摘要： 　　東方汽輪機(jī)廠和上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600MW汽輪機(jī)組是目前在建電源項(xiàng)目的主力機(jī)型，HIACS-5000M高壓純電調(diào)控制系統(tǒng)和DEH-IIIA型數(shù)字式電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)是目前國內(nèi)600MW汽輪機(jī)組控制系統(tǒng)的典型配置。本文介紹與分析了以上這種汽輪機(jī)控制系統(tǒng)在汽輪機(jī)組甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速飛升抑制方面的做法，并結(jié)合具體實(shí)例詳細(xì)的描述了兩臺(tái)不同型式的600MW機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)的操作方法與試驗(yàn)結(jié)果，這對(duì)國內(nèi)同類型機(jī)組的甩負(fù)荷試驗(yàn)有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞： 　　600MW機(jī)組 汽輪機(jī) 甩負(fù)荷試驗(yàn) 1 引言 　　甩負(fù)荷試驗(yàn)是考核汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的一個(gè)重要方法，是新建汽輪機(jī)組在正式投產(chǎn)之前所必須完成的一項(xiàng)重要試驗(yàn)。 　　嘉興發(fā)電廠二期工程（以下簡稱“嘉電二期”）由四臺(tái)600MW機(jī)組組成，其中#3、#4機(jī)組汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠按日本日立公司提供的技術(shù)制造的沖動(dòng)式、亞臨界、中間再熱式、高中壓合缸、三缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組型號(hào)為N600-16.7/538/538-1，啟動(dòng)方式以中壓缸啟動(dòng)為主。#5、#6機(jī)組為上海汽輪機(jī)有限公司與美國西屋公司合作并按照美國西屋公司的技術(shù)制造亞臨界、中間再熱式、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組型號(hào)為N600-16.7/537/537，啟動(dòng)方式以高壓缸啟動(dòng)方式為主。 　　近兩年，在國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)和即將投產(chǎn)的機(jī)組中，嘉電二期的這兩種機(jī)型有一定的代表性。目前，該工程兩種類型的汽輪機(jī)組的甩負(fù)荷試驗(yàn)均已順利完成，本文針對(duì)該工程中的#3、#5機(jī)組的甩100%負(fù)荷試驗(yàn)作以比較分析，希望能為其它同類型機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)的順利進(jìn)行提供一定的參考。 2 甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速飛升抑制的控制方式 　　大容量汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)較小，汽缸的容積時(shí)間常數(shù)較大，在發(fā)生甩負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速飛升很快，如果僅靠系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔?，最高轉(zhuǎn)速有可能超過110%額定轉(zhuǎn)速，從而致使汽輪機(jī)發(fā)生遮斷，使機(jī)組不能快速重新并網(wǎng)。為此不同的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)一般均設(shè)置有一套較為完善的甩負(fù)荷超速限制邏輯。 2.1 嘉電二期#3汽輪機(jī)的甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速飛升抑制 　　嘉電二期#3機(jī)組汽輪機(jī)采用的是東方汽輪機(jī)廠配套的HIACS-5000M高壓純電調(diào)控制系統(tǒng)，它主要采用了兩種方式限制汽輪機(jī)在甩負(fù)荷時(shí)超速。第一種方式是采用功率－負(fù)荷不平衡（PLU）回路，設(shè)置該回路的基本思想是認(rèn)為當(dāng)汽輪機(jī)功率（用再熱器壓力表征）與汽輪機(jī)負(fù)荷（用發(fā)電機(jī)電流表征）不平衡時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)超速。判斷兩者不平衡的標(biāo)志是：再熱器出口壓力與發(fā)電機(jī)電流之間的偏差超過設(shè)定值并且發(fā)電機(jī)電流的減少超過40%/10ms。