淺析350MW亞臨界汽輪機FCB運行

王會河

摘 要：本文針對350MW亞臨界汽輪機FCB運行進行分析，簡單介紹了350MW亞臨界汽輪機，并分析了其設計特點中的設計思想、結構特點，最后總結了350MW亞臨界汽輪機FCB運行，包括一般機組FCB功能實現，滿負荷巷廠用電運行工況，典型350WM汽輪機轉子，汽輪發電機組突然甩負荷。希望通過對這些內容的分析能夠為350MW亞臨界汽輪機FCB運行和控制提供一定的幫助。

關鍵詞：350WM 汽輪機 FCB運行

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0088-02

當前，火電市場競爭越來越激烈，該行業的發展是以世界范圍作為主要發展目標。但是在世界上，大多數國外電網的頻率均為60Hz，和國內的50Hz的電網頻率不同。為了能夠開拓國際市場，我國電網需要完全的新開發并設計和其他國家相適應的60Hz大型火電機組，只有這樣，才能夠促使我國火電企業在國際市場上站住腳跟。因此，針對350MW亞臨界汽輪機FCB運行進行深入分析，意義深遠。

1 350MW亞臨界汽輪機概述

對于汽輪機發電機組而言，當外網或者主變出線等發生故障的時候，需要進行及時跳機，通過這種方式，能夠有效確保機組的安全限定。但是，當機組再次跳機后，再次起機則可以及時繼續并網運行，當汽輪機甩掉負荷、解列電網之后，則可以繼續運行，這就是機組在不并網基礎上，僅帶著自身輔助設備消耗的功率定速運行，并且能夠隨時進行并網。也就是機組當中的FCB功能。對其進行較為簡單的解釋，其中FCB主要是指當外網發生臨時故障的時候，下輪發電機帶廠用電負荷維持運行，等到外網或者主變故障被解除之后，這樣就可以促使并網發電得到快速提升[1]。

2 設計特點

2.1 設計思想

若機組是由50Hz轉變成60Hz的，這種情況下，對于汽輪機來說，氣缸的外缸和機組的外形、回熱系統均不會產生較大的變化，隨著轉速的不斷提升，汽輪機排除氣體參數相同的基礎上，促使機組通流部分不同級別、靜葉焓降分分配生產變化，為了能夠確保U/CO合理翻動度，技術人員則對機組的高中低壓級數進行適當的調整。并且對于動靜葉的葉高以及中徑等幾何尺寸進行科學合理的設計。與此同時，其中主油泵泵軸的直徑同樣需要作出相應的改變。對于電站系統來說，針對一些以廠用電工作為依據，對輔助設備電機進行拖動。因此汽輪機從50Hz轉變成60Hz，這樣所帶來的影響主要是通流部分發生的變化，針對這一情況，通流部分不同級別葉片的合理設計十分關鍵，因為這一內容直接對機組缸的效率帶來影響。從安全性角度進行分析，需要針對不同強度進行具體核算，這樣做不但能夠促使不同級別的葉片設計級別效率提升，同時還能夠促使機組通隔板、葉輪、不同級別動導葉片可以獲得較高的受拉應力和扭應力[2]。

2.2 結構特點

對于汽輪機而言，其使用的是擁有較為成熟運行經驗的雙缸雙排氣結構。對于高中壓以成熟350MW機組模塊以及BB243轉子模型為基礎開展具體的設計，其中的低壓主要是將空冷300MW機組低壓模塊作為基礎性內容，然后對世界范圍內較為先進的設計經驗進行設計。高中壓合缸主要使用的是雙層缸結構，其中的內缸、外缸兩者之間存在的夾層進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，而對于高壓排氣所占據的內外缸空間來說，能夠讓氣缸結構更加簡化。對不同高壓主氣進行調節，同時對閥門進行布置，在高中壓的兩側位置，一個通過水平方式安裝的主汽閥，加上兩個相同的垂直安裝調節閥共同構成了高壓主氣調節閥。對于調節閥而言，其主要是借助4個高壓撓性而引起的汽管和高壓缸兩者之間相互連接。在該機組單重，一共設置了兩個再熱主汽調節聯合閥，其中有一個是搖板形式的主汽閥，同時還包含兩個調節閥。此外，設備低壓缸所用的結構為雙層結構，分別是內缸和外缸共同構成的。在低壓的內、外缸，加上軸承箱分別使用的是落地結構，借助這一方式，能夠在一定程度上確保其具體運行過程中，軸系高度足夠可靠[3]。

