北仑电厂二期汽轮发电机组甩负荷试验分析 韦东良，樊印龙，吴钢
浙江省电力试验研究所，浙江杭州310014

 　 汽轮机调速系统的动态特性是机组安全运行的基本保障，新建机组都应作动态甩负荷试验，以全面了解汽机调速系统的动态特性，确保汽轮发电机组的安全运行。而甩负荷试验又是一个涉及机、电、炉各方面的综合性试验，除调节系统的本身特性外，机组其它系统的各项调整和试验，也将影响甩负荷试验的成败。因此，甩负荷试验必须进行精细的技术准备，消除包括设计在内的各种已知的将对机组动态特性产生不良影响的缺陷后，在确保调节保安系统完善、事故预想充分、反事故措施完善的前提下，方可进行甩负荷试验。
　　本文结合北仑发电厂二期工程3×600 MW机组甩负荷试验的实践，总结了大型汽轮发电机组甩负荷试验的准备、实施及注意事项，供大家参考。

1机组调速系统的特点
    北仑电厂二期工程汽轮机为TC4F－42型、单轴、四缸四排汽、亚临界、一次中间再热、冲动、双背压凝汽式，设计额定输出功率为600 MW，由日本东芝公司制造。汽轮机控制系统采用数字式电液调节系统（简称DEH），由东芝公司与汽机配套提供。该系统以可编程控制器为基础，控制精度高，硬件组态采用双重结构，控制功能分层实现，可靠性好，执行机构均为单侧进油式油动机，以高压抗燃油作为调节系统的液力工作介质。旁路系统由瑞
士苏尔寿公司生产，配套采用AV6控制系统。高压旁路为一路，容量为在额定参数下能通过50％BMCR的流量。低压旁路为二路，容量能通过高压旁路的蒸汽量加减温水流量。前者主要考虑质量流量的流通能力，后者主要考虑容积流量的流通能力。
1．1机组的启动方式
　　TOSHIBA公司机组的典型设计是不带旁路，由高压调门控制实现高压缸启动。配备旁路系统后，汽轮机控制系统相应增加了带旁路的高、中压缸联合启动方式，提高了机组运行的灵活性。因此，机组的启动及运行分为旁路的投入和退出两个方式。无论在机组启动或正常运行中旁路系统投入与退出的区别就在于高、低压旁路调节阀是否开启，若高、低压旁路调节阀任意一只处于未全关状态，则机组处于旁路系统投入方式，反之则为旁路系统退出方式。
1．2 DEH的甩负荷保护功能
　　该机组采用的DEH控制系统具有汽轮机甩负荷预测功能，以防止机组在甩负荷等恶劣工况下发生超速事故。
　　这是在发电机突然甩负荷时对汽机的一项保护功能，由功率－负荷不平衡检测回路（POWER－LOADUNBALENCE）实现。PLU检测回路测取发电机电流代表功率，测取汽机第一级级后压力代表负
荷；当发电机功率瞬间减少（变化率大于40％Ne／10 ms）或发电机功率与汽轮机负荷的偏差大于40％Ne时，PLU动作，通过高压调门（CV）、中压调门（ICV）的快速动作电磁阀（FASV）将CV、ICV快速关闭，以防止汽机超速，此时调速器设定值（GOV．SET）自动回复至空负荷位置。不平衡信号消失后，调门开启维持汽机3000 r／min运行。系统另外设有“PLUTEST”的按钮用于检查该回路的工作是否正常。
2甩负荷试验的技术要点
    负荷试验的过程包括：试验方案的制定，调节保安系统的整定及静态试验，试验测试系统及操作系统的准备，机组的联锁保护试验及甩负荷试验的实施。
2．1甩负荷试验方案的制定
    （1）主设备联锁保护
　　主要考虑机组的机、电、炉大联锁的设计是否能够满足甩负荷试验的要求；旁路系统的设置是否能够保证甩负荷试验顺利进行。
    （2）设备的适应能力
