汽轮发电机组甩负荷试验的分析探讨.doc

汽轮发电机组甩负荷试验的分析探讨王文营，李士军，王建(河北省电力研究院，河北 石家庄 050021)Analysis and Discussion on Load Rejecting Testof Turbinegenerator Units Abstract：This paper deals with，for different sized turbinegenerator units，the preparations for boiler of various type before load rejecting test and some important points cautioned during operation and manipulation.It also discusses the necessity of interlocking when the unitis in normal operation. 1甩负荷试验概况汽轮发电机组的甩负荷联锁是汽轮机甩负荷后锅炉不灭火、汽轮机维持空转，以便机组快速并网接带负荷的重要手段，一般用甩负荷试验来考核。河北省南部电网(以下简称河北南网)早期基建机组均进行了甩负荷试验，积累了丰富的经验。自火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程(1996年版)(以下简称新启规)和火电机组达标投产考核标准(2001年版)颁布以后，甩负荷试验更得到了广泛的开展，并成为基建达标的决定性项目，表1为河北南网近几年投产机组的甩负荷试验情况。但是该试验的风险性较大，涉及到机、炉、电各个专业，并且随着机组容量的增大、新型设备的采用和运行人员的减少，机组甩负荷后的运行操作更为困难。2甩负荷试验目的及注意事项2.1目的a.调节系统的稳定性、动态超调量、过渡过程调整时间等动态特性，通常通过甩负荷试验来考核，这 是甩负荷试验最主要的目的。b.为实现快速并网接带负荷，要求锅炉不灭火维持燃烧，汽机维持空转，因此甩负荷试验也可检验主辅机的适应能力。c.对于供热机组，还可以考验可调整抽汽逆止门的关闭快速严密性。2.2注意事项由于试验责任大、涉及面广、设备危害性大、运行可操作性差等原因，许多新投产大容量机组均设计为甩负荷时大联锁动作，机炉全停。因此进行甩负荷试验应区别对待，分清主次关系，除了参照甩负荷试验导则外，还要根据机组实际情况尽量保证试验工况与机组实际运行方式的相似性。建议甩负荷试验时注意以下问题。a.对于甩负荷全停机组的试验目的只是为了考核动态特性，因此尽量维持锅炉燃烧。如果灭火，在不违反甩负荷规程要求的汽机进汽参数下，能够使过渡过程结束，维持空转则可以认为成功。b.对于有甩负荷联锁的机组，做甩负荷试验时应尽量模拟正常运行工况，否则没有意义。c.如果机组未进行甩负荷试验，必须改为甩负荷机组全停。3试验前的准备3.1阀门严密性试验试验方法及标准一般按国家标准和汽轮机生产厂家规定进行。国产机组一般遵循新启规：试验应在额定参数、正常真空的条件下进行，主汽压力低于额定但不小于额定参数的50时按修正公式修正。但早期对再热机组的再热蒸汽压力却没有明确规定，而且试验时经常不加以重视，下降得很低。几台300MW机组调门严密性试验中，转速降到标准以下时，再热压力却提高，转速不降反升，可知中调门严密性不合格。现在汽轮机调节控制系统试验导则中规定再热压力不低于50额定值，电厂运行规程中一般规定，通过调整旁路使再热压力维持在50额定值。国外机组严密性试验方法不同，如西门子某660MW机组和ALSTOM公司某200MW机组的试验是在盘车状态下进行的。在任何压力下，转速升高不超过规定值为合格。与国内方法相比不知哪一个更精确。