（深圳妈湾电力有限公司 广东深圳 518052）
摘要：我国90年代以及本世纪初投产的300MW机组，为提高机组经济性大多进行了增容改造，增容改造会使机组过负荷能力减弱，满负荷条件下高压加热器跳闸将使机组负荷瞬间升高，存在机组跳闸风险。本文针对这一情况进行了理论分析、事故处理策略研究及相关数值计算，得出了满负荷下高加跳闸的事故处理思路与流程。
关键词：燃煤机组；高压加热器；事故处理
1系统介绍
深圳妈湾电厂6台300MW级机组锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的亚临界、控制循环、汽包炉。2台50％容量的汽动给水泵和一台50%容量的启动及备用电动给水泵，给水经高压加热器进入锅炉。发电机为哈尔滨电机厂制造的QFSN-300-2型三相交流隐极式同步汽轮发电机。汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产N300-16.7/537/537型汽轮机。汽轮机旁路系统采用高压旁路和低压旁路的两级旁路系统，低压旁路出口接至汽轮机凝汽器上的第三级减温减压器，旁路容量按汽轮机最大进汽量的35%设计。高加跳闸时，三台高加同时切除，一二三段抽汽电动门关闭，给水走大旁路直接进入锅炉。
妈湾电厂6台300MW级机组经哈尔滨汽轮机厂及阿尔斯通公司改造后分别增容为320MW及330MW。增容改造一方面使机组效率提高，但另一方面改造后的机组过负荷能力减弱[1]。满负荷工况下，由于各系统运行均接近满出力工况，此时若高加跳闸，高压抽汽被切断，大量额外的蒸汽进入汽轮机，使机组负荷瞬间增高，很可能超出设备极限，造成机组跳闸，甚至设备损坏。因此降低高加跳闸时机组峰值负荷是高加跳闸事故处理的关键[2]。
2事故案例
以下两个实例分别是增容改造前及改造后满负荷工况下高加跳闸时的相关过程。
1. 2009年5月31日18：46：53，妈湾电厂#6机组负荷303MW，主汽压力16.43MPa，煤量117T/H。高加跳闸，锅炉快速减煤，至18：47：03煤量减至110T/H。高加跳闸后给水切旁路，相应抽汽电动门逆止门关闭，机组负荷开始上升，至18：48：24负荷升至最高点338.23MW；之后负荷逐步下降，至18：55：00 负荷回至300MW，整个负荷上升过程主汽压力基本不变，其余参数也均在可控范围之内。
2.2016年 6月4日16:30，妈湾电厂#1机组负荷321MW，高加突然跳闸，负荷冲高至369MW，除氧器安全门动作，“发电机对称过负荷”事故光子牌亮，快速打闸E磨，负荷最低降至218MW,调整各参数正常。
300MW级机组高加跳闸正常机组负荷上冲35-40MW（峰值负荷出现在跳闸信号发出后2分钟，主要是抽汽电动门行程时间），通流部分增容改造后，抽汽量随着给水流量增加而增加；同时为降低热耗，机组改造后给水温度也明显提高（由原来的272.5℃提高为281.6℃），所以抽汽量增加的比例大于容量增大比例。另外增容后，除氧器压力冗余量降低，高加跳闸后除氧器压力高二值报警，联关除氧器进汽电动门，因此相当于除氧器也跳闸，以这次#1机组为例，负荷上冲约50MW。
3 高加跳闸时负荷增量的估算
实际由于通流量的增大，各段焓降会有所减少，另外5-8段抽汽由于压力增大，抽汽量会增大，这里取经验值按0.9折算。
一段抽汽做功：23.39*（3170.7-3046.0+3546.0-2382.0）*0.9=27128 KW
二段抽汽做功：23.87*（3546.0-2382.0）*0.9=25006 KW
三段抽汽做功：11.36*（3335.0-2382.0）*0.9=10826 KW
除氧器抽汽做功：13.24*（3116.3-2382.0）*0.9=9722 KW
330MW时高加跳闸负荷增量：27128+25006+10826+9722=72682 KW≈72.7 MW
由此可见330MW时高加跳闸负荷增量远大于300MW时负荷增量，加上基础负荷本已很高，此时如不加处理，机组负荷峰值很可能超出设备极限，造成机组跳闸（如发电机过负荷保护，定子过电流），甚至设备损坏。
4高加跳闸事故处理方法
