深度調(diào)峰工況下汽輪機(jī)安全性淺析

楊蘇東　戴昌軍

摘要：隨著電力改革的不斷深入，機(jī)組深度調(diào)峰是不得不面臨的課題，深度調(diào)峰工況下如何保證機(jī)組安全運(yùn)行已成為重中之重。對(duì)于鍋爐的燃燒調(diào)整優(yōu)化我們已經(jīng)有較多的探討與措施，而對(duì)于汽輪機(jī)的安全運(yùn)行卻較少涉及。本文對(duì)深度調(diào)峰工況下汽輪機(jī)安全性存在的幾點(diǎn)隱患做了探討，并提出了相關(guān)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：深度調(diào)峰;汽輪機(jī)安全性

引言

深度調(diào)峰工況下，汽輪機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)主要有以下方面：1、低負(fù)荷下，高、低壓抽汽差壓減小，正常疏水趨于不穩(wěn)，加熱器水位波動(dòng)頻繁;2、連續(xù)減至低負(fù)荷時(shí)，主汽壓力下降緩慢，造成高調(diào)門開(kāi)度過(guò)小、開(kāi)度不匹配，TSI參數(shù)偏離正常范圍;3、低負(fù)荷時(shí)，給水系統(tǒng)與凝結(jié)水系統(tǒng)存在安全隱患。下面我們將結(jié)合相關(guān)案例做出分析與對(duì)策。

1 某電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制原理

某電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制采用負(fù)荷指令信號(hào)間接平衡的以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式，控制原理如圖1所示：

圖1 某電廠機(jī)組協(xié)調(diào)控制原理圖

功率偏差和汽壓偏差信號(hào)同時(shí)送到汽輪機(jī)調(diào)節(jié)器Wa1（s）和鍋爐調(diào)節(jié)器Wa2（s），在穩(wěn)定工況下，機(jī)組的實(shí)發(fā)功率NE 等于功率定值N0，機(jī)前壓力PT 等于壓力定值P0。當(dāng)減負(fù)荷時(shí)，將出現(xiàn)一個(gè)負(fù)的功率偏差信號(hào)（N0- NE），該信號(hào)通過(guò)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)器Wa1（s）去關(guān)小汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門，降低機(jī)組的實(shí)發(fā)功率。同時(shí)，此信號(hào)也作用到鍋爐調(diào)節(jié)器Wa2（s）入口，減少燃料量，以減少產(chǎn)生蒸汽。隨著調(diào)節(jié)汽閥開(kāi)度uT的關(guān)小，機(jī)前壓力PT將立即隨之升高，盡管此時(shí)鍋爐已經(jīng)開(kāi)始降低燃燒率，但由于燃料量-機(jī)前壓力通道存在較大慣性，所以負(fù)荷擾動(dòng)出現(xiàn)初期仍會(huì)有負(fù)的壓力偏差（P0- PT）出現(xiàn)，該信號(hào)以正向作用于鍋爐調(diào)節(jié)器Wa2（s），繼續(xù)減少鍋爐的燃燒量，以盡快恢復(fù)機(jī)前壓力。同時(shí)，此信號(hào)按反方向作用于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)器Wa1（s）入口，調(diào)節(jié)器Wa1（s）在負(fù)向功率偏差和正方向壓力偏差的共同作用下，會(huì)使調(diào)節(jié)閥降低到一定程度后停止動(dòng)作，但此時(shí)汽輪機(jī)的實(shí)發(fā)功率尚未到達(dá)給定值，所以這種狀態(tài)是暫時(shí)的。隨著鍋爐側(cè)燃料量的減少，機(jī)前壓力逐漸恢復(fù)，壓力偏差逐漸減小，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥在負(fù)的功率偏差信號(hào)的作用下會(huì)繼續(xù)關(guān)小，以降低機(jī)組的實(shí)發(fā)功率，直至使實(shí)發(fā)功率與機(jī)前壓力均與其該定值相等。當(dāng)機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，汽輪機(jī)的進(jìn)汽工況將產(chǎn)生較大變化，進(jìn)而影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

2 深度調(diào)峰工況下汽輪機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)

2.1低負(fù)荷下，高、低壓抽汽差壓減小，正常疏水趨于不穩(wěn)，加熱器水位波動(dòng)頻繁。隨著機(jī)組負(fù)荷的連續(xù)降低，當(dāng)負(fù)荷減至200MW左右時(shí)，#7低加水位已經(jīng)無(wú)法維持，水位保護(hù)動(dòng)作，#7低加危急疏水閥開(kāi)啟;當(dāng)負(fù)荷減至180MW左右時(shí)#6低加水位已經(jīng)無(wú)法維持，水位保護(hù)動(dòng)作，#6低加危急疏水閥開(kāi)啟。此時(shí)#7、#8低加水位已經(jīng)無(wú)法維持，危急疏水已經(jīng)開(kāi)啟，同時(shí)，在連續(xù)減負(fù)荷過(guò)程中，#3高加水位存在較大波動(dòng)。當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于各段抽汽壓力較低且相鄰段蒸氣壓差減小，使得相鄰高低壓加熱器間疏水壓差減小，正常疏水動(dòng)力不足。于低加而言，水位將無(wú)法維持，造成低加水位保護(hù)動(dòng)作;于高加而言，由于調(diào)節(jié)閥不斷關(guān)小使得疏水壓損增加，正常疏水動(dòng)力不足，水位上升，此時(shí)正常疏水閥又開(kāi)大適應(yīng)這種變化，造成正常疏水閥有發(fā)散趨勢(shì)，將造成高加水位不穩(wěn)，甚至高水位保護(hù)動(dòng)作。