　　进行甩负荷试验必须考虑机组各主辅机、系统对不同试验方案的适应能力，选择能够确保机组和电网安全的试验方案。一般需要考虑的因素有：旁路系统的运行方式、厂用电切换、机组甩负荷后电气设备的运行方式、锅炉的燃烧调整手段和控制汽压方式及甩负荷试验对电网的安全生产影响。
2．2调节保安系统的整定及静态试验
　　在甩负荷试验的各项工作中，调节保安系统的整定及静态试验应按照制造厂的设计要求逐项完成并认真记录。做好启动前的检查与测试。
　　机组启动后的试验有：机组紧急停机试验、危急遮断器动作试验、超速试验、主汽门严密性试验、调速汽门严密性试验等。进行汽门严密性试验时，再热系统应维持一定压力，对中压汽门的严密性检查。
　　大容量机组设计有甩负荷预测功能，目的是改善这些机组的动态特性，防止超速。这是调节系统中不可分割的一部分，因此，该类机组进行甩负荷试验时应投入甩负荷预测功能。
2．3甩负荷试验的发生方式
    对于试验中用于发生甩负荷的操作，应做到安全、简单、快捷、可靠。可以直接手动分闸发电机出线开关，或将试验按钮经过刀闸并入解列发电机的保护中。操作所接入的试验按钮后，机组应解列，但汽机不应联锁跳闸。同时应该保证甩负荷预测功能能正确动作。
2．4对甩负荷试验条件的检查
　　在甩负荷试验前应再次进行下列检查试验：汽门活动试验、油泵自启动试验、不降速注油试验、柴油发电机启动试验、光字牌报警试灯试验；有条件的机组应进行抽汽逆止门活动试验。
3甩负荷试验结果
    北仑发电厂二期工程3台机组2000年6月27日进行4号机组的甩负荷试验，同年8月9日、9月12日分别进行5号机组和3号机组的甩负荷试验。
　　甩负荷后机组运行的基本情况如表1所示。其中4、5号机组甩负荷同时停两台磨煤机，3号机组在甩负荷同时停3台磨煤机。
　　机组甩负荷试验后运行的基本参数和调节系统动态参数的试验结果如表2所示。其中4号机组在甩负荷后低压旁路A因减温水压力低快关；3号机组稳定时间长的原因是中压调门控制参数不合理，导致中压调门晃动^［1］。
　　3台机组的甩负荷试验都完整地测取了调节系统的动态特性曲线，通过计算能获得调节系统的各项动态性参数。从表中也不难看出，机组调节系统动态响应较好，在甩负荷后的较短时间内即能稳定转速；调节系统动态特性符合设计要求，能满足机组运行的需要。
4甩负荷试验的几点经验
4．1旁路的使用必须慎重
　　旁路的运行方式应根据旁路的设计和机组的具体情况而定，在确认旁路系统自身保护完整，压力和温度的调节以及管路设计均适应甩负荷工况要求的前提下才能投入旁路快开功能；对于管路连接存在薄弱环节，自动调节性能差，减温水供给不足的旁路系统，试验过程中应做好预防措施，如：采用2台凝结水泵并列运行方式、采用手动进行平滑调节等。无论是手动调节还是自动调节，试验前都必须充分预暖和疏水。
　　考虑到高压缸排汽温度的限制，为了使高压缸有足够的蒸汽流量以冷却高压缸，就必须减少中压缸做功，也就是要降低再热汽压力。因此，在做甩负荷试验时，要求打开低压旁路到一定开度（一般
要求在50％～60％左右），并尽量减小高压旁路的开度；对于中压调门不参与调节的机组，应保持高压旁路在关闭位置。

4．2高排逆止门及高排通风阀
　　目前，大型机组都设计了一路高压缸通风阀，保证机组在低负荷时高压缸有足够的冷却蒸汽流量。在机组甩负荷时，高排逆止门关闭，只能靠高压缸通风阀来维持高压缸冷却蒸汽流量。试验表明：如果在机组甩负荷后，强制开启高压缸通风阀，来维持高压缸有冷却蒸汽流量，对于降低高压缸排汽温度是有效的。
