王志強(qiáng)，何誠

(河北省電力研究院，河北 石家莊 050021)

0 引言

甩負(fù)荷是一項(xiàng)較復(fù)雜和極其重要的試驗(yàn)，涉及汽輪機(jī)、鍋爐、熱控和電氣專業(yè)并具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。尤其是斷開發(fā)電機(jī)主開關(guān)前、后幾分鐘時(shí)間內(nèi)，機(jī)組參數(shù)變化劇烈，短時(shí)間內(nèi)需要要進(jìn)行大量操作，調(diào)整過程中運(yùn)行人員由于缺乏此類工況運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，往往會(huì)造成調(diào)整不及時(shí)、不合理，甚至出現(xiàn)誤操作，造成甩負(fù)荷試驗(yàn)失敗。為提高試驗(yàn)的成功率，在試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)影響試驗(yàn)的關(guān)鍵操作進(jìn)行必要的分析、計(jì)算及預(yù)備試驗(yàn)，以確保甩負(fù)荷時(shí)操作的準(zhǔn)確、及時(shí);對(duì)于短時(shí)間內(nèi)的大量操作，應(yīng)根據(jù)每個(gè)操作員站的操作內(nèi)容編制操作指導(dǎo)卡，將操作分解細(xì)化，減少每個(gè)操作員站的操作量，提高操作的針對(duì)性。

1 機(jī)組概況

某電廠2×300 MW熱電機(jī)組鍋爐為東方鍋爐有限公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、半露天布置的DG1110/17.4－II12型鍋爐。采用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配3臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)帶鍋爐的2層燃燒器。鍋爐的一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和吸風(fēng)機(jī)均采用動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)。

汽輪機(jī)采用東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、高中壓分缸、單軸雙排汽、雙抽可調(diào)整凝汽式機(jī)組，汽輪機(jī)型號(hào)為CC330/263 －16.7/1.0/0.5/537/537。每臺(tái)機(jī)組應(yīng)設(shè)置2臺(tái)110%容量的立式筒形凝結(jié)水泵，設(shè)置2臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵及1臺(tái)30%容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵。旁路系統(tǒng)由容量為35%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)的高、低壓2級(jí)串聯(lián)旁路和3級(jí)減溫減壓器組成。機(jī)組采用帶旁路的高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式，如圖1所示。

圖1 旁路系統(tǒng)管路布置

分散控制系統(tǒng)(DCS)及數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)采用杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司的HOLLIAS－MACSV型系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)完成掛閘、控制閥門及遮斷機(jī)組等工作，設(shè)有2個(gè)主汽閥、4個(gè)高壓調(diào)整閥、2個(gè)中壓主汽閥、2個(gè)中壓調(diào)整閥，以EH油系統(tǒng)及油動(dòng)機(jī)為操作動(dòng)力。

2 甩負(fù)荷過程中主要系統(tǒng)控制

2.1 燃燒調(diào)整

機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)蒸汽流量突然減小，鍋爐燃燒及蓄熱導(dǎo)致鍋爐蒸發(fā)量不可能同步迅速降低，主蒸汽壓力會(huì)快速上升。為保證甩負(fù)荷后鍋爐不超壓，在保證甩負(fù)荷前機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定的前提下，應(yīng)提前停止部分磨煤機(jī)運(yùn)行，盡量降低入爐燃料量和鍋爐余熱。在快速切除燃料的過程中，為保證鍋爐燃燒穩(wěn)定及甩負(fù)荷試驗(yàn)完成后機(jī)組迅速并網(wǎng)帶負(fù)荷，防止由于主、再熱汽溫下降導(dǎo)致汽輪機(jī)出現(xiàn)負(fù)脹差，在甩負(fù)荷試驗(yàn)開始前提前投入最下層少油點(diǎn)火系統(tǒng)，并試驗(yàn)中層、下層大油槍，確保鍋爐燃燒穩(wěn)定，在快速切除燃料過程中若出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)現(xiàn)象，可快速投入大油槍穩(wěn)燃。

