汽輪發電機組靜、動態甩負荷最高飛升轉速的對比研究

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.廣東工業大學，廣東廣州510006）

0 引言

甩負荷是指電網提供的有效功率小于終端用戶所需要的有功時汽輪發電機組主動減少多余的發電量，或者是由于電廠內部原因引起供網出口斷路器突然跳閘，機組負荷突然下降到零的動作。甩負荷是最惡劣的工況之一，對機組的沖擊很大，具有較大的風險[1-2]。甩負荷試驗是考核汽輪發電機組數字電液調節系統（DEH）和轉速控制系統動態特性的最直接方法，是預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荷試驗。靜態模擬甩負荷試驗在機組停機狀態下進行，是進行實際甩負荷前的預備性試驗，可以有效預測實際甩負荷試驗中機組的飛升轉速。

本文結合兩臺汽輪發電機組靜態模擬甩負荷和動態甩負荷的試驗數據，通過靜態模擬甩負荷轉速飛升值與動態實際甩負荷飛升值的比較分析，探討機組靜態模擬甩負荷試驗的實際意義。

1 機組參數及試驗方法

1.1 機組參數

機組a為東方汽輪機廠生產的超超臨界、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 靜態模擬甩負荷試驗

汽輪機滿足掛閘條件并已掛閘，斷開發電機主開關聯跳汽機聯鎖，將汽輪機所有汽門（包括主汽門和調節汽門）全開，合上發電機出口開關，模擬發電機組出口開關跳開后觸發機組超速保護控制（OPC）電磁閥動作快關調節汽門，數據采集系統自動記錄OPC保護動作信號、調節汽門動作過程等信號。根據汽輪發電機組靜態模擬甩負荷最高轉速預測公式進行計算[3]：

式中，n0為機組的額定轉速（r/min），一般取3000；Ta為轉子時

1.3 動態甩負荷試驗

動態甩負荷試驗采用主動甩負荷的方式，在機組滿負荷運行狀態下，解除鍋爐MFT跳汽機、汽輪發電機主開關跳閘后聯跳汽機、EH油壓低跳汽機等保護后，突然斷開發電機主斷路器，使機組與電網解列甩去100%的額定負荷，測取汽輪機調節系統動態特性和機組有關運行參數。

1.4 試驗儀器

本試驗的主要儀器為DATAQ公司生產的便攜式數據采集器（DI-722-32USB）。從電廠DEH信號柜引出各調節汽門閥位模擬量反饋信號與數據記錄儀相連，數據采集儀通過串行口與計算機相連，實現對調門信號的高速、連續記錄。

2 試驗結果及分析

2.1 靜態模擬甩負荷試驗結果

通過對采集的數據進行處理，機組a和機組b各調門的關閉時間數據如表1所示，兩個試驗機組其他所需的計算參數如表2所示。

表1 靜態模擬甩負荷試驗數據

表2 靜態模擬甩負荷所需的其他計算參數

將相關數據代入機組靜態模擬甩負荷最高轉速預測公式（1），計算得到：（1）機組a的最高瞬間轉速飛升為Δnmax（a）=202.31r/min，即瞬間最大轉速為3202.31r/min，機組預測最大超速率為6.74%；（2）機組b的最高瞬間轉速飛升為Δnmax（b）=130.87r/min，即瞬間最大轉速為3130.87r/min，機組預測最大超速率為4.36%。

2.2 動態甩負荷試驗結果

按照上述試驗方案對兩臺機組分別進行了動態實際甩負荷的試驗，測取了相關數據。

機組a甩負荷前轉速為2999r/min，發電機解列后，OPC電磁閥立即動作，約0.08s轉子轉速開始飛升，0.137s高壓調節閥開始關閉，0.129s中壓調節閥開始關閉，3.282s轉速達到最高值3215r/min，36.26s后回落至3000r/min。

機組b甩負荷前轉速為3003r/min，發電機脫網后，觸發機組甩負荷邏輯，0.046s轉子轉速開始飛升，0.168s中壓調門開始關閉，0.174s高壓調節閥開始關閉，0.303s高壓調門完全關閉，0.316s中壓調門完全關閉，1.767s轉速達到峰值3142.2r/min，之后轉速回落至3000r/min，機組重新并網。

2.3 結果分析

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

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

3 結論

本文以兩臺不同裝機容量的機組為研究對象，對比分析靜態模擬甩負荷試驗所預測得到的轉速飛升值與動態甩負荷過程中的實際轉速飛升值，得到了以下結論：

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

（2）作為實際甩負荷的預備性試驗，靜態模擬甩負荷能有效預測實際甩負荷工況下汽輪機轉子的轉速飛升情況，因此在機組調試或檢修期間，靜態模擬甩負荷試驗在一定程度上可以避免實際發生甩負荷工況時的不必要風險。

［參考文獻］

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

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

[3]汽輪機調節控制系統試驗導則：DL/T711—1999[S].