高加跳闸，高压抽汽被切断，大量额外的蒸汽进入汽轮机，使机组负荷瞬间增高。实际是系统储能的集中释放（储存在高加给水系统的能量，在汽轮机内集中释放），随着锅炉给水温度的下降，锅炉蒸发量下降，机组负荷最终恢复至原先负荷[3]（不考虑效率下降），整个过程约7-8分钟。如何降低峰值负荷是事故处理的关键。下面分析三种处理方法。
1.炉侧快速减负荷，甚至打闸制粉系统；由于制粉系统以及锅炉的热惯性较大，（远大于2分钟）炉侧快速减负荷，可以缩短机组过负荷时间，但基本无法降低机组峰值负荷，这也就是16年6月4日#1机高加跳闸，尽管打闸了制粉系统，机组负荷仍最高冲到369 MW的重要原因。另外，打闸制粉系统会导致负荷波动幅度过大，影响机组其他参数的稳定。
2.高加跳闸后1-3段抽汽（另包括除氧器进汽电动门）电动门关闭。实际由于电动门有行程，不是一发跳闸信号负荷就上冲至最高；电动门从开始关闭到全关有约1分钟的时间，尤其是除氧器进汽电动门，高加跳闸后要过一段时间除氧器压力才上升至高二值，发进汽电动门关闭信号，到进汽电动门全关约有2分钟时间。因此也就是高加跳闸后负荷上冲，约两分钟后负荷达到最高点。高加跳闸是系统储能的集中释放，我们可以充分利用锅炉蓄热能力，将这集中释放的能量重新储存在炉侧。我们可以用这两分钟时间，炉侧适当减负荷，机侧通过以较大的速率，如10-20MW/分钟，关小汽轮机调门，以降低机组峰值负荷。待机组负荷下降至安全范围内，后再逐步开大调门。此处理方法可降低机组峰值负荷，但需要操作员高超的技术水平，协调不好可能导致锅炉超压，安全门动作等，风险较大。
3.高加跳闸，高压抽汽被切断，大量额外的蒸汽进入汽轮机做功；可利用旁路系统将该部分蒸汽直接排入凝汽器，避免机组过负荷。当高加跳闸报警发出后，操作员在炉侧适当减负荷的情况下根据机组负荷情况，直接适当开启低于旁路，将多余蒸汽直接排入凝汽器，待机组负荷下降后再逐步关小低旁至全关。由于旁路系统容量为35%，低压旁路即使全开也仅影响70-80MW负荷，操作相对简单，不容易过调。唯一缺点：①损失部分热量；②可能导致低旁关闭不严；③凝汽器真空下降。至于低旁开启后凝汽器真空会下降多少。其他因素不变，凝汽器真空主要跟循环水回水温度有关，低旁开启凝汽器热负荷增大约20%。正常满负荷循环水温升约10℃，低旁开启后温升增大2℃，对应排汽温度也增高2℃。按夏季最恶劣工况，排汽温度45℃，真空-91KPa；低旁开启后排汽温度47℃，真空下降为-90kpa，离机组保护定值仍有相当距离。
对比三种处理方法，满负荷高加跳闸时采取开低旁泄压的方法简单、可控、有效。
5 结论
通过本文的上述分析计算，结合运行实际，可以总结得到300MW级机组满负荷下高压加热器跳闸时的处理思路：1.确认高加跳闸，给水三通，各抽汽电动门等动作正常，高加水位下降。2.炉侧适当减煤量8-10t/h；因保护汽轮机末级叶片，高加解列后机组最大出力要下降5%。3.根据机组负荷上冲情况，逐步开启低压旁路，控制负荷不超350MW，或根据发电机定子电流确定。4.低旁开启后确认低旁减温水、三级减温水开启，否则手动开启减温水旁路门，注意凝汽器真空下降情况。5.低压旁路开启后注意四段抽汽压力，注意两台给水泵小汽轮机调门开度情况。6.机组负荷下降至安全范围内后逐渐关小低压旁路，直至全关。7.注意汽轮机振动、轴向位移，胀差，以及瓦温。8.监视发电机定子电流，转子电流，以及各部温度不超限。9.炉侧给水温度下降后，注意锅炉主再热蒸汽温度的调整。10.低旁关闭后确认低旁关闭严密，不内漏。
通过以上事故处理操作，可以较好的确保机组安全运行。
参考文献
[1]危奇,郭永杰,张兆鹤.国产300MW汽轮机改造技术的研究.动力工程.2001(02)
[2]邢希东.高压加热器解列对机组安全及经济性的影响.热力透平.2010(02)
[3]张林芳.高加突然解列对机组安全运行的影响.自动化应用.2015(12)
论文作者:翟云岳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/13
标签：负荷论文; 机组论文; 旁路论文; 汽轮机论文; 凝汽器论文; 锅炉论文; 峰值论文; 《电力设备》2017年第29期论文;