從一次風(fēng)機(jī)甩負(fù)荷(RB)動(dòng)作過程中風(fēng)壓變化的情況看，該機(jī)組一次風(fēng)機(jī)選型較大，在較高的一次風(fēng)壓及較低的一次風(fēng)流量下容易發(fā)生風(fēng)機(jī)失速，導(dǎo)致母管風(fēng)壓快速下降，爐膛燃燒不穩(wěn)。為避免甩負(fù)荷過程中發(fā)生一次風(fēng)機(jī)失速現(xiàn)象，采取增加制粉系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)門開度、減小磨煤機(jī)通風(fēng)阻力、降低一次風(fēng)壓力等措施，確保甩負(fù)荷過程中一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)不落入不穩(wěn)定工作區(qū)。甩負(fù)荷試驗(yàn)開始前，磨煤機(jī)保持低料位(差壓料位在400Pa左右)，甩前60 s停運(yùn) B1，B2，C1，C2給煤機(jī)，降低A1，A2給煤機(jī)出力至20 t/h，甩負(fù)荷開始前50s切F層煤粉，甩前40s停C磨煤機(jī)，甩前30s切D層煤粉，甩前10s停B磨煤機(jī)。在切除燃料的過程中，爐膛負(fù)壓調(diào)整保持自動(dòng)，手動(dòng)調(diào)整一次風(fēng)壓保持穩(wěn)定，甩負(fù)荷后保留少油點(diǎn)火系統(tǒng)和A磨煤機(jī)運(yùn)行。甩負(fù)荷試驗(yàn)前一次風(fēng)壓維持在6.4 kPa左右，甩負(fù)荷時(shí)一次風(fēng)壓最高至8.4 kPa，A一次風(fēng)機(jī)失速，風(fēng)壓降至5.1kPa，快速將A一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉關(guān)閉，一次風(fēng)壓回升至6.4 kPa。調(diào)整送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，減小鍋爐風(fēng)量至450t/h，同時(shí)關(guān)閉燃燒器層對(duì)應(yīng)輔助風(fēng)門，維持風(fēng)箱與爐膛差壓在0.46kPa左右。

2.2 爐膛負(fù)壓的調(diào)整

一次風(fēng)壓的大幅波動(dòng)導(dǎo)致入爐燃料量出現(xiàn)大幅波動(dòng)，同時(shí)燃料的快速切除也對(duì)爐膛負(fù)壓影響較大。為防止?fàn)t膛負(fù)壓波動(dòng)導(dǎo)致鍋爐保護(hù)動(dòng)作，采取了降低磨煤機(jī)內(nèi)料位(差壓料位在400 Pa左右)的措施，從而減小一次風(fēng)壓波動(dòng)引起的入爐燃料量波動(dòng)，保持低一次風(fēng)壓運(yùn)行，防止一次風(fēng)機(jī)失速產(chǎn)生的風(fēng)壓波動(dòng)。分層切除燃料，給爐膛負(fù)壓足夠的調(diào)整時(shí)間，并提前投入下層小油槍確保A磨煤機(jī)燃燒穩(wěn)定。鑒于RB試驗(yàn)過程中爐膛負(fù)壓自動(dòng)調(diào)整良好，甩負(fù)荷試驗(yàn)過程中爐膛負(fù)壓投入自動(dòng)。甩負(fù)荷試驗(yàn)過程中爐膛負(fù)壓最低至－1 347 Pa，最高至455 Pa，A，B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度分別由70%，63%關(guān)至50%，41%。

2.3 高、低壓旁路的調(diào)整及主汽壓力控制

機(jī)組高、低壓旁路管路不能熱備用，低壓旁路蒸汽控制閥后管道太長，投運(yùn)前、后溫度、壓力變化劇烈，初期投運(yùn)時(shí)易形成汽、液兩相流，造成管道振動(dòng)。

甩負(fù)荷試驗(yàn)前，手動(dòng)將高、低壓旁路蒸汽控制閥保持一定開度進(jìn)行暖管。

為保證甩負(fù)荷過程中高、低壓旁路的正常調(diào)整，不使保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)行了額定參數(shù)時(shí)高壓旁路的流量特性試驗(yàn)及對(duì)應(yīng)減溫水調(diào)門開度的預(yù)備試驗(yàn)，低壓旁路進(jìn)行了低壓旁路減壓閥及低壓旁路減溫水全開時(shí)的運(yùn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)，確保高、低壓旁路可在甩負(fù)荷工況下穩(wěn)定運(yùn)行。

甩負(fù)荷前低壓旁路蒸汽控制閥開啟8%，高壓旁路蒸汽控制閥開啟5%暖管，投運(yùn)三級(jí)減溫水、低壓旁路減溫水、水幕保護(hù)、低壓缸噴水、疏擴(kuò)減溫水。

