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1、汽轮机甩负荷实验汽轮机甩负荷实验康开 陈力钧 杨金星 鲁通甩负荷试验概况 为测取汽轮机调节系统动态特性，突然甩去汽轮发电机组全部负荷所进行的全部检测鉴定工作。在汽轮发电机组甩负荷的过程中，能有效地控制转速飞升，不使危急保安器动作，维持空负荷稳定运行，是对气轮机调节系统动态特性的基本要求，其性能的优劣对机组和电网的安全运行有直接的影响。甩负荷试验有常规法和测功法。甩负荷试验目的调节系统的稳定性,动态超调量,过渡过程调整时间等动态特性,通常通过甩负荷试验来考核,这是甩负荷试验最主要的目的为实现快速并网接带负荷,要求锅炉不灭火维持燃烧,汽机维持空转,因此甩负荷试验也可检验主辅机的适应能力.对于供热机
2、组,还可以考验可调整抽汽逆止门的快速关闭及严密性.注意事项 由于试验责任大,涉及面广,设备危害性大,运行可操作性差等原因,许多新投产大容量机组均设计为甩负荷时大联锁动作,机炉全停.因此进行甩负荷试验应区别对待,分清主次关系,除了参照甩负荷试验导则外,还要根据机组实际情况尽量保证试验工况与机组实际运行方式的相似性.建议甩负荷试验时注意以下问题.a对于甩负荷全停机组的试验目的只是为了考核动态特性,因此尽量维持锅炉燃烧.如果灭火,在不违反甩负荷规程要求的汽机进汽参数下,能够使过渡过程结束,维持空转则可以认为成功.b对于有甩负荷联锁的机组,做甩负荷试验时应尽量模拟正常运行工况,否则没有意义.c如果机组
3、未进行甩负荷试验,必须改为甩负荷机组全停.常规法甩负荷试验 常规法甩负荷试验,又称甩电负荷试验。在发电机主开关突然断开，机组与电网解列，甩去全部负荷的情况下，记录曲线,测取汽轮机调节系统的动态特征参数，如：动态超调量，转速不等率，转速动静差比，转子加速度，转子时间常数，转子转动惯量，机组容积时间常数等。这种方法是考核汽轮机调节系统动态特性最直接的方法，也是较为成熟的方法，长期以来一直作为标准方法被广泛采用。一般首台新型机组或调节系统改造后的机组，必须用常规法进行甩负荷试验。这种方法适用于新机组的考核试验和新投产机组的验收试验。试验方法 1.机组与电网解列，转速飞升，调节汽门关闭，记录汽轮机转速
4、变化过渡过程 2.试验按甩50，100额定负荷两级进行 3.以转速飞升至转速稳定或转速飞升至危急保安器动作（不合格）为试验的终结 具体实例分析（国产引进型国产引进型 300 MW 机组无旁路甩机组无旁路甩负荷实验负荷实验）2001年11月14日，1号机组进行甩 5O负荷试验。试验负荷为 151.7 MW，真空为一94.5 kPa；OP开始动作时问为 22:34:26，转速甩前值为 3 004 drain转速最大值为 3120rmin(现在 OPC第3次动作时1 转速稳定至 3003rmin时间为 22:40:05，整个过程历时6mins21S.主要参数 fOMPa13.69MPa,再热蒸汽压力
5、：1.69 MPa 1.81 Mpa;OPC动作次数为6 次.高调门关闭1次,中调门2001年11月15日1号机组进行甩 100负 荷试验。试验负荷为 30653 MW，真空为一96 kPa；OPC开始动作时间为O1:57:51,转速甩前值为3005 drain 转速最大值3239r/min(现在OPC第 2次动作时)，转速稳定至3004r/min时间为 02:05:19 整个过程历时7mins28s:MPa/18.91MPa,MPa/3.64 MPa；OPC下图为了降低最高飞升转速f3239 rmin),对2号机组OPC动作程序中的转速定值进行修改如下:甩负荷后,当转速上升到 3 090 r
