汽輪發(fā)電機組靜、動態(tài)甩負(fù)荷最高飛升轉(zhuǎn)速的對比研究

黃炯桐 陳鴻才 涂 騰

（1.廣州宇陽電力科技有限公司，廣東廣州510800；2.智能制造研究院（肇慶高要）有限公司，廣東肇慶526100；3.廣東工業(yè)大學(xué)，廣東廣州510006）

0 引言

甩負(fù)荷是指電網(wǎng)提供的有效功率小于終端用戶所需要的有功時汽輪發(fā)電機組主動減少多余的發(fā)電量，或者是由于電廠內(nèi)部原因引起供網(wǎng)出口斷路器突然跳閘，機組負(fù)荷突然下降到零的動作。甩負(fù)荷是最惡劣的工況之一，對機組的沖擊很大，具有較大的風(fēng)險[1-2]。甩負(fù)荷試驗是考核汽輪發(fā)電機組數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)動態(tài)特性的最直接方法，是預(yù)防機組超速的重要手段。為確保機組的安全，新建機組投運前必須進行甩負(fù)荷試驗。靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗在機組停機狀態(tài)下進行，是進行實際甩負(fù)荷前的預(yù)備性試驗，可以有效預(yù)測實際甩負(fù)荷試驗中機組的飛升轉(zhuǎn)速。

本文結(jié)合兩臺汽輪發(fā)電機組靜態(tài)模擬甩負(fù)荷和動態(tài)甩負(fù)荷的試驗數(shù)據(jù)，通過靜態(tài)模擬甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速飛升值與動態(tài)實際甩負(fù)荷飛升值的比較分析，探討機組靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗的實際意義。

1 機組參數(shù)及試驗方法

1.1 機組參數(shù)

機組a為東方汽輪機廠生產(chǎn)的超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，型號為N660-25.00/600/600，主蒸汽流量為1808.9t/h，再熱蒸汽壓力為4.385MPa，低壓缸排氣壓力為6.4kPa。

機組b為東方汽輪機廠生產(chǎn)的亞臨界、一次再熱、單軸、雙缸雙排氣、雙抽凝汽式汽輪機，型號為N300-16.7/537/537，主蒸汽流量為1028t/h，再熱蒸汽壓力為3.48MPa，低壓缸排氣壓力為7kPa。

1.2 靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗

汽輪機滿足掛閘條件并已掛閘，斷開發(fā)電機主開關(guān)聯(lián)跳汽機聯(lián)鎖，將汽輪機所有汽門（包括主汽門和調(diào)節(jié)汽門）全開，合上發(fā)電機出口開關(guān)，模擬發(fā)電機組出口開關(guān)跳開后觸發(fā)機組超速保護控制（OPC）電磁閥動作快關(guān)調(diào)節(jié)汽門，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動記錄OPC保護動作信號、調(diào)節(jié)汽門動作過程等信號。根據(jù)汽輪發(fā)電機組靜態(tài)模擬甩負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速預(yù)測公式進行計算[3]：

式中，n0為機組的額定轉(zhuǎn)速（r/min），一般取3000；Ta為轉(zhuǎn)子時

1.3 動態(tài)甩負(fù)荷試驗

動態(tài)甩負(fù)荷試驗采用主動甩負(fù)荷的方式，在機組滿負(fù)荷運行狀態(tài)下，解除鍋爐MFT跳汽機、汽輪發(fā)電機主開關(guān)跳閘后聯(lián)跳汽機、EH油壓低跳汽機等保護后，突然斷開發(fā)電機主斷路器，使機組與電網(wǎng)解列甩去100%的額定負(fù)荷，測取汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)特性和機組有關(guān)運行參數(shù)。

1.4 試驗儀器

本試驗的主要儀器為DATAQ公司生產(chǎn)的便攜式數(shù)據(jù)采集器（DI-722-32USB）。從電廠DEH信號柜引出各調(diào)節(jié)汽門閥位模擬量反饋信號與數(shù)據(jù)記錄儀相連，數(shù)據(jù)采集儀通過串行口與計算機相連，實現(xiàn)對調(diào)門信號的高速、連續(xù)記錄。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗結(jié)果

通過對采集的數(shù)據(jù)進行處理，機組a和機組b各調(diào)門的關(guān)閉時間數(shù)據(jù)如表1所示，兩個試驗機組其他所需的計算參數(shù)如表2所示。

