淺析350MW亞臨界汽輪機(jī)FCB運(yùn)行

王會(huì)河

摘 要：本文針對(duì)350MW亞臨界汽輪機(jī)FCB運(yùn)行進(jìn)行分析，簡(jiǎn)單介紹了350MW亞臨界汽輪機(jī)，并分析了其設(shè)計(jì)特點(diǎn)中的設(shè)計(jì)思想、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，最后總結(jié)了350MW亞臨界汽輪機(jī)FCB運(yùn)行，包括一般機(jī)組FCB功能實(shí)現(xiàn)，滿負(fù)荷巷廠用電運(yùn)行工況，典型350WM汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，汽輪發(fā)電機(jī)組突然甩負(fù)荷。希望通過對(duì)這些內(nèi)容的分析能夠?yàn)?50MW亞臨界汽輪機(jī)FCB運(yùn)行和控制提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：350WM 汽輪機(jī) FCB運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TK267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（b）-0088-02

當(dāng)前，火電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，該行業(yè)的發(fā)展是以世界范圍作為主要發(fā)展目標(biāo)。但是在世界上，大多數(shù)國(guó)外電網(wǎng)的頻率均為60Hz，和國(guó)內(nèi)的50Hz的電網(wǎng)頻率不同。為了能夠開拓國(guó)際市場(chǎng)，我國(guó)電網(wǎng)需要完全的新開發(fā)并設(shè)計(jì)和其他國(guó)家相適應(yīng)的60Hz大型火電機(jī)組，只有這樣，才能夠促使我國(guó)火電企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上站住腳跟。因此，針對(duì)350MW亞臨界汽輪機(jī)FCB運(yùn)行進(jìn)行深入分析，意義深遠(yuǎn)。

1 350MW亞臨界汽輪機(jī)概述

對(duì)于汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組而言，當(dāng)外網(wǎng)或者主變出線等發(fā)生故障的時(shí)候，需要進(jìn)行及時(shí)跳機(jī)，通過這種方式，能夠有效確保機(jī)組的安全限定。但是，當(dāng)機(jī)組再次跳機(jī)后，再次起機(jī)則可以及時(shí)繼續(xù)并網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)汽輪機(jī)甩掉負(fù)荷、解列電網(wǎng)之后，則可以繼續(xù)運(yùn)行，這就是機(jī)組在不并網(wǎng)基礎(chǔ)上，僅帶著自身輔助設(shè)備消耗的功率定速運(yùn)行，并且能夠隨時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)。也就是機(jī)組當(dāng)中的FCB功能。對(duì)其進(jìn)行較為簡(jiǎn)單的解釋，其中FCB主要是指當(dāng)外網(wǎng)發(fā)生臨時(shí)故障的時(shí)候，下輪發(fā)電機(jī)帶廠用電負(fù)荷維持運(yùn)行，等到外網(wǎng)或者主變故障被解除之后，這樣就可以促使并網(wǎng)發(fā)電得到快速提升[1]。

2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)思想

若機(jī)組是由50Hz轉(zhuǎn)變成60Hz的，這種情況下，對(duì)于汽輪機(jī)來說，氣缸的外缸和機(jī)組的外形、回?zé)嵯到y(tǒng)均不會(huì)產(chǎn)生較大的變化，隨著轉(zhuǎn)速的不斷提升，汽輪機(jī)排除氣體參數(shù)相同的基礎(chǔ)上，促使機(jī)組通流部分不同級(jí)別、靜葉焓降分分配生產(chǎn)變化，為了能夠確保U/CO合理翻動(dòng)度，技術(shù)人員則對(duì)機(jī)組的高中低壓級(jí)數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。并且對(duì)于動(dòng)靜葉的葉高以及中徑等幾何尺寸進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，其中主油泵泵軸的直徑同樣需要作出相應(yīng)的改變。對(duì)于電站系統(tǒng)來說，針對(duì)一些以廠用電工作為依據(jù)，對(duì)輔助設(shè)備電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)。因此汽輪機(jī)從50Hz轉(zhuǎn)變成60Hz，這樣所帶來的影響主要是通流部分發(fā)生的變化，針對(duì)這一情況，通流部分不同級(jí)別葉片的合理設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，因?yàn)檫@一內(nèi)容直接對(duì)機(jī)組缸的效率帶來影響。從安全性角度進(jìn)行分析，需要針對(duì)不同強(qiáng)度進(jìn)行具體核算，這樣做不但能夠促使不同級(jí)別的葉片設(shè)計(jì)級(jí)別效率提升，同時(shí)還能夠促使機(jī)組通隔板、葉輪、不同級(jí)別動(dòng)導(dǎo)葉片可以獲得較高的受拉應(yīng)力和扭應(yīng)力[2]。

