[实用新型]一种可在宽负荷区间内高效运行的汽轮发电机组系统

说明书

本实用新型公开了一种可在宽负荷区间内高效运行的汽轮发电机组系统，解决传统的汽轮发电机组低负荷运行时，发电热耗率高和安全性差的问题；当汽轮发电机组整体的发电负荷，小于或等于主机组的额定发电负荷时，关闭中低压缸副导汽管上的进汽调节阀，断路器断开，副机组低压缸停止进汽和发电，副机组转为备用或停机状态；由于副机组的退出，汽轮机中压缸的排汽将全部流经汽轮机主低压缸排出，这样汽轮机主低压缸排汽端容积流量可恢复至接近额定工况的水平，避免了汽轮机主低压缸效率的过多衰减，整套系统发电热耗率升高的趋势将明显缓解，主低压缸排汽温度上升、叶片振动幅度和动应力增大等问题都被遏制和改善。

技术领域

本实用新型涉及一种汽轮发电机组系统，特别涉及一种在宽负荷区间均能高效、安全运行的双低压缸分轴驱动双发电机的汽轮发电机组系统。

背景技术

现有的汽轮发电机组，采用单轴型式，即，汽轮机的高压缸、中压缸、低压缸和发电机是同轴布置的，并且是以100%发电负荷为额定工况设计制造的；当电网要求汽轮发电机组深度调峰时，随着发电负荷的降低，汽轮发电机组的实际运行工况会偏离额定工况越来越多，汽轮发电机组的热耗率也会逐步增大；发电负荷越低，汽轮发电机组的热耗率增加得就越多，在30%额定负荷左右，汽轮机低压缸末级叶片的动应力会快速增加；在更低负荷时，还会发生叶片颤振、排汽超温和叶根水蚀等危及安全运行的问题，导致运行的安全性和经济性都很差；在当前国内新能源发电日渐增多的电网体系中，日间由于光伏的发电量较多，火电厂的汽轮发电机组是以低发电负荷深度调峰运行方式为主，但在日出前和日落后的两段时间内，由于光伏停止发电，此时，又需要火电厂的汽轮发电机组以高发电负荷形式运行；传统的汽轮发电机组系统，受限于自身的性能特点和电网的运行特性，在低负荷运行时，往往只能牺牲一部分运行的经济性和安全性，来换取调峰运行的灵活性。

在汽轮发电机组的实际运行中，75%额定负荷及以上，基本都是汽轮发电机组较经济的高效运行区间；汽轮发电机组在50%额定负荷及以上基本都不存在低压缸叶片超温、水蚀、颤振的安全性问题；低压缸若被停运后，再次启动至少需经历盘车、冲转、暖缸等操作程序，耗时长，响应电网快速升负荷要求的能力差，低压缸的频繁冷热交替变化会加速调峰低压缸的寿命损耗，频繁进行复杂的启停操作也会增加安全风险。

发明内容

本实用新型提供了一种可在宽负荷区间内高效运行的汽轮发电机组系统，在保持传统汽轮发电机组高负荷运行经济性和安全性的前提下，如何解决其低负荷运行时，经济性和安全性差的技术问题。

本实用新型是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本实用新型在研究了大量汽轮发电机组在20-85%发电负荷区间的热力特性资料，并经计算分析后，发现：汽轮发电机组低发电负荷运行时，汽轮机高压缸缸效率、中压缸缸效率，以及发电机效率的衰减均很小；造成汽轮发电机组发电热耗率大幅上升的最主要因素，除了锅炉新蒸汽参数下降之外，最主要的是低压缸缸效率随着发电负荷的下降，而出现大幅衰减；进一步的数据分析显示，在其他边界条件相同时，汽轮发电机组的发电负荷越低，低压缸排汽的容积流量越小；而低压缸排汽的容积流量相对额定工况偏离越多，低压缸的缸效率衰减就越大；例如：某1000MW汽轮发电机组，额定工况时的低压缸缸效率为90%；75%额定负荷时的低压缸排汽容积流量约为额定工况流量的81%，低压缸的缸效率90%；50%额定负荷时的低压缸排汽容积流量约为额定工况流量的60%，低压缸的缸效率87%；40%额定负荷时的低压缸排汽容积流量约为额定工况流量的52%，低压缸的缸效率82%；30%额定负荷时的低压缸排汽容积流量约为额定工况流量的45%，低压缸的缸效率80%；当低压缸排汽的容积流量随着汽轮发电机组发电负荷降至30%以下时，低压缸的缸效率、排汽温度、低压缸末级叶片的振动值和动应力，将进一步恶化，直至触发机组运行报警，甚至出现非正常停机事故。