前置發電機在超臨界機組供熱抽汽中的應用

摘 要：進入冬季，隨著城市供熱采暖要求的提高，供熱面積進一步增大。亞臨界、低容量汽輪發電機組遠遠不能滿足城市供熱采暖的要求。這就需要通過超臨界、大容量的汽輪發電機組進行抽汽供熱，滿足供熱首站蒸汽量的需求。但是，作為抽汽汽源的中壓缸排汽，具有較高的蒸汽品質。直接送至供熱首站進行熱交換，勢必造成高品質汽源的浪費，造成更大的冷源損失。從整個機組的熱力循環角度分析，將會大大降低機組的效率。加裝前置發電機，利用做了部分功的蒸汽，再進入供熱首站進行熱交換，前置發電機的電量直接接入廠用電，從而降低機組煤耗。

關鍵詞：超臨界；供熱抽汽；前置發電機；廠用電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.178

0 引言

公司二期工程2×670MW汽輪機是由上海汽輪機有限公司生產的超臨界、單軸、三缸、四排汽、中間再熱、凝汽式汽輪機，型號為：N670-24.2/566/566，最大連續出力為711MW，額定出力670MW。機組采用復合變壓運行方式，汽輪機具有八級非調整回熱抽汽，汽輪機的額定轉速為3000r/min。供熱抽汽從中壓缸排汽出口兩根中低壓連通管引出，通過調節低壓缸進汽壓力調節閥（CV）開度來控制進入低壓缸的蒸汽流量，從而實現調節中壓排汽壓力的目的。站內蒸汽和熱網疏水回水系統均采用母管制，電廠二期2×670MW機組汽輪機抽汽母管供至供熱首站后，為提高主汽輪機的發電效率及運行節能，設置前置發電機組以實現能量的梯級利用，利用主汽輪機抽汽（P=1.036MPa（絕壓），溫度t=338.1℃）先進入前置機發電，背壓排汽作為熱網循環水加熱熱源。為提高系統可靠性，每臺前置機加熱器進汽管設置一路旁路與抽汽母管相連，以備在前置機出現故障時使用。

1 前置異步發電機的工作原理

事實上它和異步電動機沒有差異，就是同一個東西。異步發電機，轉速不斷變化的，它的的頻率、電壓始終是電源側頻率、電壓。而電流不斷隨轉速而改變，大部分風電場的風力發電機就是異步發電機，也可以應用于抽汽供熱的發電場所。它發電之前，必須用電網，然后產生旋轉磁場，再由外力帶動轉子運轉而反向送電。假設它作為電動機時，輸入線圈繞組頻率為50HZ，磁場同步速假設為3000轉，當它的轉子轉速小于3000轉即小于同步速時，為電動機，消耗有功電能。轉子轉速大于1000轉即大于同步速時，為發電機，消耗無功電能，發出有功電能。當轉子等于3000轉即等于同步速時，為電動機，但電動機不消耗有功，只消耗大量無功，并且不發出有功電能。

2 前置異步發電機及6kV系統運行方式

二期供熱首站#1異步發電機為江蘇航天動力機電有限公司出品，型號：YFKS800-2，功率：6000kW，額定電流：595A，額定電壓：6300V，轉速：3006r/m，絕緣等級：F，軸瓦型號：DQY18-180B，#32潤滑油。

異步發電機運行時，異步發電機運行在6kV各段供熱母線，并通過該母線為機組6kV工作段母線供電。此時，機組6kV工作段母線由異步發電機和高廠變同時供電。

異步發電機停運時，6kV各段供熱母線，由機組6kV工作段母線供電。

3 前置異步發電機調試措施

（1）確認汽輪機轉速達到2970r/min，且允許并網。（2）合上#1異步發電機出口6465開關。發電機啟動前，利用提前在二期供熱6kV段進線6465開關接便攜式錄波器，實測并網瞬間發電機的沖擊電流并錄波。同時，利用#4機發變組故障錄波器，對#4機6kV工作ⅣA段電流和母線電壓進行錄波。通過波形進行分析異步發電機并網瞬間對ⅣA段母線電壓的影響程度和并網瞬間的沖擊電流。（3）檢查#4機主廠房6kV工作ⅣA段及二期供熱A段母線電壓是否正常。檢查正常后逐漸將#1異步發電機轉速升至3006r/min，#1異步發電機轉變為發電狀態。（4）待發電機正常發電后，檢查相關發電機電壓、電流、功率測量裝置（如變送器、電能表）顯示是否正確。（5）檢查6kV工作ⅣA段及供熱A段母線電壓是否正常。（6）待#1異步發電機運轉正常后，通過DCS畫面監視電機線圈溫度，軸瓦溫度。同時就地實測發電機振動情況，并對測量數據進行記錄。（7）投入異步發電機“電跳機”聯鎖開關。（8）發電機升負荷過程中，及時調整A前置機加熱器出水溫度正常。

4 異常處理

（1）前置汽輪機跳閘。前置汽輪機跳閘后，檢查主汽門、調門快速關閉，轉速下降；排汽電動門聯鎖關閉。檢查發電機聯跳正常，否則立即手動解列。檢查高壓啟動油泵聯啟，油壓正常，否則立即手動啟動。前置機轉速到零，投入盤車運行。根據加熱器出口水溫下降情況，及時開大進汽旁路調節門，維持加熱器出口水溫正常。#4機主廠房6kV工作ⅣA段母線電壓自動回復正常值。（2）超臨界機組跳閘。當超臨界機組跳閘時，前置異步發電機應保護動作跳閘。應檢查前置機進汽門關閉，#1異步發電機出口6465開關在跳閘位，#4機主廠房6kV工作ⅣA段及二期供熱A段母線電壓自動切至備用電源供電。

5 效益分析

（1）按照一臺異步電動機額定功率6000kW，一個月30天時間進行計算：

發電量：W=PT=6000*24*30=4320000kWH=43.2萬kWH

（2）該部分電量接入廠用電系統，與相同容量機組的廠用電進行比較，每天綜合廠用電率降低2.5個百分點，降低供電煤耗7-8g/kWh，按一個月30天時間、單臺超臨界機組月平均完成發電量3.358億kWh計算：

節省燃煤：T=7.5g/kWh*3358萬kWh=235060kg=235.06噸

6 結論

超臨界汽輪機組抽汽供熱系統加裝前置異步發電機，充分利用高品質蒸汽的熱量進行發電，極大降低了冷源損失。該發電單元共兩臺超臨界機組，計劃安裝12臺前置異步發電機。預計該單元綜合廠用電率、供電煤耗將會達到一個新高度。

參考文獻：

[1]江蘇航天動力機電有限公司.異步電動機說明書[S].

[2]華北電力大學（北京）動力工程系.汽輪機設備及運行[M].

[3]上海汽輪機廠有限公司.670MW超臨界汽輪機說明書[S].

[4]華電濰坊發電有限公司.二期供熱工程[M].

作者簡介：劉尊平（1974-），男，本科，工程師，值長，主要從事火電廠集控運行工作。