深度調峰工況下汽輪機安全性淺析

楊蘇東　戴昌軍

摘要：隨著電力改革的不斷深入，機組深度調峰是不得不面臨的課題，深度調峰工況下如何保證機組安全運行已成為重中之重。對于鍋爐的燃燒調整優(yōu)化我們已經有較多的探討與措施，而對于汽輪機的安全運行卻較少涉及。本文對深度調峰工況下汽輪機安全性存在的幾點隱患做了探討，并提出了相關對策。

關鍵詞：深度調峰;汽輪機安全性

引言

深度調峰工況下，汽輪機安全風險主要有以下方面：1、低負荷下，高、低壓抽汽差壓減小，正常疏水趨于不穩(wěn)，加熱器水位波動頻繁;2、連續(xù)減至低負荷時，主汽壓力下降緩慢，造成高調門開度過小、開度不匹配，TSI參數偏離正常范圍;3、低負荷時，給水系統(tǒng)與凝結水系統(tǒng)存在安全隱患。下面我們將結合相關案例做出分析與對策。

1 某電廠機組協(xié)調控制原理

某電廠機組協(xié)調控制采用負荷指令信號間接平衡的以爐跟機為基礎的協(xié)調控制方式，控制原理如圖1所示：

圖1 某電廠機組協(xié)調控制原理圖

功率偏差和汽壓偏差信號同時送到汽輪機調節(jié)器Wa1（s）和鍋爐調節(jié)器Wa2（s），在穩(wěn)定工況下，機組的實發(fā)功率NE 等于功率定值N0，機前壓力PT 等于壓力定值P0。當減負荷時，將出現一個負的功率偏差信號（N0- NE），該信號通過汽輪機調節(jié)器Wa1（s）去關小汽輪機調節(jié)閥門，降低機組的實發(fā)功率。同時，此信號也作用到鍋爐調節(jié)器Wa2（s）入口，減少燃料量，以減少產生蒸汽。隨著調節(jié)汽閥開度uT的關小，機前壓力PT將立即隨之升高，盡管此時鍋爐已經開始降低燃燒率，但由于燃料量-機前壓力通道存在較大慣性，所以負荷擾動出現初期仍會有負的壓力偏差（P0- PT）出現，該信號以正向作用于鍋爐調節(jié)器Wa2（s），繼續(xù)減少鍋爐的燃燒量，以盡快恢復機前壓力。同時，此信號按反方向作用于汽輪機調節(jié)器Wa1（s）入口，調節(jié)器Wa1（s）在負向功率偏差和正方向壓力偏差的共同作用下，會使調節(jié)閥降低到一定程度后停止動作，但此時汽輪機的實發(fā)功率尚未到達給定值，所以這種狀態(tài)是暫時的。隨著鍋爐側燃料量的減少，機前壓力逐漸恢復，壓力偏差逐漸減小，汽輪機調節(jié)閥在負的功率偏差信號的作用下會繼續(xù)關小，以降低機組的實發(fā)功率，直至使實發(fā)功率與機前壓力均與其該定值相等。當機組深度調峰時，汽輪機的進汽工況將產生較大變化，進而影響汽輪機的安全運行。

2 深度調峰工況下汽輪機安全風險

2.1低負荷下，高、低壓抽汽差壓減小，正常疏水趨于不穩(wěn)，加熱器水位波動頻繁。隨著機組負荷的連續(xù)降低，當負荷減至200MW左右時，#7低加水位已經無法維持，水位保護動作，#7低加危急疏水閥開啟;當負荷減至180MW左右時#6低加水位已經無法維持，水位保護動作，#6低加危急疏水閥開啟。此時#7、#8低加水位已經無法維持，危急疏水已經開啟，同時，在連續(xù)減負荷過程中，#3高加水位存在較大波動。當機組低負荷運行時，由于各段抽汽壓力較低且相鄰段蒸氣壓差減小，使得相鄰高低壓加熱器間疏水壓差減小，正常疏水動力不足。于低加而言，水位將無法維持，造成低加水位保護動作;于高加而言，由于調節(jié)閥不斷關小使得疏水壓損增加，正常疏水動力不足，水位上升，此時正常疏水閥又開大適應這種變化，造成正常疏水閥有發(fā)散趨勢，將造成高加水位不穩(wěn)，甚至高水位保護動作。

2.2機組連續(xù)減至低負荷時，主汽壓力下降緩慢，造成高調門開度過小，TSI參數偏離正常范圍。某夜班，#4機AGC方式下負荷減至130MW，#4機#1、#2調門同步變化過程中，#1瓦振動值X＼Y方向均上升并波動（X方向38--49μm，Y方向60--90μm），有功波動10MW，立即撤出AGC，匯報值班調度。查閱同期#4機組負荷、機前壓力、1/2/4號高壓調門開度趨勢圖發(fā)現，機組負荷降至175MW時，機前壓力仍維持在13.5Mpa，根據滑壓曲線，此時機前壓力是偏高的。其后機組繼續(xù)減負荷，4號高調門關小至15%，機前壓力13.3Mpa，由于壓力偏離設定值，1/2號高調門開始關小，機前壓力開始回升，發(fā)生#1瓦振動值X＼Y方向均上升并波動，有功波動情況。

2.3低負荷時，給水系統(tǒng)與凝結水系統(tǒng)存在安全隱患。隨著負荷的降低，小機的調節(jié)性能將持續(xù)下降。如果汽包壓力居高不下，而此時負荷較低，四抽壓力也比較低，會導致小機低調門全開，水位有失控風險。其次，給水流量低至再循環(huán)動作值，如未及時開啟再循環(huán)，會導致汽泵再循環(huán)自動狀態(tài)下頻繁動作，干擾水位調節(jié)。

3 深度調峰工況下汽輪機安全運行相關對策

3.1于運行而言，在深度調峰過程中，關注高、低加運行狀況，如水位無法維持，及時人為干預，開啟危急疏水閥進行調整。于設備管理而言，需要針對深度調峰工況做出設備相關改在，加大低加疏水管徑，對高加正常疏水閥調節(jié)性能進行改進，提升高加正常疏水調節(jié)閥本身調節(jié)性能或PID調節(jié)的能力。

3.2在深度調峰過程中，除了鍋爐側調整尤其需要注意汽機側的機前壓力調整，作為操作員需要熟知本機組的閥門調節(jié)特性，需要嚴格的按照滑壓曲線來維持機前壓力，保證汽輪機的調節(jié)性能在最佳狀態(tài)，同時減負荷過程嚴密監(jiān)視汽輪機本體振動、軸向位移、差脹等各參數正常。

3.3機組減負荷過程嚴密監(jiān)視給水泵運行情況，視實際情況將汽泵再循環(huán)調節(jié)閥置合適開度。監(jiān)視低調前壓力、低調開度、汽泵轉速、流量等參數正常。機組減負荷過程視凝結水流量，及時開啟凝結水再循環(huán)調節(jié)閥，置合適開度。

4 結語

機組深度調峰工況下，應充分考慮鍋爐、汽輪機的安全運行，加強機組的協(xié)調控制，避免機、爐主控大幅超調。本文對機組深度調峰工況下的汽輪機運行安全風險做了淺析，并提出了相應的對策，希望大家能在機組深度調峰期間加強對汽輪機安全運行的關注。

參考文獻

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