660 MW汽轮发电机组甩负荷试验

660 MW汽轮发电机组甩负荷试验
李路江张荣佩郗孟杰
河北电力试验研究所(河北石家庄 050021)
摘要：详细介绍了邯峰发电厂2号机组(德国SIEMENS公司生产的660 MW 汽轮发电机组)甩负荷前的准备及甩负荷试验的整个过程，并对甩负荷试验中的注意事项进行了闸述。

关键词：汽轮机；甩负荷；旁路
邯峰发电厂1号机为德国SIEMENS公司生产的亚临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、双背压凝汽式反动汽轮机，机组容量为660 MW。

该机共7段非调整抽汽，有2台高压加热器，4台低压加热器及1台除氧器。

辅机主要有2台全容量凝结水泵，2台半容量汽动给水泵，1台35%容量电动给水泵，3台半容量循环水泵，3台半容量真空泵，2台全容量闭冷水泵。

该机组配备有40%锅炉最大连续出力(下称BMCR)的高压旁路和30%BMCR的低压旁路，其中高压旁路控制门(下称高旁门)及其喷水减温调整门为电动执行机构，具有快开功能，机组甩负荷时能在5 s内迅速开启；低压旁路控制门(下称低旁门)为液动执行机构。

高低压旁路均有热备用管路，机组正常运行过程中旁路系统处于热备用状态，甩负荷后旁路能迅速投入运行。

汽机调节、保安系统由数字汽机控制器(DTC)、汽机应力估算器(TSE)、电子保护系统(EPS)、汽机跳闸系统(TTS)、供油系统(MAX)等组成。

其数字汽机控制器采用的是SIEMENS的SIMADYN D系统，在各种工况下通过汽机控制阀调整进入汽机的蒸汽流量，实现转速、负荷和机前压力的自动调节。

调节系统根据机组不同的工作阶段和不同的运行方式，选择不同调节器的输出作为阀门控制回路的指令，通过阀门位置控制器、电液伺服阀、油动机来改变阀门的开度，从而改变进入汽轮机的蒸汽量，使机组的实际参数和给定值一致。

1 甩负荷前的准备
1.1 汽门的严密性试验
1.1.1 高、中压自动主汽门严密性试验
由于SIEMENS机组无汽门严密性试验项目，经与外方协商增加了该项试验，根据试验要求在汽门严密性试验前对其控制系统的一些程序进行了适当的修改。

该机的高中压主汽门严密性试验与国内常规的方法有所区别：试验在机组冲转前状态下进行，盘车转速73 r/min，主汽压力、温度，再热汽压力、温度均达启动参数，主蒸汽电导率及硅含量合格。

试验时将主汽门的跳闸电磁阀打开，然后将启动装置设置为全开状态，高中压调门开启。

试验共持续30 min，盘车转速始终维持73 r/min ，试验证明，高、中压主汽门严密性合格。

1.1.2 高、中压调速汽门严密性试验
试验时，主汽压力10.51 MPa，主汽温度387℃，再热汽压力2.54 MPa，再热汽温度355℃，低压缸排汽压力一侧为6 kPa，另一侧为9 kPa，在3 000 r/min 时打开高中压调速汽门(下称调门)跳闸电磁阀，调门均关闭，而主汽门在开启状态，转速一直降至490 r/min以下。

依据验收标准，高、中压调门严密性合格。

1.2 汽门的关闭时间测试
甩负荷试验前对高、中压主汽门和调门关闭时间进行了测定，汽门的关闭时间均小于200ms，其中1号高压主汽门为0.18 s，2号高压主汽门为0.15 s；1号高压调门为0.1 s，2号高压调门为0.11 s；1号中压主汽门为0.19 s，2号中压主汽门为0.19 s；1号中压调门为0.18 s，2号中压调门为0.14 s。

1.3 超速试验
由于该机调速系统为纯电调，故只需进行 3 300 r/min电 超速试验。

试验前先将超速设定值改为2 9 00 r/min，当汽机转速高于2 900 r/min时，汽机跳闸(目的是测试超速通道的可靠性)；然后机组带100 MW左右负荷暖机，直到高、中压转子的表面温度和中心温度一致，该状态至少维持1 h以上；机组解列，在空负荷状态下进行实际超速试验，实际动作转速为3 299r/min。

2 甩负荷试验
2.1 试验计划
按照试验计划，甩负荷试验分两次进行。

第1次进行甩50%负荷的试验；在甩50%负荷试验成功的基础上进行第2次，甩100%负荷的试验。

试验前汽轮机的抽汽回热系统以正常方式运行，除汽包水位外，汽轮机、锅炉和电气的主要保护都要投入，自动调节系统全部在自动方式下运行。

甩负荷后高、低旁路系统自动
投入。

甩50%负荷时汽轮发电机带厂用电以3 000 r/min的转速运行，锅炉以2台磨煤机伴油枪在40% BMCR以下的负荷运行；甩100%负荷试验时本机不带厂用电，以最大限度地考验汽轮机组调节系统的动态调节性能。