機(jī)組甩負(fù)荷口令發(fā)出后打開電磁泄放閥，快速將低壓旁路蒸汽控制閥和低壓缸減溫水閥門全開，同時(shí)將高壓旁路蒸汽控制閥開至30%左右，高壓旁路減溫水調(diào)門開度為15%，然后根據(jù)主蒸汽壓力變化情況進(jìn)行控制。

甩負(fù)荷后機(jī)組維持3000 r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，高壓調(diào)門與中壓調(diào)門按1∶3的比例調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。高壓缸溫度較高，鼓風(fēng)產(chǎn)生的熱量較多，而VV閥及管道管徑較小，不足以控制高壓缸排汽溫度，如果再熱器壓力過高，中壓缸進(jìn)汽量大，高壓缸進(jìn)汽量小或不進(jìn)汽，高壓缸排汽逆止門無法打開，會(huì)造成高壓缸排汽溫度高。因此，甩負(fù)荷后應(yīng)保持較低的再熱器壓力，全開低壓旁路蒸汽控制閥，增加高壓缸的進(jìn)汽量，使高壓缸排汽逆止門打開;根據(jù)再熱器壓力適當(dāng)調(diào)整高壓旁路蒸汽控制閥開度，暫緩關(guān)閉電磁泄放閥，控制主蒸汽壓力。

機(jī)組甩負(fù)荷后，汽輪機(jī)定速，主、再熱蒸汽參數(shù)達(dá)到正常后，機(jī)組盡快并網(wǎng)。并網(wǎng)前低壓旁路蒸汽調(diào)整閥處于全開狀態(tài);并網(wǎng)后快速關(guān)閉高壓旁路蒸汽調(diào)整閥并增加機(jī)組升負(fù)荷速率，確保高壓缸排汽逆止閥為打開狀態(tài)，高壓缸排汽溫度降低后，逐漸關(guān)閉低壓旁路蒸汽調(diào)整閥，這樣可有效防止高壓缸排汽溫度高而保護(hù)動(dòng)作。機(jī)組甩負(fù)荷后，高、低壓旁路控制及主蒸汽、再熱蒸汽壓力變化情況如圖2所示。

圖2 甩負(fù)荷后高、低壓旁路控制及壓力變化曲線

2.4 凝汽器水位與除氧器調(diào)整

甩負(fù)荷試驗(yàn)前將凝汽器補(bǔ)水至較高水位。甩負(fù)荷后低壓加熱器汽側(cè)切除，凝結(jié)水至除氧器溫度快速下降，易造成除氧器振動(dòng)，甩負(fù)荷前應(yīng)提前切換除氧器汽源至輔助蒸汽并保持一定汽量，輔汽供除氧器調(diào)門開度為30%。

2.5 給水泵調(diào)整

甩負(fù)荷后汽動(dòng)給水泵汽源采用輔汽，以此保持1臺(tái)汽動(dòng)給水泵、1臺(tái)電動(dòng)給水泵運(yùn)行，為鍋爐給水。甩負(fù)荷前進(jìn)行了汽動(dòng)給水泵在輔汽供汽條件下的最大出力試驗(yàn)，在額定輔汽壓力為0.8 MPa時(shí)汽動(dòng)給水泵流量可以達(dá)到400 t/h，電動(dòng)給水泵額定流量為413 t/h，因此，甩負(fù)荷后給水流量最大可達(dá)813 t/h。