2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

對(duì)于汽輪機(jī)而言，其使用的是擁有較為成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的雙缸雙排氣結(jié)構(gòu)。對(duì)于高中壓以成熟350MW機(jī)組模塊以及BB243轉(zhuǎn)子模型為基礎(chǔ)開展具體的設(shè)計(jì)，其中的低壓主要是將空冷300MW機(jī)組低壓模塊作為基礎(chǔ)性內(nèi)容，然后對(duì)世界范圍內(nèi)較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。高中壓合缸主要使用的是雙層缸結(jié)構(gòu)，其中的內(nèi)缸、外缸兩者之間存在的夾層進(jìn)和高壓排氣之間相互接觸，通過這種方式，可以降低缸壁的厚度，而對(duì)于高壓排氣所占據(jù)的內(nèi)外缸空間來說，能夠讓氣缸結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化。對(duì)不同高壓主氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)閥門進(jìn)行布置，在高中壓的兩側(cè)位置，一個(gè)通過水平方式安裝的主汽閥，加上兩個(gè)相同的垂直安裝調(diào)節(jié)閥共同構(gòu)成了高壓主氣調(diào)節(jié)閥。對(duì)于調(diào)節(jié)閥而言，其主要是借助4個(gè)高壓撓性而引起的汽管和高壓缸兩者之間相互連接。在該機(jī)組單重，一共設(shè)置了兩個(gè)再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，其中有一個(gè)是搖板形式的主汽閥，同時(shí)還包含兩個(gè)調(diào)節(jié)閥。此外，設(shè)備低壓缸所用的結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，分別是內(nèi)缸和外缸共同構(gòu)成的。在低壓的內(nèi)、外缸，加上軸承箱分別使用的是落地結(jié)構(gòu)，借助這一方式，能夠在一定程度上確保其具體運(yùn)行過程中，軸系高度足夠可靠[3]。

3 350MW亞臨界汽輪機(jī)FCB運(yùn)行

3.1 一般機(jī)組FCB功能實(shí)現(xiàn)

對(duì)于一般機(jī)組而言，實(shí)現(xiàn)FCB運(yùn)行，所涉及的內(nèi)容為鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)試單位和熱控等相關(guān)廠家，這就需要相關(guān)單位之間能夠相互協(xié)調(diào)。針對(duì)汽輪機(jī)的FCB運(yùn)行而言，對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行研究和分析，能夠?yàn)樽罱K汽輪發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)FCB功能試驗(yàn)，針對(duì)不同類型的設(shè)備進(jìn)行合理匹配和選型，可以提供較高的技術(shù)參考[4]。

3.2 從滿負(fù)荷巷廠用電運(yùn)行工況

汽輪機(jī)處于從滿負(fù)荷巷廠用電運(yùn)行工況，需對(duì)高壓轉(zhuǎn)子的瞬間應(yīng)力進(jìn)行充分分析，進(jìn)入到汽輪機(jī)當(dāng)中的蒸汽溫度會(huì)迅速下降，這種情況下汽輪機(jī)的負(fù)荷同樣會(huì)下降，調(diào)節(jié)級(jí)后，溫度也會(huì)隨之迅速下降。隨著過熱器出口溫度的迅速下降，在汽輪機(jī)當(dāng)中，調(diào)節(jié)級(jí)葉片后溫度會(huì)驟降，在變化后的5min之后，則會(huì)再次迅速降低90℃，調(diào)節(jié)級(jí)后溫度迅速下降，會(huì)在一定程度上導(dǎo)致調(diào)節(jié)級(jí)后轉(zhuǎn)子的表面溫度進(jìn)一步下降，從而出現(xiàn)極大的熱應(yīng)力。汽輪機(jī)當(dāng)中的高壓轉(zhuǎn)子，熱應(yīng)力基本上在10～15min的時(shí)間則升高到一定的峰值，隨著溫度的變化，基本上經(jīng)過1h的時(shí)間，這一峰值便會(huì)逐漸衰退達(dá)到“0”[5]。

3.3 典型350WM汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子

針對(duì)一個(gè)較為典型的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子而言，其基本上能夠在100～400個(gè)比較完整的應(yīng)力循環(huán)周期才可以形成一定的轉(zhuǎn)子裂痕。而其中的一次單獨(dú)的循環(huán)疲勞應(yīng)力損害，基本上能夠消耗0.25%～1%的轉(zhuǎn)子壽命。針對(duì)滿負(fù)荷到廠用電負(fù)荷突變變化而言，其要比負(fù)荷的正常變化所消耗的轉(zhuǎn)子壽命更多。但是對(duì)于這種消耗而言，并不會(huì)達(dá)到過高水平，但是在突然變化多次的情況下，有可能會(huì)消耗過多的轉(zhuǎn)子壽命。為了能夠減少或者避免這一情況出現(xiàn)，可以在 系統(tǒng)環(huán)境絕對(duì)可靠的基礎(chǔ)上，進(jìn)行廠用電運(yùn)行。

3.4 汽輪發(fā)電機(jī)組突然甩負(fù)荷

等汽輪發(fā)電機(jī)組突然甩負(fù)荷，通常會(huì)是以下兩種情況：第一種情況是，以脫扣的方式，維持額定的轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)工況，同時(shí)對(duì)常用電工況進(jìn)行有效維持。對(duì)這兩種方式進(jìn)行應(yīng)用，均有可能會(huì)促使汽輪機(jī)高轉(zhuǎn)子冷卻速度超過高壓缸冷卻。在這種情況下，可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較為明確的可能性，當(dāng)這兩種工況具體運(yùn)行過程中，在相應(yīng)的高壓缸內(nèi)部零部件均處在不均勻膨脹情況下，這時(shí)的轉(zhuǎn)子和氣缸相比，變得更短，最終出現(xiàn)軸向碰磨比較嚴(yán)重的現(xiàn)象。但是，汽輪機(jī)廠家在分析機(jī)組帶廠用電運(yùn)行工況過程中，在對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中，適當(dāng)?shù)奶嵘啓C(jī)的轉(zhuǎn)子以及靜子兩者之間的間隙，通過這種方式，以避免這種情況再次出現(xiàn)。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國(guó)電網(wǎng)容量逐漸增大，汽輪發(fā)電機(jī)組BCF功能在我國(guó)火電機(jī)組中并沒有得到廣泛應(yīng)用。但是電網(wǎng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，我們也需要對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析，研究其具體運(yùn)行情況，為我國(guó)電網(wǎng)的運(yùn)行提供一定幫助。

參考文獻(xiàn)

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