350MW汽轮发电机组甩负荷小岛运行试验

核心提示：　　汽轮机组甩负荷试验是电力部《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》中要求的基建调试阶段所必须完成的重要试验之一，其主要目的是考核汽轮机调节系统的动态特丨性常规的汽轮机甩负荷试验是将发电机主油开

　　汽轮机组甩负荷试验是电力部《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》中要求的基建调试阶段所必须完成的重要试验之一，其主要目的是考核汽轮机调节系统的动态特丨性常规的汽轮机甩负荷试验是将发电机主油开关直接断开，厂用电切换至备用电源供给，机组与电网解列，甩掉全部电负荷，汽轮机维持3 000r/min稳定运行。为了适应电力系统的稳定和安全要求，在大型汽轮机组中，设计了FCB的运行工况（FCB即FASTCUT BACK）其主要目的是当机组电网发生故障甩负荷后，机组从电网解列，在FCB自动控制下，维持汽轮机小岛运行（即发电机组甩负荷自带厂用电），锅炉维持最低燃烧负荷，主机旁路系统自动维持机组运行正常的参数，待电网恢复后，机组可以直接并网带负荷运行。但由于各种原因，机组小岛运行方式的试验成功率很低，而河津电厂1号、2号机组在完成168h试运和常规的甩负荷试验后，成功地进行了汽轮机小岛试验1机组概述河津电厂一期工程2台350MW燃煤机组系引进日本三菱设备，配套有三菱重工制造的1205T/H-MB-FRR单汽包，辐射、再热、四角切圆、强制循环露天锅炉，和TC2F-35.4"亚临界、一次中间工大学热能动力专业，工程师；郭坚（1963-），男，山西太原人，1986年毕业于太原理工大学电力分院热动专业，高级工程师；段成群见本刊本期第52页。

　　再热，反动式单轴双缸双排汽凝汽式汽机以及三菱电机制造的MB-J卧式全氢内冷、隐极全静态可控硅整流励磁发电机发电机-变压器组单元接线，以220kV电压等级接入系统控制系统为三菱重工制造的DCS，型号为DIASYS-JP/V功能包括DAS，CCS，MT-3EH，BF-DEH，BMS，GWC汽机旁路系统采用高低压串联两级旁路装置，其容量为总流量的40%，旁路调节阀由美国CCI公司生产。高、中压汽机采用冲动与反动型组成，高中压缸两侧对称布置有两个汽室，每一个汽室中包括一个主汽门和两个高压调门中压主汽门与中压调门构成中压联合汽门。

　　汽轮机的调节系统采用数字电液调节系统（即DEH）汽轮机的调节系统包括测速元件放大元件和执行机构三大部分，与转子闭环后，组成转速负反馈自动调节。三菱机组采用了2.5MPa压力的透平油来做控制系统的动力池该DEH配备有多套微型计算机系统，它是机组多级分布计算机控制系统的子系统DEH通过分布控制系统通讯网络与机组计算系统传递信号，使DEH的运行与整个机组的控制构成整体，其输出的控制电信号通过“3取2*逻辑或中值选择，然后驱动电液转换器，执行调节功能2常规甩负荷试验按照电力部《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》中的要求，在河津电厂1号、2号机组168h试运前进行了额定负荷的50%，75%，100%的常规法甩负荷试验，由于常规法甩负荷试验在基建调试机组中均要进行，而且甩负荷的成功表1 1号、2号机组甩100%额定负荷试验记录项目甩负荷前参数甩负荷试验后参数峰值负荷/MW/1号02号动作一次，动作时间动作一次，动作时间0.032s1号高压调门1001000关闭时间290ms0关闭时间290ms2号高压调门1001000关闭时间290ms0关闭时间290ms3号高压调门27.522.50关闭时间120ms0关闭时间120ms4号高压调门1100左侧中压调门10010000关闭时间191关闭时间192右侧中压调门10010000关闭时间191关闭时间192率己接近100%；所以这里就不再过多的叙述了。2台机组常规法甩负荷试验的主要参数列表1通过试验，2台机组的调节系统动态特性完全符合验收要求3机组甩负荷小岛运行（FCB试验）FCB试验是一项较为庞大、复杂、风险大的剧烈扰动试验，其涉及到汽轮机锅炉、电气、热工及电厂的各个专业和全厂的各个环节，FCB试验的成败将直接影响小岛运行方式和厂用电的切换等因素，所以试验是在试验方案和安全措施经过再三论证，经领导小组批准，对参与试验的人员进行全面技术交底后进行的。

　　3.1预备性试验和系统检查主汽门、调速汽门关闭时间静态试验合格；主汽门、调门活动性试验合格，抽汽逆止门活动性试验合格；电调系统可以满足系统启、停和升降负荷的要求；机组主汽门及调速汽门严密性试验合格；完成RB试验，试验全部合格，辅机系统运行良好；加减负荷；锅炉燃烧系统、厂用电快切系统、发电机励磁系统发电机保护系统、热控系统备用支流电源运行正常，汽轮发电机组振动合格；3.21号汽轮机组小岛运行试验主要过程168h试运后于2001年1月14日进行了小岛运行试验在完成了预备性试验及系统检查后，参加试验人员进行技术交底后各就各位，下午15点37分27秒总指挥进行了10s倒计时，15点37分37秒手动拉掉发电机出口主油开关52G，FCB动作，电负荷甩到18.5MW，机组维持小岛运行。机组由协调运行方式切为机炉手动方式主要过程如下。