但要注意：某125MW汽轮机按国内标准不合格，但温态启动挂闸时(调节汽门全开，相当于主汽门严密性试验)，转速飞升不高，如按国外机组方法在此压力下进行则合格，因此国外机组在试验时应尽量在较高压力下进行。在较低压力下合格，升压后不一定合格。此外，建议高中压调门分开做试验。3.2阀门关闭时间阀门关闭时间包括主开关动作后至阀门开始动作时的延迟滞后时间和阀门开始动作至全关的纯关闭时间。根据相关资料1，汽轮机甩负荷时的动态最高飞升转速一般可用式(1)估算：式中甩负荷时负荷下降的百分数；T1、T2油动机的滞后时间和关闭时间，s；Ta转子飞升时间常数；Tv蒸汽容积时间常数； n0额定转速，r/min。由式(1)可看出，飞升转速与油动机的滞后和关闭时间密切相关。滞后时间是指主开关断开至阀门开始关闭的时间，在此时间内，汽轮机保持甩负荷前的进汽量，因此应尽可能减小中间环节各部件时间 常数，减小滞后时间。纯关闭时间主要与油动机弹簧紧力和压力油泄压速度等有关。现场测试时一般取打闸信号作为记录基准，与实测功法甩负荷试验介绍上述是较为成熟的常规甩负荷法，它能直接反映调节系统的动态特性，故一直作为机组考核的方法广泛采用。但由于该方法风险大、工作量大、涉及面广，因此国内外都在寻求简单安全的试验方法，于是提出了测功法。测功法原理是在机组不与电网解列、突然关闭进汽阀的情况下测取发电机有功功率变化的过渡过程，经换算可得到转速飞升曲线。汽轮发电机转子平衡方程为：由于额定转速为3 000r/min，且2f2n/60，式(4)又可写为式中t0超速保护控制(OPC)开始动作时的时间，s；t有功功率到零时的时间，s；J汽轮发电机转子转动惯量，kgm2；P在t0t时间内有功功率的平均值，W。试验时人为输出OPC动作信号使OPC动作并保持，关闭调节汽门，发电机有功功率到零后延迟数秒打闸或逆功率保护动作停机。曾在2台国产引进型300MW机组进行过测功法试验，经换算后转速与实际飞升转速较接近。但该方法存在以下局限性：a.只能反映最高飞升转速，不能得出过渡过程时间、振荡次数等，不能全面反映调节系统的动态特性。b.转速的计算其实就是对有功功率进行面积积分，难免存在误差，主要是由于中间环节的惯性延迟时间常数与常规法有差别且不考虑摩擦损失等，直接影响转速的计算结果。c.对记录仪器精度要求较高，一般要求高采样频率数字记录仪，以便于面积积分的傅里叶变换计算。尽管存在上述局限性，但由于测功法操作相对简单安全，DL/T7111999汽轮机调节控制系统试验导则中将其列为甩负荷试验考核方法。6机组正常运行中甩负荷的必要性机组正常运行中甩负荷联锁的目的，首先是机组在带负荷工况下突然与电网解列，调节系统应能保证飞升转速低于超速保护动作转速，另外它应使过渡过程尽量短，能很快将转速维持在空转值以便快速并网接带负荷，这是机组和电网安全稳定运行的要求。但是，发电机甩负荷的原因是多方面的，既包括外部线路故障，也包括发电机内部故障(如断水、灭磁等)，不可能也不应该在甩负荷故障原因未明的情况下盲目并网，而且查明事故原因、处理故障的时间不能保证，汽轮机长时间空转也会影响转子疲劳损耗，降低寿命。再者，甩负荷后为尽快接带负荷，要求锅炉维持燃烧，但单元制机组大都有炉跳机保护，在正常运行中突然甩负荷，锅炉汽包水位、压力及炉膛压力等剧烈变化，即使改动相关逻辑，在预先毫无防范下也很难维持燃烧，因此很多机组设计为甩负荷后全停。随着电网容量的增大，单台机组停运对电网的作用相对变弱，从保护机组设备的安全考虑，单元制机组正常运行中甩负荷联锁的必要性不是很大。由于母管制机组不考虑锅炉的影响，在保证安全的情况下实现甩负荷还是有一定意义的。7结束语各机组要根据自身特点，在甩负荷试验导则基础上，联系正常运行实际，制定甩负荷措施或实际运行中的甩负荷联锁保护，要从保护设备安全的角度出发，不断摸索，丰富