3 350MW亞臨界汽輪機FCB運行

3.1 一般機組FCB功能實現

對于一般機組而言，實現FCB運行，所涉及的內容為鍋爐、汽輪機、發電機、調試單位和熱控等相關廠家，這就需要相關單位之間能夠相互協調。針對汽輪機的FCB運行而言，對其特點進行研究和分析，能夠為最終汽輪發電機組實現FCB功能試驗，針對不同類型的設備進行合理匹配和選型，可以提供較高的技術參考[4]。

3.2 從滿負荷巷廠用電運行工況

汽輪機處于從滿負荷巷廠用電運行工況，需對高壓轉子的瞬間應力進行充分分析，進入到汽輪機當中的蒸汽溫度會迅速下降，這種情況下汽輪機的負荷同樣會下降，調節級后，溫度也會隨之迅速下降。隨著過熱器出口溫度的迅速下降，在汽輪機當中，調節級葉片后溫度會驟降，在變化后的5min之后，則會再次迅速降低90℃，調節級后溫度迅速下降，會在一定程度上導致調節級后轉子的表面溫度進一步下降，從而出現極大的熱應力。汽輪機當中的高壓轉子，熱應力基本上在10～15min的時間則升高到一定的峰值，隨著溫度的變化，基本上經過1h的時間，這一峰值便會逐漸衰退達到“0”[5]。

3.3 典型350WM汽輪機轉子

針對一個較為典型的汽輪機轉子而言，其基本上能夠在100～400個比較完整的應力循環周期才可以形成一定的轉子裂痕。而其中的一次單獨的循環疲勞應力損害，基本上能夠消耗0.25%～1%的轉子壽命。針對滿負荷到廠用電負荷突變變化而言，其要比負荷的正常變化所消耗的轉子壽命更多。但是對于這種消耗而言，并不會達到過高水平，但是在突然變化多次的情況下，有可能會消耗過多的轉子壽命。為了能夠減少或者避免這一情況出現，可以在 系統環境絕對可靠的基礎上，進行廠用電運行。

3.4 汽輪發電機組突然甩負荷

等汽輪發電機組突然甩負荷，通常會是以下兩種情況：第一種情況是，以脫扣的方式，維持額定的轉子空轉工況，同時對常用電工況進行有效維持。對這兩種方式進行應用，均有可能會促使汽輪機高轉子冷卻速度超過高壓缸冷卻。在這種情況下，可能會出現一個較為明確的可能性，當這兩種工況具體運行過程中，在相應的高壓缸內部零部件均處在不均勻膨脹情況下，這時的轉子和氣缸相比，變得更短，最終出現軸向碰磨比較嚴重的現象。但是，汽輪機廠家在分析機組帶廠用電運行工況過程中，在對汽輪機進行具體設計過程中，適當的提升汽輪機的轉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。

4 結語

當前，我國電網容量逐漸增大，汽輪發電機組BCF功能在我國火電機組中并沒有得到廣泛應用。但是電網市場競爭激烈，我們也需要對該內容進行詳細分析，研究其具體運行情況，為我國電網的運行提供一定幫助。

參考文獻

[1] 姜廣政，張學延.發生永久彎曲的某350MW汽輪機轉子振動故障治理[J].電站系統工程，2017，33（3）：51-52，55.

[2] 劉新國，李大超，徐世明.350MW汽輪機組主機推力瓦塊磨損原因分析及處理[J].東北電力技術，2016，37（6）：45-46，52.

[3] 柴保桐，傅行軍，郭瑞，等.GE350MW汽輪機葉片靜葉片靜頻測試及振動安全性分析[J].汽輪機技術，2015，57（3）：231-233.

[4] 宋勇，高志華.國華臺電1000MW機組FCB技術汽輪機系統應對策略[J].中國煤炭，2014，40（S1）：235-238，242.

[5] 王建，甘智勇，張利，等.氦質譜檢漏儀在350MW汽輪機真空系統檢漏中的應用[J].價值工程，2013，32（1）：317-319.