　　磨主控切为自动备用方式，维持磨运行在最小负荷20t /h，CD层油枪自动投入，燃油流量按7. /h控制护OPC动作；机前压力17. 3MPa，2个主汽安全门PCV1和PCV2动作。

　　4个高调门GV卜GV4和2个中压调门ICV1，ICV2全关2个高压调门和2个中压调门开始开启。

　　37分55秒高、低旁压力调节阀自行解除全开指令，并恢复自动调节方式39分46秒采用GOV方式手动并网、52G重新合上机组切炉跟随功率调节方式：高旁调节主汽压力，机主控为电调方式下的GOV功率控制。但此时电负荷瞬间降到4. 9MW，这是因为并网时，汽机转速只有2990r/min，造成发电机逆功率保护动作，只是由于机主控指令迅速加，调门开大，才避免了52G再次掉闸40分38秒由于汽包水位波动较大，将高旁切手动，强行关到20%.协调切为机跟随方式，电负荷40分42秒FCB自动复位，锅炉主控、磨煤机主控和燃油主控都切为手动。试图加锅炉负荷指令来提高电负荷，但因负荷控制在电调GOV回路里，故无效1g）机组在各种控制方可以安设定负。荷曲线她shingjkU0%3*高旁投自动，协调又切为炉跟随功率调节方式，电负荷12.机主控切为电调控制方式，手动加调门开度。

　　减压阀全关，6s后高旁给定压力偏置投入主控均投自动后，机组切协调控制方式额定功率突然甩负荷至厂电和重新建立并网后迅速加负荷在汽轮机转子内部瞬间的热应力变化是尤其要考虑的因素从三菱提供的资料来看，直接的影表2第一次试验数据记录值初始值最大值最小值最终值机组负荷/MW35835814.表3第二次试验数据记录值初始值最大值最小值最终值机组负荷/MW/349. 3.32号机组小岛运行试验在1号机组试验成功的基础上，我们于2001年3月23日22点57分在2号机组第一次FCB试验，高旁顺利打开，但由于全炉膛灭火MFT动作，试验失败，经各方人员共同分析认为是磨主控的燃料指令下降过快（300t/min）比较而言，1号机FCB试验时，速率为25t/min，为此，把2号机的300t/min改为8t/min，在进行了大量的准备工作后进行了第二次试验试验及系统检查后，参加试验人员进行技术交底后各就各位，总指挥进行10s倒记时，9点10分10秒手动拉掉发电机出口主油开关52G，FCB动作，电负荷甩到13.7MW，带厂用电小岛运行。机组由协调运行方式切为机、炉手动方式同1号机组一样，2号机组的试验非常成功。

　　试验数据见表3. 4结束语现代大型汽轮机组在控制中充分应用热应力来控制转子的寿命，因此，FCB后转子的温度就成为机组并网的升负荷快慢的重要判断因素多数汽轮发电机设备的设计能够承受一段时间与系统完全分离并且没有负载或自带厂用电稳定工作。当出现从响是第1级的温度立即下降大约120*C，随后在15min内由于过热器出口温度调节到新建立的蒸汽参数水平，第1级的蒸汽温度进一步下降90°C这个级温度下降会在瞬变开始10min到15min内产生一个峰值应力，在大约1h内应力慢慢地衰减到零，如果厂用电保持较长时间，转子将被强迫冷却到一个新的平衡状态随后应以适中速率完成重新加载以避免在相反的方向出现大的应力对于一个典型的3000r/min的转子，在应力完全变换达到100次到400次循环后峰值应力可能使转子内出现初始裂纹因此，可以计算出这个量级的一次循环大约是转子总的疲劳性能的Q由此可以看出，实现机组FCB功能是十分重要的但较长时间在此工况下运行对机组设备的危害是十分明显的常规甩负荷试验虽然可以考验汽轮机组调节系统的动态特丨生但在正常运行中，机组随时可能突然甩掉负荷，备用电源没有及时投入造成辅机故障停机如果运行人员处理不当极有可能造成运行参数越限，从而引发大轴弯曲、轴瓦烧毁等重大事故如果机组小岛运行方式得以实现和推广，不仅可以避免类似事件的发生，而且对电厂的安全运行有很大的帮助。

　　FCB小岛运行是大型汽轮机组适应电网变化的一种非常有效的运行方式在这种方式下，汽轮机组若能在很短的时间内快速并网发电，对机组的安全经济运行及电网的安全稳定运行具有重要的意义，它应是现代化机组必备的一项运行方式定结果的相对差值应小于装置相对扩展不确定度即得到验证两套装置的检定数据见表2表2两套装置的比对结果（所加电压5000表4两套装置的比对结果示值北京电科院/G本装置G相对差值/%允许值％100M100.12100.102<10-47<装置的相对扩展不确定度U见表3表3装置的相对施展不确定度测量范围P相对扩展不确定度％里程示值本装置DQJ3211制差值允许值19. 2比对法选择1台稳定性好的GZX92型高压高阻箱作为被检仪器，用本装置和己取得计量合格证的DQJ3211型高压高阻检定装置分别对所选的高压高阻箱进行检定，两者之间相对差值应小于相对扩展不确定度的倍，即得到验证。本实验选高10三点，进行比对实验两套装置的比对结果见表4由表4可见，所测数据的各点之差均小于两装置相对扩展不确定度的允许值，本装置得到验证。

　　通过以上论证，组合式高压高阻箱检定装置在实际检定工作中，是切实可行的，既稳定又可靠，其测量范围为Kfn-10na可以满足绝大多数高压高阻箱的检定