6、/min时 OPC动作,关闭高、中压调门，当转速下降到 3 000 drain并延时1 S后开启中压调门 再热蒸汽通过中压调门泄压并同时提高汽轮机转速到 3090 r/min，OPC再一次动作,关闭中压调门,进入下一个动作循环.当再热蒸汽压力 P 低于 0.2 MPa、同时汽轮机转速低于3000 r/min这两个条件均满足时高压调门开启参加调节,稳定并维持机组转速在 3 000 rmin.总结 通过试验，发现甩负荷过程中影响最高飞 升转速 和中压调节汽f3(OPC)闭振荡次数的主要 原因是 OPC超速保护系统动作逻辑不合理，关键 在于如何确定 OPC超速保护系统动作中压调节汽 门关闭后再次开启
7、的转速定值和高压调节汽门再 次开启时的转速定值及再热蒸汽压力P 定值。国产引进型 300 MW 无旁路机组甩负荷过 程中影响最高飞升转速和中压调节汽fq(OPC)开闭 振荡次数的其它因素还有：甩负荷前主蒸汽压力、再热蒸汽压力、真空以及中压调节汽门关闭时间等。测功法甩负荷试验 测功法甩负荷试验介绍 上述是较为成熟的常规甩负荷法，它能直接反映调节系统的动态特性，故一直作为机组考核的方 法广泛采用。但由于该方法风险大、工作量大、涉及面广，因此国内外都在寻求简单安全的试验方法，于是提出了测功法。测功法原理是在机组不与电网解列、突然关闭进汽阀的情况下测取发电机有功功率变化的过渡过 程，经换算可得到转速飞
8、升曲线。汽轮发电机转子平衡方程为：M=J(dndt)2 M=PUo 3整理两式 可得：dU=(PUoJ)dt 4 由于额定转 速为 3000rmin，式4又可写为 An=(304210-3J)Pdt5 式中 t0 超速保护控制(OPC)开始动作时的时间(S)；t 有功功率到零时的时间(S)；J 汽轮发 电机转子转动惯量(kgm)；P 在 tot时间内有功功率的平均值(W)。试验时人为输出 OPC动作信号使 OPC动作并保持，关闭调节汽门，发电机有功功率到零后延迟 数秒打闸或逆功率保护动作停机。实践证明该方法存在 以下局限性：a只能反映最高飞升转速，不能得出过渡过程时间、振荡次数等，不能全面反映
9、调节系统的动态特性。b转速的计算其实就是对有功功率进行面积积分，难免存在误差，主要是由于中间环节的惯性延迟时间常数与常规法有差别且不考虑摩擦损失等，直接影响转速的计算结果。C对记录仪器精度要求较高，一般要求高采样频率数字记录仪，以便于面积积分的傅里叶变换计算。试验方法 1.机组不与电网解列，手操作保护动作关闭调节汽门，机组转速不飞升，记录发电机有功功率变化过渡过程 2.试验可不分级直接进行甩100额定负荷试验 3.以有功功率降至零（出现逆功率）或不能降到零（不合格）为试验的终结机组正常运行中甩负荷的必要性 机组正常运行中甩负荷联锁的目的,首先是机组在带负荷工况下突然与电网解列,调节系统应能保证
10、飞升转速低于超速保护动作转速,另外它应使过渡过程尽量短,能很快将转速维持在空转值以便快速并网接带负荷,这是机组和电网安全稳定运行的要求。但是,发电机甩负荷的原因是多方面的既包括外部线路故障,也包括发电机内部故障(如断水、灭磁等),不可能也不应该在甩负荷故障原因未明的情况下盲 目并网,而且查明事故原因、处理故障的时间不能保证,汽轮机长时间空转也会影响转子疲劳损耗,降低寿命.再者,甩负荷后为尽快接带负荷,要求锅炉维持燃烧,但单元制机组大都有炉跳机保护,在正常运行中突然甩负荷,锅炉汽包水位、压力及炉膛压力等剧烈变化,即使改动相关逻辑,在预先毫无防范下也很难维持燃烧,因此很多机组设计为甩负荷后全停.随着电网容量的增大,单台机组停运对电网的作用相对变弱,从保护机组设备的安全考虑,单元制机组正常运行中甩负荷联锁的必要性不是很大。由于母管制机组不考虑锅炉的影响,在保证安全的情况下实现甩负荷还是 有一定 意义 的。谢谢大家！
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