甩負(fù)荷前，并入輔汽供小機(jī)汽源，調(diào)整電動(dòng)給水泵流量至300 t/h，其余流量由2臺(tái)汽動(dòng)給水泵均勻承擔(dān)。甩負(fù)荷后四段抽汽至小機(jī)汽源自動(dòng)退出，電動(dòng)給水泵流量調(diào)整至413 t/h，運(yùn)行汽動(dòng)給水泵流量調(diào)整至400 t/h，另一臺(tái)汽動(dòng)給水泵打閘。甩負(fù)荷后，鍋爐蒸發(fā)量短時(shí)間內(nèi)基本保持不變，主蒸汽流量減小，主蒸汽壓力升高，一臺(tái)汽動(dòng)給水泵打閘后給水流量減小，汽包水位降低，運(yùn)行給水泵應(yīng)調(diào)節(jié)至可能達(dá)到的最大給水量(813 t/h)。隨著鍋爐預(yù)熱溫度的下降，鍋爐蒸發(fā)量迅速降低，當(dāng)汽包水位停止下降并開始上升時(shí)，應(yīng)迅速減小給水流量，控制汽包水位穩(wěn)定;當(dāng)給水流量減小至300 t/h時(shí)，關(guān)閉汽動(dòng)給水泵出口電動(dòng)門，利用電動(dòng)給水泵單獨(dú)上水。注意將給水切至給水旁路調(diào)門。運(yùn)行汽動(dòng)給水泵調(diào)整過程中注意保持輔汽聯(lián)箱壓力，監(jiān)視運(yùn)行小機(jī)低壓調(diào)門開度，開度接近100%時(shí)不可繼續(xù)增加運(yùn)行汽動(dòng)給水泵出力，開度達(dá)到100%時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低運(yùn)行汽動(dòng)給水泵出力，使汽動(dòng)給水泵始終處在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

2.6 汽包水位控制

機(jī)組甩負(fù)荷后蒸汽流量迅速減小，汽包壓力急速上升，汽包水位快速降低。鍋爐上水控制需從2方面考慮:穩(wěn)定汽包壓力，增加給水泵轉(zhuǎn)速。甩負(fù)荷試驗(yàn)前通過增加汽輪機(jī)調(diào)速汽門開度、降低入爐燃料量、釋放部分鍋爐蓄熱來維持負(fù)荷，降低甩負(fù)荷后汽包壓力上升幅度;斷開發(fā)電機(jī)主開關(guān)，同時(shí)開啟電磁泄放閥，投入汽輪機(jī)高、低壓旁路控制汽包壓力，盡量維持汽包壓力穩(wěn)定。甩負(fù)荷試驗(yàn)開始前，保持汽包在較高水位(+100 mm)，汽動(dòng)給水泵用汽由輔助蒸汽供給，維持較高的輔汽壓力。甩負(fù)荷試驗(yàn)開始前3臺(tái)泵并列運(yùn)行，電動(dòng)給水泵入口流量為440 t/h，再循環(huán)閥保持35%的開度，甩負(fù)荷后B汽動(dòng)給水泵打閘，增加電動(dòng)給水泵和汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速，保持550 t/h上水量至汽包水位在－100 mm左右A汽動(dòng)給水泵打閘，通過調(diào)整電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速保持汽包水位在－50 mm左右。

2.7 軸封系統(tǒng)控制

機(jī)組負(fù)荷高于180 MW時(shí)，汽封系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自密封。機(jī)組甩負(fù)荷前，輔汽至汽封調(diào)整閥應(yīng)適當(dāng)開啟10%進(jìn)行暖管，增加輔汽至軸封供汽溫度，減小甩負(fù)荷后軸封系統(tǒng)的溫度沖擊;機(jī)組甩負(fù)荷后，快速手動(dòng)關(guān)閉汽封溢流調(diào)整閥，同時(shí)開啟輔汽至汽封調(diào)整閥，維持軸封壓力正常。

機(jī)組甩負(fù)荷后汽封系統(tǒng)控制情況如圖3所示。

2.8 甩負(fù)荷后快速并網(wǎng)帶負(fù)荷

機(jī)組甩負(fù)荷前，應(yīng)做甩負(fù)荷試驗(yàn)后快速并網(wǎng)的準(zhǔn)備;甩負(fù)荷后，機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到3 000 r/min并穩(wěn)定時(shí)，隨機(jī)投入高、低壓加熱器，機(jī)組并網(wǎng)快速升負(fù)荷。

3 甩負(fù)荷精細(xì)化操作卡

為將操作分解細(xì)化，減少每個(gè)操作員站操作量，提高操作的針對(duì)性，根據(jù)每個(gè)操作員站的操作內(nèi)容編制操作指導(dǎo)卡。該工程#1機(jī)組設(shè)操作員站6個(gè)，其中1個(gè)用于觀察參數(shù)趨勢(shì)，余下5個(gè)操作員站甩負(fù)荷期間分配為:3臺(tái)用于鍋爐操作，2臺(tái)用于汽輪機(jī)操作。

