480MW燃機—蒸汽聯合循環機組甩負荷試驗研究

王健+郝建剛+李飛飛

【摘 要】 燃機和汽輪機同軸布置，發生甩負荷時，轉速飛升非常快，為確保安全，在新機組正式投運前需進行汽輪機的甩負荷試驗，此試驗是考核驗證燃機和汽輪機調節系統特性的最直接手段[1-2]。本文介紹了容量為480MW的F級燃氣機組甩負荷試驗情況，燃機和汽機為同軸布置，闡述了實驗方案，敘述了機組50%和100%甩負荷試驗的主要過程，并對試驗過程進行了分析。

【關鍵詞】 480MW 同軸 甩負荷 試驗

1 機組簡介

1.1 燃機基本情況

燃機為東方汽輪機有限公司生產的三菱M701F4型燃氣輪機。主要由帶有進口可調導葉（IGV）的17級的高效率軸流式壓氣機，20只環形布置的分管燃燒器的燃燒室，以及4級反動式葉片的透平組成，壓氣機壓比18。控制系統采用日本三菱公司生產的SIASYS NETM

ATION系統，燃氣輪機組的主要控制功能由燃機的氣體燃料系統及汽輪機進汽閥控制組成。

1.2 汽機基本情況

汽輪機為東方汽輪機有限公司生產的TC2F-35.4型高中壓合缸、雙排汽、單軸再熱凝汽式蒸汽輪機。設計蒸汽壓力分別為：高壓主蒸汽壓力10.88MPa，高壓主蒸汽溫度538℃，中壓蒸汽壓力 3.88MPa，中壓蒸汽溫度566℃，低壓蒸汽壓力0.498MPa，低壓蒸汽溫度242℃，汽輪機排汽壓力5.9kPa。

1.3 甩負荷功能

機組設置三個壓力等級的 100%容量的蒸汽旁路系統，高壓與中壓旁路設置噴水減溫。高壓主汽旁路蒸汽進入冷再管道，中低壓旁路蒸汽和低壓缸旁路蒸汽進入凝汽器。汽輪機的進汽控制由一個高壓調門（HP CV），一個中壓調門（IP CV），一個低壓調節閥（LP CV），以及高中低壓旁路閥完成控制、保護和調節功能。在正常運行時，HP CV、IP CV、LP CV均為全開位置，功率輸出及轉速控制由燃機調速系統進行控制。甩負荷時，發電機解列以后，HP SV/CV、IP SV/CV、LP SV/CV全關，旁路投入運行，汽機轉速由于管道及汽輪機內的容積內蒸汽繼續做功，轉速會有上升，上升至最高點后，轉速開始回落，直至維持在3000r/min。

2 甩負荷試驗

檢驗機組燃機-汽機調節系統是夠符合設計及運行要求，即在額定工況下發電機開關開路機組甩去額定負荷之后，機組調節系統動態過程應能迅速穩定，機組的最高轉速不超過額定轉速的110%，并能有效地控制空負荷3000r/min運行，通過測取機組甩負荷后的轉速動態過渡過程特性曲線及各參數之間的動作關系曲線，檢查機組調節系統和轉速控制系統的品質[3-4]。試驗分兩級進行，第一級為50%甩負荷，第二級為100%甩負荷。

2.1 50%甩負荷

機組帶到50%負荷225MW，運行穩定后，運行人員DCS拉開機組發電機出口斷路器，機組甩負荷后穩定至3000rpm全速空載，未出現保護停機信號，余熱鍋爐安全閥未動作，汽機側高、中、低旁路全開[5]。

2.2 100%甩負荷

50%甩負荷結束后，機組帶到100%負荷225MW，運行穩定后，運行人員DCS拉開機組發電機出口斷路器，機組甩負荷后穩定至3000rpm全速空載，未出現保護停機信號，余熱鍋爐安全閥未動作，汽機側高、中、低旁路全開。

甩負荷試驗記錄數據：機組轉速、機組有功功率、高中低壓蒸汽壓力、燃料控制閥開度、軸向位移、軸承振動、燃機排氣溫度、IGV開度等。甩負荷監視的主要項目有：燃機各瓦振動、排氣溫度、推力瓦和支持瓦溫度、潤滑油溫度等，上述參數均按運行規程嚴格控制。

2.3 甩負荷試驗結果

（1）甩50%負荷曲線圖1所示。

（2）甩100%負荷曲線圖2所示。

3 試驗過程中相關參數記錄

3.1 甩50%負荷試驗記錄表（表1所示）

3.2 甩100%負荷試驗記錄表（表2所示）

4 試驗結論

通過成功機組50%和100%常規法甩負荷試驗，達到了試驗預期目的，試驗結果表明：

（1）機組甩50%和100%負荷試驗成功，燃氣輪機的控制系統在燃氣輪機發電機甩負荷時的控制性能可已滿足甩負荷工況的需要。即能夠控制機組轉速不超過超速保護設定值，且能夠維持燃機空載運行，各輔機和附屬機械對甩負荷工況的適應性良好。（2）甩負荷試驗滿足《汽輪機甩負荷試驗導則》電力部[2014]的要求，未出現燃機超速保護，發電機出口電壓未超額定115%，燃機系統一切正常。

參考文獻：

[1]張寶，顧偉飛，徐熙瑾等.600MW汽輪機組LDA功能失效時的甩負荷試驗分析[J].華東電力，2006（3）：42-45.

[2]俞成立.1000MW汽輪機組甩負荷試驗分析[J].2007（6）：32-34.

[3]電力工業部.汽輪機甩負荷試驗導則[S].1996.

[4]抄勇，馮進利，張小偉等.汽輪機發電機組常規甩負荷試驗方法[J].熱力發電，2010（9）：57-60.

[5]朱亞迪.華電江東電廠#2機組甩負荷試驗報告[R].華電電力科學研究院，2015.