甩负荷后锅炉以1台磨煤机和尽量多的油枪在40% BMCR以下的负荷运行。

甩负荷试验结束，按试运计划并网，将负荷升到额定负荷。

2.2 试验过程
2001年6月9日9：57，进行了甩50%负荷的试验。

甩负荷后汽轮发电机组带厂用电运行，转速最高飞升到3 049 r/min，最低降到2 990 r/min，最后稳定在3 000 r/min，动态超调量为1.6%。

由于低压旁路压力设定值较高，低旁门未及时开启，导致锅炉主燃料切除保护(下称MFT)动作，由于试验前解除了锅炉MFT联跳汽轮机的保护，从而获得了完整的汽轮机转速飞升曲线。

从甩50%负荷的试验看出，汽轮机的调节系统完全能够适应甩负荷工况的要求。

2001年6月10日9：07进行了甩100%负荷的试验。

为了更严格地考验汽轮机调节系统的动态特性，甩100%负荷试验时汽机不带厂用电。

甩100%负荷后，转速最高飞升到3 123 r/min，最低降到2 964 r/min，最后稳定在3 000 r/min，动态超调量为4.1%。

253 s后机组顺利并网，甩负荷试验成功。

3 甩负荷试验过程分析
3.1 凝汽器水位控制
由于甩负荷时，高低压旁路门迅速打开，大量的蒸汽进入凝汽器，凝汽器压力短时间内发生较大的变化，甩100%负荷时，凝汽器压力从5.26 kPa 最高升至14.78 kPa，造成凝汽器水位的快速下降；另外凝汽器蒸汽的凝结量骤然减少，如果凝结水主调门不快速关闭，也会造成凝汽器的水位快速下降，以至凝汽器水位低于400 mm，凝结水泵掉闸。

凝结水泵一旦掉闸，造成除氧器水位迅速下降，低压旁路减温水消失，低旁保护跳闸，锅炉MFT动作，故凝汽器的水位控制在甩负荷中至关重要。

为了在甩负荷期间保持凝汽器水位的正常，甩负荷前将凝汽器水位置于较高水位，在甩负荷口令发出的同时，手动关闭凝结水主调门，并手动开启凝汽器补水调整门，即使这样，甩100%负荷时，凝汽器的水位从1 428 mm最低降至808 mm，而后水位恢复正常。

如将有关凝结水主调门及凝结水补水调整门的逻辑加上“机组甩负荷后快速关闭凝结水主调门、快速开启凝结水
补水调整门”，机组甩负荷后凝汽器的水位将更易控制，并可减少运行人员的操作量。

3.2 除氧器及汽包水位控制
如果甩负荷后2台汽动给水泵均保持正常运行状态，由于凝结水至除氧器的补水量减少，而2台汽泵的上水量又较大，除氧器水位会下降太快，因此决定甩负荷后停1台汽泵，保持1台汽泵运行，并手动控制汽动给水泵转速，并在甩负荷触发的同时，实现主给水电动门及低负荷调整门的切换。

如果在甩负荷时2
台汽泵均跳闸，则迅速开启电动给水泵，以维持汽包及除氧器的水位。

甩100%负荷过程中，A汽泵因冷再至小机调门突关，低流量保护跳闸。

甩负荷后汽包水位最高升至260 mm，最低降至-115 mm；除氧器水位最低降至1395 mm，最高升至2 349 mm。

3.3 高低压旁路控制
3.3.1 低压旁路控制
为避免甩负荷试验时因低旁门不开造成锅炉MFT动作，故将低旁门不开，MFT 动作的延时增加到8 s，由于低压旁路减温水流量控制偏差大，可以将低旁保护跳闸的延时由3.2 s延长到6 s。

甩50%负荷时，由于低压旁路压力设定值较高(3.5 MPa)，而热再的压力为2.5 MPa，只有热再压力高于3 .5 MPa，低旁门才开启，甩负荷后热再压力从2.5 MPa升至3.5 MPa需30 s时间，故低旁门未及时开启造成锅炉MFT保护动作。

经研究决定，甩100%负荷前，先将低旁门开至一定的开度，甩负荷动作时再将低旁门快速开启。

如将“机组甩负荷且低旁门未开则锅炉MFT动作”逻辑改为“机组甩负荷低旁门未开且热再压力高于4.2 MPa，则锅炉MFT动作”，或将与低压旁路有关的逻辑加上一条“甩负荷后低旁门及减温水调整门快开”，低压旁路在甩负荷时完全可以投入自动，且更能保证甩负荷试验的成功。

3.3.2 高压旁路控制
高旁门及其减温水调整门均具有快开功能，快开的时间为5 s，完全能满足机组甩负荷的要求。

机组甩100%负荷，高旁门及减温水调整门快开后，高旁门后温度最高升至395℃，造成高旁门保护关闭(高旁门后温度高于360℃，高旁门
保护关闭)，主汽压力升至18 MPa，迅速打开高旁门后，主汽压力恢复正常。

温度保护动作造成高旁门关闭说明机组甩负荷，高压旁路蒸汽量较大时，减温水量不足。

故机组甩负荷后，高旁门后温度保护的设定值应做相当的调整，而且锅炉视情况应对燃烧量进行调整。

4 结论
邯峰发电厂660 MW汽轮发电机组甩负荷试验取得成功，说明该机组调节系统的动态性能良好。

如果对该机组甩负荷后的逻辑进行相应的修改，机组则更能适应甩负荷工况的要求。