2.2機(jī)組連續(xù)減至低負(fù)荷時(shí)，主汽壓力下降緩慢，造成高調(diào)門開(kāi)度過(guò)小，TSI參數(shù)偏離正常范圍。某夜班，#4機(jī)AGC方式下負(fù)荷減至130MW，#4機(jī)#1、#2調(diào)門同步變化過(guò)程中，#1瓦振動(dòng)值X＼Y方向均上升并波動(dòng)（X方向38--49μm，Y方向60--90μm），有功波動(dòng)10MW，立即撤出AGC，匯報(bào)值班調(diào)度。查閱同期#4機(jī)組負(fù)荷、機(jī)前壓力、1/2/4號(hào)高壓調(diào)門開(kāi)度趨勢(shì)圖發(fā)現(xiàn)，機(jī)組負(fù)荷降至175MW時(shí)，機(jī)前壓力仍維持在13.5Mpa，根據(jù)滑壓曲線，此時(shí)機(jī)前壓力是偏高的。其后機(jī)組繼續(xù)減負(fù)荷，4號(hào)高調(diào)門關(guān)小至15%，機(jī)前壓力13.3Mpa，由于壓力偏離設(shè)定值，1/2號(hào)高調(diào)門開(kāi)始關(guān)小，機(jī)前壓力開(kāi)始回升，發(fā)生#1瓦振動(dòng)值X＼Y方向均上升并波動(dòng)，有功波動(dòng)情況。

2.3低負(fù)荷時(shí)，給水系統(tǒng)與凝結(jié)水系統(tǒng)存在安全隱患。隨著負(fù)荷的降低，小機(jī)的調(diào)節(jié)性能將持續(xù)下降。如果汽包壓力居高不下，而此時(shí)負(fù)荷較低，四抽壓力也比較低，會(huì)導(dǎo)致小機(jī)低調(diào)門全開(kāi)，水位有失控風(fēng)險(xiǎn)。其次，給水流量低至再循環(huán)動(dòng)作值，如未及時(shí)開(kāi)啟再循環(huán)，會(huì)導(dǎo)致汽泵再循環(huán)自動(dòng)狀態(tài)下頻繁動(dòng)作，干擾水位調(diào)節(jié)。

3 深度調(diào)峰工況下汽輪機(jī)安全運(yùn)行相關(guān)對(duì)策

3.1于運(yùn)行而言，在深度調(diào)峰過(guò)程中，關(guān)注高、低加運(yùn)行狀況，如水位無(wú)法維持，及時(shí)人為干預(yù)，開(kāi)啟危急疏水閥進(jìn)行調(diào)整。于設(shè)備管理而言，需要針對(duì)深度調(diào)峰工況做出設(shè)備相關(guān)改在，加大低加疏水管徑，對(duì)高加正常疏水閥調(diào)節(jié)性能進(jìn)行改進(jìn)，提升高加正常疏水調(diào)節(jié)閥本身調(diào)節(jié)性能或PID調(diào)節(jié)的能力。

3.2在深度調(diào)峰過(guò)程中，除了鍋爐側(cè)調(diào)整尤其需要注意汽機(jī)側(cè)的機(jī)前壓力調(diào)整，作為操作員需要熟知本機(jī)組的閥門調(diào)節(jié)特性，需要嚴(yán)格的按照滑壓曲線來(lái)維持機(jī)前壓力，保證汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)性能在最佳狀態(tài)，同時(shí)減負(fù)荷過(guò)程嚴(yán)密監(jiān)視汽輪機(jī)本體振動(dòng)、軸向位移、差脹等各參數(shù)正常。

3.3機(jī)組減負(fù)荷過(guò)程嚴(yán)密監(jiān)視給水泵運(yùn)行情況，視實(shí)際情況將汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)閥置合適開(kāi)度。監(jiān)視低調(diào)前壓力、低調(diào)開(kāi)度、汽泵轉(zhuǎn)速、流量等參數(shù)正常。機(jī)組減負(fù)荷過(guò)程視凝結(jié)水流量，及時(shí)開(kāi)啟凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥，置合適開(kāi)度。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組深度調(diào)峰工況下，應(yīng)充分考慮鍋爐、汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，加強(qiáng)機(jī)組的協(xié)調(diào)控制，避免機(jī)、爐主控大幅超調(diào)。本文對(duì)機(jī)組深度調(diào)峰工況下的汽輪機(jī)運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)做了淺析，并提出了相應(yīng)的對(duì)策，希望大家能在機(jī)組深度調(diào)峰期間加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)安全運(yùn)行的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1]吳瑞康，華敏，秦攀，等.燃煤機(jī)組深度調(diào)峰對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的影響[J].熱力發(fā)電，2018，47（5）：89-94.

[2]張廣才，周科，魯芬，等.燃煤機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)探討[J].熱力發(fā)電，2017，46（9）：17-23.