PLU回路檢測到這一情況時(shí)，功率－負(fù)荷不平衡繼電器動(dòng)作，迅速關(guān)閉汽輪機(jī)高、中壓調(diào)節(jié)閥3秒，從而抑制汽輪機(jī)的超速。PLU回路動(dòng)作以后，汽輪機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速及給定轉(zhuǎn)速改為3000r/min，一段時(shí)間后，中壓調(diào)節(jié)閥恢復(fù)由伺服閥控制，并最終維持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速保持在3000r/min。 　　第二種轉(zhuǎn)速抑制方式是采用加速度限制回路。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速大于3060 r/min、加速度大于49(r/min)/s時(shí)，加速度繼電器（ACC RELAY）動(dòng)作，加速度限制回路快速關(guān)閉中壓調(diào)節(jié)閥2.5秒，從而抑制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速飛升。 2.2 嘉電二期#5汽輪機(jī)的甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速飛升抑制 　　嘉電二期#5機(jī)組汽輪機(jī)采用新華控制工程有限公司的DEH-IIIA型數(shù)字式電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要采用安裝在機(jī)組前軸承座上的兩個(gè)超速保護(hù)控制器電磁閥（OPC電磁閥）來完成其對(duì)汽輪機(jī)甩負(fù)荷后超速的抑制，它主要也采用了兩種方式限制汽輪機(jī)在甩負(fù)荷時(shí)超速。第一種方式是它的甩負(fù)荷預(yù)測功能，具體的做法是：機(jī)組解列瞬間，如果此時(shí)的中缸排汽壓力大于30%額定值時(shí)，OPC動(dòng)作2秒，高壓調(diào)節(jié)閥和中壓調(diào)節(jié)閥同時(shí)關(guān)閉，高壓調(diào)節(jié)閥在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降到3000r/min以下時(shí)開啟，中壓調(diào)節(jié)閥在首次OPC動(dòng)作后再延時(shí)2秒后開啟。 　　第二種轉(zhuǎn)速抑制方式是轉(zhuǎn)速超過103%額定轉(zhuǎn)速時(shí)OPC動(dòng)作的方式：轉(zhuǎn)速超過103%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，OPC動(dòng)作，轉(zhuǎn)速降到103%額定轉(zhuǎn)速以下時(shí)，OPC恢復(fù)，如此可能反復(fù)多次，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速后，中壓調(diào)節(jié)閥全開，高壓調(diào)節(jié)閥參與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制，使其最終保持在額定轉(zhuǎn)速。 2.3 兩種機(jī)型甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速飛升抑制方式比較 　　從以上描述可以看出，兩種機(jī)型的控制系統(tǒng)均一定程度的具有甩負(fù)荷預(yù)測功能和轉(zhuǎn)速飛升后的轉(zhuǎn)速抑制功能，所不同的是#3機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)多采用通過速度或加速度的變化作為判據(jù)來進(jìn)行的“前饋” 控制方式，一定程度上減少了動(dòng)作的滯后性，而#5機(jī)組汽輪機(jī)控制系統(tǒng)多采用實(shí)際測量值直接作為判據(jù)來進(jìn)行的“反饋” 控制方式。 　　兩種機(jī)組啟動(dòng)方式不同，因而在甩負(fù)荷后高壓調(diào)節(jié)閥和中壓調(diào)節(jié)閥的控制方式也不同。#3機(jī)組汽輪機(jī)采用中壓缸啟動(dòng)方式，在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，高壓調(diào)節(jié)閥不參與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制，因此，在機(jī)組甩負(fù)荷后高壓調(diào)節(jié)閥全關(guān)，并不再開啟，以后的一系列轉(zhuǎn)速抑制全部由中壓調(diào)節(jié)閥完成。而#5機(jī)組汽輪機(jī)采用高壓缸啟動(dòng)方式，在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，中壓調(diào)節(jié)閥全開，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制全部由高壓調(diào)節(jié)閥完成，因此，在機(jī)組甩負(fù)荷后高、中壓調(diào)節(jié)閥首先全關(guān)，而最終中壓調(diào)節(jié)閥要全開、高壓調(diào)節(jié)閥微開實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。 　　