汽轮发电机组用测功法甩负荷试验累积做功时间测取方法

摘要

本发明涉及一种汽轮发电机组用测功法甩负荷试验累积做功时间测取方法，既提高了测试的准确度、又简化了测试过程、降低了操作难度。它的步骤为：1、汽门静态关闭时间的测定记录某一指定高压调节汽门关闭延迟时间T0。2、测功法甩负荷试验测试在机组不与电网解列情况下，强制汽轮机超速保护系统OPC动作进行测功法甩负荷试验。3、累积做功计时零点t0的确定在测功法甩负荷试验自动记录曲线上，将上述指定高压调节汽门开始动作时间前推T0作为累积做功计时零点t0。4、累积做功计时的止点tm的确定功率曲线的积分值到达最高点的时间即为累积做功计时的止点tm。5、根据汽轮发电机组转子动能平衡方程式推算出转子飞升量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮发电机组用测功法甩负荷试验累积做功时间测取方法。

背景技术

甩负荷试验的目的是考核汽轮机调节系统的动态特性，常规法甩负荷试验是汽轮机甩额定电负荷后，记录其最高飞升转速不应使危急保安器动作，因此常规法甩负荷是汽轮发电机组最恶劣的一种运行工况，也是对汽轮机调节系统最严峻的考验，对设备安全有一定威胁；而测功法甩负荷模拟常规法甩负荷运行工况，在机组不解列情况下，突然甩去机组的汽负荷，测取此后发电机有功功率的变化曲线，计算出发电机输出电量，据此推算汽轮机组在常规情况下能够达到的最高转速。测功法甩负荷试验，具有方法简便、安全的特点，并已列入我国的甩负荷试验导则，一般可用于新投产汽轮发电机组的验收试验。由于这是一种间接的甩负荷试验方法，如何能准确地测取发电机在试验过程中有效的累积做功时间，从而计算出发电机累积输出电量是该试验方法的关键。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种汽轮发电机组用测功法甩负荷试验累积做功时间测取方法，既提高了测试的准确度、又简化了测试过程、降低了操作难度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽轮发电机组用测功法甩负荷试验累积做功时间测取方法，它的步骤为：

1、汽门静态关闭时间的测定

1)试验在汽轮机静止状态下进行。

2)主汽门全开，高、中压调节汽门处于额定负荷位置，操作发电机主开关跳闸装置使其跳闸，迅速关闭主汽门和高、中压调节汽门，自动记录发电机主开关跳闸信号至汽门关闭的全过程时间；

3)在自动记录曲线上，查取由发电机主开关跳闸信号发出至某一指定高压调节汽门开始动作的延迟时间T₀

2、测功法甩负荷试验测试

1)机组在正常方式下运行，直接进行100％额定负荷试验；

2)在机组不与电网解列的情况下，强制机组超速保护系统OPC动作，迅速关闭高、中压调节汽门且一直处于关闭状态，当发电机逆功率跳闸动作时，甩负荷试验结束；

3)自动记录发电机有功功率、上述指定高压调节汽门行程、机组速保护系统OPC动作信号；

3、累积做功计时零点t₀的确定

在测功法甩负荷试验自动记录曲线上，将指定高压调节汽门开始动作时间前推延迟时间T₀作为累积做功计时零点t₀；

4、累积做功计时的止点t_m的确定

测功法甩负荷试验过程中，必然会出现明显的功率振荡，功率曲线可能多次越过零轴，功率曲线的积分值到达最高点的时间即为累积做功计时的止点t_m。

5、根据汽轮发电机组转子动能平衡方程式推算出转子飞升量。

本发明的原理为：

在机组不与电网解列的情况下，启动机组超速保护系统(OPC)，可以迅速关闭高、中压调节汽门、抽汽逆止门，切断向汽轮机供汽。通常有两条回路可以启动机组OPC功能，其原理如下：

(1)中压排汽压力IEP＞30％，即机组运行在30％负荷以上时，发电机主开关跳闸信号同时出现时，启动触发器，输出OPC全关信号去关高压调节汽门GV、中压调节汽门IV。延时5～10秒后，转速n＜103％，触发器复位。

