前置发电机在超临界机组供热抽汽中的应用
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摘 要：进入冬季，随着城市供热采暖要求的提高，供热面积进一步增大。亚临界、低容量汽轮发电机组远远不能满足城市供热采暖的要求。这就需要通过超临界、大容量的汽轮发电机组进行抽汽供热，满足供热首站蒸汽量的需求。但是，作为抽汽汽源的中压缸排汽，具有较高的蒸汽品质。直接送至供热首站进行热交换，势必造成高品质汽源的浪费，造成更大的冷源损失。从整个机组的热力循环角度分析，将会大大降低机组的效率。加装前置发电机，利用做了部分功的蒸汽，再进入供热首站进行热交换，前置发电机的电量直接接入厂用电，从而降低机组煤耗。
关键词：超临界；供热抽汽；前置发电机；厂用电
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.178
0 引言
公司二期工程2×670MW汽轮机是由上海汽轮机有限公司生产的超临界、单轴、三缸、四排汽、中间再热、凝汽式汽轮机，型号为：N670-24.2/566/566，最大连续出力为711MW，额定出力670MW。机组采用复合变压运行方式，汽轮机具有八级非调整回热抽汽，汽轮机的额定转速为3000r/min。供热抽汽从中压缸排汽出口两根中低压连通管引出，通过调节低压缸进汽压力调节阀（CV）开度来控制进入低压缸的蒸汽流量，从而实现调节中压排汽压力的目的。站内蒸汽和热网疏水回水系统均采用母管制，电厂二期2×670MW机组汽轮机抽汽母管供至供热首站后，为提高主汽轮机的发电效率及运行节能，设置前置发电机组以实现能量的梯级利用，利用主汽轮机抽汽（P=1.036MPa（绝压），温度t=338.1℃）先进入前置机发电，背压排汽作为热网循环水加热热源。为提高系统可靠性，每台前置机加热器进汽管设置一路旁路与抽汽母管相连，以备在前置机出现故障时使用。
1 前置异步发电机的工作原理
事实上它和异步电动机没有差异，就是同一个东西。异步发电机，转速不断变化的，它的的频率、电压始终是电源侧频率、电压。而电流不断随转速而改变，大部分风电场的风力发电机就是异步发电机，也可以应用于抽汽供热的发电场所。它发电之前，必须用电网，然后产生旋转磁场，再由外力带动转子运转而反向送电。假设它作为电动机时，输入线圈绕组频率为50HZ，磁场同步速假设为3000转，当它的转子转速小于3000转即小于同步速时，为电动机，消耗有功电能。转子转速大于1000转即大于同步速时，为发电机，消耗无功电能，发出有功电能。当转子等于3000转即等于同步速时，为电动机，但电动机不消耗有功，只消耗大量无功，并且不发出有功电能。
2 前置异步发电机及6kV系统运行方式
二期供热首站#1异步发电机为江苏航天动力机电有限公司出品，型号：YFKS800-2，功率：6000kW，额定电流：595A，额定电压：6300V，转速：3006r/m，绝缘等级：F，轴瓦型号：DQY18-180B，#32润滑油。
异步发电机运行时，异步发电机运行在6kV各段供热母线，并通过该母线为机组6kV工作段母线供电。此时，机组6kV工作段母线由异步发电机和高厂变同时供电。
异步发电机停运时，6kV各段供热母线，由机组6kV工作段母线供电。
3 前置异步发电机调试措施
（1）确认汽轮机转速达到2970r/min，且允许并网。（2）合上#1异步发电机出口6465开关。发电机启动前，利用提前在二期供热6kV段进线6465开关接便携式录波器，实测并网瞬间发电机的冲击电流并录波。同时，利用#4机发变组故障录波器，对#4机6kV工作ⅣA段电流和母线电压进行录波。通过波形进行分析异步发电机并网瞬间对ⅣA段母线电压的影响程度和并网瞬间的冲击电流。（3）检查#4机主厂房6kV工作ⅣA段及二期供热A段母线电压是否正常。检查正常后逐渐将#1异步发电机转速升至3006r/min，#1异步发电机转变为发电状态。（4）待发电机正常发电后，检查相关发电机电压、电流、功率测量装置（如变送器、电能表）显示是否正确。（5）检查6kV工作ⅣA段及供热A段母线电压是否正常。（6）待#1异步发电机运转正常后，通过DCS画面监视电机线圈温度，轴瓦温度。同时就地实测发电机振动情况，并对测量数据进行记录。（7）投入异步发电机“电跳机”联锁开关。（8）发电机升负荷过程中，及时调整A前置机加热器出水温度正常。
4 异常处理
（1）前置汽轮机跳闸。前置汽轮机跳闸后，检查主汽门、调门快速关闭，转速下降；排汽电动门联锁关闭。检查发电机联跳正常，否则立即手动解列。检查高压启动油泵联启，油压正常，否则立即手动启动。前置机转速到零，投入盘车运行。根据加热器出口水温下降情况，及时开大进汽旁路调节门，维持加热器出口水温正常。#4机主厂房6kV工作ⅣA段母线电压自动回复正常值。（2）超临界机组跳闸。当超临界机组跳闸时，前置异步发电机应保护动作跳闸。应检查前置机进汽门关闭，#1异步发电机出口6465开关在跳闸位，#4机主厂房6kV工作ⅣA段及二期供热A段母线电压自动切至备用电源供电。
5 效益分析
（1）按照一台异步电动机额定功率6000kW，一个月30天时间进行计算：
发电量：W=PT=6000*24*30=4320000kWH=43.2万kWH
（2）该部分电量接入厂用电系统，与相同容量机组的廠用电进行比较，每天综合厂用电率降低2.5个百分点，降低供电煤耗7-8g/kWh，按一个月30天时间、单台超临界机组月平均完成发电量3.358亿kWh计算：
节省燃煤：T=7.5g/kWh*3358万kWh=235060kg=235.06吨
6 结论
超临界汽轮机组抽汽供热系统加装前置异步发电机，充分利用高品质蒸汽的热量进行发电，极大降低了冷源损失。该发电单元共两台超临界机组，计划安装12台前置异步发电机。预计该单元综合厂用电率、供电煤耗将会达到一个新高度。
参考文献：
[1]江苏航天动力机电有限公司.异步电动机说明书[S].
[2]华北电力大学（北京）动力工程系.汽轮机设备及运行[M].
[3]上海汽轮机厂有限公司.670MW超临界汽轮机说明书[S].
[4]华电潍坊发电有限公司.二期供热工程[M].
作者简介：刘尊平（1974-），男，本科，工程师，值长，主要从事火电厂集控运行工作。
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