試驗。試驗負(fù)荷為 151.7 MW，真空為一94.5 kPa；OP開始動作時問為 22:34:26，轉(zhuǎn)速甩前值為 3 004 drain轉(zhuǎn)速最大值為 3120rmin(現(xiàn)在 OPC第3次動作時1 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定至 3003rmin時間為 22:40:05，整個過程歷時6mins21S.主要參數(shù) f甩前值甩后最大值):

5、主蒸汽壓力 :12.4OMPa13.69MPa,再熱蒸汽壓力：1.69 MPa 1.81 Mpa;OPC動作次數(shù)為6 次.高調(diào)門關(guān)閉1次,中調(diào)門 關(guān)閉6次.圖如右2001年11月15日1號機組進(jìn)行甩 100負(fù) 荷試驗 。試驗負(fù)荷為 30653 MW，真空為一96 kPa； OPC開始動作時間為O1:57:51,轉(zhuǎn)速甩前值為3005 drain 轉(zhuǎn)速最大值3239r/min(現(xiàn)在OPC第 2次動作時)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定至3004r/min時間為 02:05:19 整個過程歷時7mins28s:主要參數(shù)(甩前值/甩后最大值):主蒸汽壓力:16.26MPa/18.91MPa,再熱蒸汽壓力:3.31MPa/3

6、.64 MPa；OPC動作次數(shù)為7 次：高調(diào)門關(guān)閉 2次;中調(diào)門關(guān)閉7次.其過程曲線.如下圖為了降低最高飛升轉(zhuǎn)速f3239 rmin),對2號機組OPC動作程序中的轉(zhuǎn)速定值進(jìn)行修改如下 :甩負(fù)荷后 ,當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到 3 090 r/min時 OPC動作,關(guān)閉高 、中壓調(diào)門，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到 3 000 drain并延時1 S后開啟中壓調(diào)門 再熱蒸汽通過中壓調(diào)門泄壓并同時提高汽輪機轉(zhuǎn)速到 3090 r/min，OPC再一次動作,關(guān)閉中壓調(diào)門,進(jìn)入下一個動作循環(huán).當(dāng)再熱蒸汽壓力 P 低于 0.2 MPa、同時汽輪機轉(zhuǎn)速低于3000 r/min這兩個條件均滿足時高壓調(diào)門開啟參加調(diào)節(jié),穩(wěn)定并維持機組轉(zhuǎn)速在

7、3 000 rmin. 總結(jié) 通過試驗 ，發(fā)現(xiàn)甩負(fù)荷過程中影響最高飛 升轉(zhuǎn)速 和中壓調(diào)節(jié)汽f3(OPC)閉振蕩次數(shù)的主要 原因是 OPC超速保護(hù)系統(tǒng)動作邏輯不合理 ，關(guān)鍵 在于如何確定 OPC超速保護(hù)系統(tǒng)動作中壓調(diào)節(jié)汽 門關(guān)閉后再次開啟的轉(zhuǎn)速定值和高壓調(diào)節(jié)汽門再 次開啟時的轉(zhuǎn)速定值及再熱蒸汽壓力P 定值。 國產(chǎn)引進(jìn)型 300 MW 無旁路機組甩負(fù)荷過 程中影響最高飛升轉(zhuǎn)速和中壓調(diào)節(jié)汽fq(OPC)開閉 振蕩次數(shù)的其它因素還有：甩負(fù)荷前主蒸汽壓力、再熱蒸汽壓力、真空以及中壓調(diào)節(jié)汽門關(guān)閉時間等。 測功法甩負(fù)荷試驗 測功法甩負(fù)荷試驗介紹 上述是較為成熟的常規(guī)甩負(fù)荷法，它能直接反映調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性

8、，故一直作為機組考核的方 法廣泛采用 。但由于該方法風(fēng)險大、工作量大、涉及面廣，因此國內(nèi)外都在尋求簡單安全的試驗方法 ，于是提出了測功法。測功法原理是在機組不與電網(wǎng)解列 、突然關(guān)閉進(jìn)汽閥的情況下測取發(fā)電機有功功率變化的過渡過 程 ，經(jīng)換算可得到轉(zhuǎn)速飛升曲線 。 汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子平衡方程為： M=J(dndt) 2 M=PUo 3整理兩式 可得： dU= (PUoJ)dt 4 由于額定轉(zhuǎn) 速為 3000rmin，式4又可寫為 An= (304210-3J)Pdt5 式中 t0 超速保護(hù)控制 (OPC)開始動作時的時間 (S)； t 有功功率到零時的時間 (S)； J 汽輪發(fā) 電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 (k

9、gm )； P 在 tot時間內(nèi)有功功率的平均值 (W)。試驗時人為輸出 OPC動作信號使 OPC動作并保持，關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門，發(fā)電機有功功率到零后延遲 數(shù)秒打閘或逆功率保護(hù)動作停機。實踐證明該方法存在 以下局限性： a只能反映最高飛升轉(zhuǎn)速，不能得出過渡過程時間、振蕩次數(shù)等，不能全面反映調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性 。 b轉(zhuǎn)速的計算其實就是對有功功率進(jìn)行面積積分，難免存在誤差，主要是由于中間環(huán)節(jié)的慣性延遲時間常數(shù)與常規(guī)法有差別且不考慮摩擦損失等，直接影響轉(zhuǎn)速的計算結(jié)果 。 C對記錄儀器精度要求較高，一般要求高采樣頻率數(shù)字記錄儀 ，以便于面積積分的傅里葉變換計算。 試驗方法 1.機組不與電網(wǎng)解列，手操作保護(hù)動

10、作關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門，機組轉(zhuǎn)速不飛升，記錄發(fā)電機有功功率變化過渡過程 2.試驗可不分級直接進(jìn)行甩100額定負(fù)荷試驗 3.以有功功率降至零（出現(xiàn)逆功率）或不能降到零（不合格）為試驗的終結(jié)機組正常運行中甩負(fù)荷的必要性 機組正常運行中甩負(fù)荷聯(lián)鎖的目的,首先是機組在帶負(fù)荷工況下突然與電網(wǎng)解列,調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)能保證飛升轉(zhuǎn)速低于超速保護(hù)動作轉(zhuǎn)速,另外它應(yīng)使過渡過程盡量短 ,能很快將轉(zhuǎn)速維持在空轉(zhuǎn)值以便快速并網(wǎng)接帶負(fù)荷 ,這是機組和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求。但是,發(fā)電機甩負(fù)荷的原因是多方面的既包括外部線路故障,也包括發(fā)電機內(nèi)部故障 (如斷水、滅磁等 ),不可能也不應(yīng)該在甩負(fù)荷故障原因未明的情況下盲 目并網(wǎng),而且查明事故原因、處理故障的時間不能保證,汽輪機長時間空轉(zhuǎn)也會影響轉(zhuǎn)子疲勞損耗 ,降低壽命.再者 ,甩負(fù)荷后為盡快接帶負(fù)荷 ,要求鍋爐維持燃燒 ,但單元制機組大都有爐跳機保護(hù),在正常運行中突然甩負(fù)荷 ,鍋爐汽包水位、壓力及爐膛壓力等