表1 靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗數(shù)據(jù)

表2 靜態(tài)模擬甩負(fù)荷所需的其他計算參數(shù)

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入機組靜態(tài)模擬甩負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速預(yù)測公式（1），計算得到：（1）機組a的最高瞬間轉(zhuǎn)速飛升為Δnmax（a）=202.31r/min，即瞬間最大轉(zhuǎn)速為3202.31r/min，機組預(yù)測最大超速率為6.74%；（2）機組b的最高瞬間轉(zhuǎn)速飛升為Δnmax（b）=130.87r/min，即瞬間最大轉(zhuǎn)速為3130.87r/min，機組預(yù)測最大超速率為4.36%。

2.2 動態(tài)甩負(fù)荷試驗結(jié)果

按照上述試驗方案對兩臺機組分別進行了動態(tài)實際甩負(fù)荷的試驗，測取了相關(guān)數(shù)據(jù)。

機組a甩負(fù)荷前轉(zhuǎn)速為2999r/min，發(fā)電機解列后，OPC電磁閥立即動作，約0.08s轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速開始飛升，0.137s高壓調(diào)節(jié)閥開始關(guān)閉，0.129s中壓調(diào)節(jié)閥開始關(guān)閉，3.282s轉(zhuǎn)速達(dá)到最高值3215r/min，36.26s后回落至3000r/min。

機組b甩負(fù)荷前轉(zhuǎn)速為3003r/min，發(fā)電機脫網(wǎng)后，觸發(fā)機組甩負(fù)荷邏輯，0.046s轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速開始飛升，0.168s中壓調(diào)門開始關(guān)閉，0.174s高壓調(diào)節(jié)閥開始關(guān)閉，0.303s高壓調(diào)門完全關(guān)閉，0.316s中壓調(diào)門完全關(guān)閉，1.767s轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值3142.2r/min，之后轉(zhuǎn)速回落至3000r/min，機組重新并網(wǎng)。

2.3 結(jié)果分析

通過對比兩臺機組靜態(tài)甩負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速飛升預(yù)測值和動態(tài)實際甩負(fù)荷飛升實測值，可得到以下結(jié)果：（1）機組a最高轉(zhuǎn)速預(yù)測值為3202.31r/min，實際最高轉(zhuǎn)速為3215r/min，兩者相差12.69r/min，誤差約為0.39%；（2）機組b最高轉(zhuǎn)速預(yù)測值為3130.87r/min，實際最高轉(zhuǎn)速為3142r/min，相差11.13r/min，誤差為0.35%。

通過以上分析可知，靜態(tài)模擬甩負(fù)荷的最高轉(zhuǎn)速飛升預(yù)測值與實際甩負(fù)荷的最高轉(zhuǎn)速值相近，誤差較小，因此靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗可以有效預(yù)測機組實際甩負(fù)荷工況下的轉(zhuǎn)速飛升。

3 結(jié)論

本文以兩臺不同裝機容量的機組為研究對象，對比分析靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗所預(yù)測得到的轉(zhuǎn)速飛升值與動態(tài)甩負(fù)荷過程中的實際轉(zhuǎn)速飛升值，得到了以下結(jié)論：

（1）機組a與機組b的實際轉(zhuǎn)速飛升值比預(yù)測轉(zhuǎn)速飛升值分別高12.69r/min與11.13r/min，誤差為0.39%與0.35%；

（2）作為實際甩負(fù)荷的預(yù)備性試驗，靜態(tài)模擬甩負(fù)荷能有效預(yù)測實際甩負(fù)荷工況下汽輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速飛升情況，因此在機組調(diào)試或檢修期間，靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗在一定程度上可以避免實際發(fā)生甩負(fù)荷工況時的不必要風(fēng)險。

［參考文獻］

[1]韓中合，趙志勇，吳瑞濤.機組甩負(fù)荷中調(diào)節(jié)閥的動作過程對轉(zhuǎn)速飛升的影響[J].汽輪機技術(shù)，2011，53（1）：63-65.

[2]韓景復(fù).靜態(tài)模擬甩負(fù)荷試驗對實際甩負(fù)荷試驗意義的探討[J].廣西電力，2006，29（5）：77-79.

[3]汽輪機調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)試驗導(dǎo)則：DL/T711—1999[S].