(2)任何情况下，只要转速n＞103％，关GV和IV，n＜103％时恢复。

由于机组在额定负荷工况下，转速和压力信号由OPC硬件控制板检测和内部逻辑判断，控制逻辑采用三取二方式，因此需要人为地模拟或强制信号来触发机组OPC功能：通常有以下两种方式：

一、模拟发电机主开关跳闸信号

当发电机主开关跳闸后，机组的汽轮机电液控制系统(DEH)将启动OPC，迅速关闭高、中压调节汽门。根据这一特点，测功法甩负荷试验时，人为向机组的电液控制系统(DEH)发一组“发电机主开关跳闸”信号，使OPC动作，关闭高、中压调节汽门等，需要注意的是，试验前应将OPC的作用时间设置值延长且不解除逆功率保护，故高、中压调节汽门关闭后未再开启，约10s后，当发电机逆功率跳闸动作时，甩负荷试验结束。

二、强制OPC动作

强制OPC动作，迅速关闭高、中压调节汽门且一直保持处于关闭状态，但试验前应在逻辑上实现在启动OPC功能的同时使高、中压调节汽门伺服阀指令清零，否则由于各调节汽门伺服阀同时处于卸油状态引起系统油压低而跳闸。

记录的参数主要有：机组有功功率信号、高、中压调节汽门开度信号、OPC动作信号等。

设汽轮机甩负荷后余汽做功能使汽机转速飞升Δn，

则有：

$\mathrm{\Delta n}=(30.42/J)(n_0/n)(P_0/P){\int }_{t_0}^{t_m}P\left(t\right)\mathrm{dt}r/\min ---\left(1\right)$

式中：J-转子转动惯量，kg·m²；

t₀-试验起始时间，s；

t_m-有功功率降为0的时间，s；

P-试验起始有功功率，kW；

P₀-额定功率kW；

n-试验起始转速，r/min；

n₀-额定转速，r/min。

《汽轮机调节控制系统试验导则》(DL/T 711-1999)规定试验起始时间作为累积做功时间的零点，由图1可知，当发电机主开关跳闸信号信号发出时，机组的汽轮机电液控制系统(DEH)将启动OPC，迅速关闭高、中压调节汽门，因此，信号的发出时刻，便是功率记录曲线的记时“零”点t₀。前面提到，作为方法之一，测功法甩负荷试验时，人为向机组的汽轮机电液控制系统DEH发一组“发电机主开关已跳闸”模拟信号，使OPC动作，关闭高、中压调节汽门等，与此同时，测量和记录发电机出口有功功率，因断路器的副触点数量有限，这一信号只能通过中间继电器再送往汽轮机电液控制系统(DEH)等系统，这样就造成了信号传递的延时，尽管可以消除中间继电器的时间延迟，这种方法比较复杂，且不可避免造成累计误差。而采取强制OPC动作的方法迅速关闭高、中压调节汽门且一直处于关闭状态，很多资料中均采取OPC电磁阀动作信号作为试验起始点，这显然没有考虑启动OPC功能的延迟时间，由公式(1)可见，若积分下限t₀改变，积分值便随之变化，功率曲线的记时“零”点t₀准确与否，将直接影响试验结果，因为在这段时间发电机功率达满负荷，很小的延时会产生较大的误差，而且这一误差是偏小(偏不安全)方向。

汽门静态关闭时间符合要求是甩负荷试验的前提条件，因此在做汽门静态关闭时间试验时，准确记录了发电机主开关跳闸信号信号启动OPC功能直至开始动作的时间，即高压调节汽门关闭延迟时间(见图3)，而在汽轮机动、静态工况下，延迟时间T₀可以认为是不变的，在测功法甩负荷试验过程中，由于准确地记录了某一指定的高压调节汽门的动作过程，将指定高压调节汽门开始动作时间前推延迟时间T₀作为累积做功计时零点t₀。