　　同时，甩负荷试验结束，机组转速稳定后，应尽快并网。如果并网不及时，仅靠高压缸通风阀来维持高压缸冷却蒸汽流量是不够的，此时应该增大低旁开度，尽可能地降低再热蒸汽压力，有利于提前开启高排逆止门，以提高高压缸蒸汽流量。
4．3泄压方式和手段
　　甩负荷后由于蓄热作用，将引起锅炉汽压升高，再热系统也会存储大量蒸汽。再热系统内的蒸汽对甩负荷后机组的运行产生一些不利影响，中低压缸负荷的比例增大，造成高压缸的鼓风甚至闷缸运行。一般中压调门的调节性能较差，空负荷时过高的再热蒸汽压力将进一步使调节品质恶化，机组的转速将难以稳定，给再次并网带来困难。因此对于再热机组，甩负荷后应设法尽快降低再热系统的压力。
　　过热蒸汽系统泄压可通过安全门和向空排汽门以及机组旁路系统完成。再热蒸汽系统泄压可通过低压旁路、安全门、再热器对空排汽门，以及再热器疏水系统。除具备中压缸启动带负荷的再热机组外，其它再热机组甩负荷时，既要考虑如何防止过热系统超压，又要注意降低再热系统压力，以保证机组尽快进入稳定运行状态。
4．4重要参数的调整控制
   （1）甩负荷后机组热负荷的调整及压力的控制　　一般的甩负荷试验，从机组与电网解列到机组再次并网有5～10 min的时间，其中机组的过渡过程20多s即可结束，机组进入空负荷运行状态。这10 min内机组平稳运行的关键是保持蒸汽量的产生和消耗的平衡，也就是热负荷的平衡，关键问题在于甩负荷前后锅炉如何进行燃料调整。
　　机组进行甩负荷试验前可通过点油枪稳燃、停运磨煤机等方法减少锅炉燃料量，尽可能降低因锅锅炉主汽压力升高可能使锅炉安全门动作，在安全门的泄压作用下，主汽压力将很快回到正常值，安全门回座后由锅炉对燃料进行调整来维持主蒸汽压力的稳定。如果投入的燃料过多，将使安全门频跳或不能回座，或者被迫开启高压旁路，影响汽轮机转速的稳定和机组再次并网。
    （2）甩负荷时热力系统中各水容器的水位控制　　热力系统中，在汽包、除氧器、凝汽器3个水容器中，汽包容积最小，除氧器最大，凝汽器居中，而凝结水泵担负着向一些重要设备和系统提供冷却水、密封水和减温水的任务，甩负荷时应首先控制好汽包和凝汽器的水位。甩负荷发生后，凝汽器的凝水量将大大减少，由于热负荷的降低，热力系统的水容积也将减少，因此在甩去负荷后必须加大除盐水的补水量，同时减少除氧器的上水量，使凝汽器水位始终能够满足凝结水泵正常运转的需要。缓冲热力系统水容积变化的任务主要由除氧器来完成，但除氧器的水位也应控制在能够满足给水泵正常运行的范围之内。
5结论与建议
　　（1）北仑发电厂二期工程3×600 MW机组甩负荷试验成功测取了调节系统的动态特性，试验是成功的。
　　（2）甩负荷试验是涉及机、电、炉等专业的综合性试验，试验时必须准备充分、密切配合。　　   
    （3）随着机组容量的增大，凝结水泵的富裕流量有时并不能满足机组甩负荷等恶劣工况的要求。而凝结水系统的稳定运行对机组甩负荷试验的成功具有十分重要的作用，因此，建议在进行甩全负荷试验时，采用两台凝结水泵并列运行方式。 
　　（4）旁路系统的使用必须谨慎，机组甩负荷后，要求打开低压旁路到一定开度（一般要求在50％～60％左右），并尽量减小高压旁路的开度；
对于旁路手动控制的机组，应遵循“先开低旁、后开高旁”的原则。

［1］徐勇，樊印龙．东芝DEH调试中的问题分析及处理［J］．浙江电力，2001，20（4）：37－39