兩臺(tái)機(jī)組均配有旁路系統(tǒng)，但由于機(jī)組的啟動(dòng)方式不同，因而所配置的旁路系統(tǒng)型式也不同。#3機(jī)組配置有德國Bopp & Reuther公司生產(chǎn)的兩級(jí)串聯(lián)40%BMCR容量、液壓驅(qū)動(dòng)的高、低壓旁路系統(tǒng)，該旁路能與DEH系統(tǒng)一起自動(dòng)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，并具有快開功能。而#5機(jī)組配置的旁路系統(tǒng)為簡易電動(dòng)旁路，該旁路在汽輪機(jī)開如沖轉(zhuǎn)前關(guān)閉，如機(jī)組發(fā)生跳閘或甩負(fù)荷，它合根據(jù)之前的負(fù)荷來達(dá)到預(yù)定的開度，以抑制過熱器的超壓。 　　另外，#3機(jī)組汽輪機(jī)為高中壓缸為合缸布置，因而汽輪機(jī)設(shè)置了BDV閥，該閥在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)打開，以使高壓缸至中壓缸的軸封泄漏排向凝汽器，進(jìn)一步抑止汽輪機(jī)超速。 3 甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)的操作方法 　　汽輪機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)具有復(fù)雜性、瞬時(shí)性和危險(xiǎn)性等特點(diǎn)，因此，在正式做甩負(fù)荷試驗(yàn)前需要精心準(zhǔn)備，試驗(yàn)時(shí)需要細(xì)心操作，并做好相關(guān)的反事故措施。甩負(fù)荷時(shí)的相關(guān)設(shè)備的操作方法與參數(shù)控制直接影響到試驗(yàn)的結(jié)果，表1列出了嘉電二期#3機(jī)組和#5機(jī)組100%甩負(fù)荷時(shí)的具體操作方式。 表1 兩臺(tái)機(jī)組100%甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)的操作方式 4 甩負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果 　　嘉電二期#3機(jī)組、#5機(jī)組的100%甩負(fù)荷試驗(yàn)均已成功進(jìn)行。表2列出了這兩臺(tái)機(jī)組100%甩負(fù)荷試驗(yàn)的結(jié)果，圖1、圖2分別是這兩臺(tái)機(jī)組在甩100%負(fù)荷時(shí)的錄波曲線。 表格 1 兩臺(tái)機(jī)組的100%甩負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果 圖1 嘉電二期#3機(jī)組甩100%負(fù)荷試驗(yàn)轉(zhuǎn)速飛升曲線 圖2 嘉電二期#5機(jī)組甩100%負(fù)荷試驗(yàn)轉(zhuǎn)速飛升曲線 5 結(jié)束語 　　HIACS-5000M高壓純電調(diào)控制系統(tǒng)和DEH-IIIA型數(shù)字式電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)均能有效的控制甩負(fù)荷后的汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速飛升，兩者因所控制的對(duì)象不同而各有特點(diǎn)。對(duì)于中壓缸啟動(dòng)機(jī)組來說，HIACS-5000M高壓純電調(diào)控制系統(tǒng)需要和汽輪機(jī)的旁路系統(tǒng)密切配合，共同完成機(jī)組甩負(fù)荷后對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速飛升的抑制，因而旁路系統(tǒng)的動(dòng)作情況直接影響到甩負(fù)荷試驗(yàn)的結(jié)果。對(duì)于高壓缸啟動(dòng)機(jī)組，DEH-IIIA型數(shù)字式電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)從嚴(yán)格的意義上說并不需要汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)的參與，但正確的旁路操作能有效降低OPC動(dòng)作的次數(shù)，從而減少汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定時(shí)間。 作者簡介： 張寶（1978-），男，安徽省界首市人，碩士，工程師，主要從事大型火電機(jī)組調(diào)試、生產(chǎn)相關(guān)工作與節(jié)能技術(shù)與能源經(jīng)濟(jì)理論方面的研究。 聯(lián)系地址：浙江杭州朝暉八區(qū)浙江省電力試驗(yàn)研究所熱機(jī)室 郵編： 310014 電話：13957131248 Email: ahzb@263.net