《汽轮机调节控制系统试验导则》(DL/T 711-1999)中提出功率积分下限为电功率降到零的时间，而测功法甩负荷试验过程中，必然会出现明显的功率振荡，功率曲线可能多次越过零轴，有功功率只要还出现正值，对应的积分曲线仍会上升，相应的机组累计发电量仍在增加，根据公式(1)，机组瞬态转速仍会飞升，直至积分曲线出现最高点。因此，功率曲线的积分值到达最高点的时间作为功率曲线积分下限点t_m，见图2。

本发明的有益效果是：

1、提出一种针对具有OPC功能的汽轮发电机组测功法甩负荷的试验和计算新方法。

在机组不与电网解列的情况下，强制OPC动作进行测功法甩负荷试验，试验过程简单可靠；采取汽门静态试验和测功法甩负荷试验相结合的方法测取累积做功时间，提高了测试精度。

2、这种方法既较为准确地模拟了常规法甩负荷运行工况，同时又简化了控制逻辑的修改，确保了试验过程的可靠性和试验结果的真实性。

附图说明

图1为OPC动作逻辑图；

图2为测功法甩负荷试验曲线；

图3为某一指定高压调节汽门静态关闭曲线。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

一、汽门静态关闭时间的测定

1)试验在汽轮机静止状态下进行。

2)主汽门全开，高、中压调节汽门处于额定负荷位置，操作发电机主开关跳闸装置使其跳闸，迅速关闭主汽门和高、中压调节汽门，自动记录发电机主开关跳闸指令发出至汽门关闭的全过程时间。

3)在自动记录曲线上，查取由发电机主开关跳闸指令发出至某一指定高压调节汽门开始动作的延迟时间T₀，见图3。

二、测功法甩负荷试验测试

1)机组在额定参数、回热系统全部投入等正常方式下运行，直接进行100％额定负荷试验。

2)在机组不与电网解列的情况下，采用三相铡刀开关，一路接OPC控制回路；一路提供给测量仪器；一路联跳锅炉制粉系统(MFT)；临时更改汽轮机电液控制系统(DEH)逻辑，使得启动OPC功能的同时高、中压调节汽门的伺服阀指令清零，以避免由于各调节汽门伺服阀同时处于卸油状态引起系统油压低而跳闸。合闸后OPC动作，迅速关闭高、中压调节汽门且一直处于关闭状态，当发电机逆功率跳闸动作时，甩负荷试验过程结束。

3)自动记录发电机有功功率、前述指定高压调节汽门行程、OPC动作信号等。

三、累积做功时间的确定

见图2，在测功法甩负荷试验自动记录曲线上，将指定高压调节汽门开始动作时间前推延迟时间T₀即为累积做功计时零点t₀，功率曲线的积分值到达最高点的时间即为累积做功计时的止点t_m。

四、根据汽轮发电机组转子动能平衡方程式推算出转子飞升量

设汽轮机甩负荷后余汽做功能使汽机转速飞升Δn，

则有：

$\mathrm{\Delta n}=(30.42/J)(n_0/n)(P_0/P){\int }_{t_0}^{t_m}P\left(t\right)\mathrm{dt}r/\min$

式中：J-转子转动惯量，kg·m²；

t₀-试验起始时间，s；

t_m-有功功率降为0的时间，s；

P-试验起始有功功率，kW；

P₀-额定功率kW；

n-试验起始转速，r/min；

n₀-额定转速，r/min。

例如，某机组转子转动惯量为：J＝34645kg·m²，甩负荷过程中有效累计做功W＝187290kJ

则汽轮机推算最高飞升转速(加转速和功率修正)

Δn＝(30.42/34645)×(n₀/n)×(p₀/p)×187290

   ＝(30.42/34645)×(3000/3000)×(300/299)×187290≈165(r/min)。

根据推算，机组最高转速可至3165r/min，小于机组跳闸保护设定值3300r/min，试验结果符合《汽轮机调节控制系统试验导则》要求，因此，本次甩负荷试验是成功的。