3.1 甩負(fù)荷試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

(1)試驗(yàn)當(dāng)天。

1)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)1次。

2)高/低壓旁路閥、電磁泄放閥、事故放水閥操作1次。

3)確認(rèn)試驗(yàn)前1周內(nèi)進(jìn)行了閥門活動(dòng)試驗(yàn)，各閥門動(dòng)作正常。

4)確認(rèn)試驗(yàn)前1周內(nèi)已進(jìn)行了超速保護(hù)裝置通道試驗(yàn)及汽輪機(jī)保護(hù)裝置通道試驗(yàn)。

(2)試驗(yàn)前2 h。

1)廠用電切換到啟動(dòng)備用變壓器運(yùn)行。

2)確認(rèn)機(jī)組在試驗(yàn)負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行2 h以上。

3)輔助蒸汽汽源切換至#1機(jī)組輔汽。

4)并入輔汽至汽動(dòng)給水泵汽源，給水泵再循環(huán)閥開5%暖管。

5)除氧器抽汽切換到輔汽運(yùn)行。

6)軸封汽源輔汽管道疏水暖管充分。

7)啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，使其處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)。

8)調(diào)整A磨煤機(jī)給煤量至40 t/h，投入4個(gè)微油燃燒器。

(3)試驗(yàn)前30 min。

1)調(diào)整電動(dòng)給水泵流量至300 t/h，其余流量由2臺(tái)汽動(dòng)給水泵均勻承擔(dān)。

2)驗(yàn)證AVR在“自動(dòng)”狀態(tài)。

(4)試驗(yàn)前10 min。

1)通報(bào)調(diào)度，10 min后甩負(fù)荷。

2)機(jī)組負(fù)荷305 MW穩(wěn)定運(yùn)行，投入“功控”。

3)啟動(dòng)主機(jī)交流潤滑油泵。

4)投運(yùn)低壓旁路減溫水，低壓旁路減溫水調(diào)門開度為50%;投運(yùn)三級(jí)減溫水、水幕保護(hù)、低壓缸噴水及疏水?dāng)U容器減溫水。

5)低壓旁路蒸汽控制閥開至8%，高壓旁路蒸汽控制閥開至5%，暖管。

6)輔汽供軸封調(diào)門開啟10%。

7)啟動(dòng)另外一臺(tái)真空泵。

8)調(diào)整水位(除氧器水位2100 mm，凝汽器水位1100 mm)，汽包水位為+100 mm，爐膛壓力接近100 Pa，爐膛負(fù)壓投自動(dòng)。

9)通知#1機(jī)組，甩負(fù)荷過程中保持輔汽聯(lián)箱壓力為 0.8 MPa。

10)在甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)汽輪機(jī)機(jī)頭安排專人監(jiān)視汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，超過3300r/min時(shí)，立即手動(dòng)打閘停機(jī)并做好緊急停機(jī)處理的準(zhǔn)備。

11)記錄有關(guān)參數(shù)，解除機(jī)組部分聯(lián)鎖保護(hù)。

3.2 甩負(fù)荷前60 s各操作員站操作內(nèi)容

甩負(fù)荷前60 s各操作員站操作內(nèi)容見表1。

4 結(jié)束語

在該電廠2×300 MW熱電機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)中應(yīng)用甩負(fù)荷精細(xì)化操作卡，甩負(fù)荷前通過計(jì)算和預(yù)備試驗(yàn)，確定了甩負(fù)荷過程中重要參數(shù)的調(diào)整方式和調(diào)整量，保證試驗(yàn)過程中各參數(shù)的穩(wěn)定、合理。精細(xì)化操作卡的使用，提高了試驗(yàn)過程中操作的可靠性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性，確保了甩負(fù)荷試驗(yàn)的成功。2臺(tái)機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)中最高飛升轉(zhuǎn)速達(dá)3 110 r/min，實(shí)現(xiàn)了甩負(fù)荷過程中鍋爐不滅火、不滿水(汽包爐)、不超壓，汽輪機(jī)不跳閘、不超速，發(fā)電機(jī)不過電壓且機(jī)組維持空負(fù)荷正常運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，主、輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況無異常，迅速并網(wǎng)帶負(fù)荷。

［1］王志強(qiáng).石家莊良村2×300MW熱電工程#2機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)報(bào)告［R］.石家莊:河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗(yàn)所，2011.

表1 甩負(fù)荷前60 s各操作員站操作內(nèi)容