Vibration of 1000-MW Ultra-Supercritical Turbine-Generator Unit with Simens Technology

The layout features of unit shafting and their effects on vibration, as well as evaluation criteria, were introduced for a 1000-MW ultra-supercritical turbine-generator unit with Simens technology. Based on vibration diagnosis and treatment for more than 10 units, some typical vibration faults were summarized, such as the vibration fluctuation of the high pressure (HP) rotor, abnormal vibration increases of the No.3 bearing pedestal and large vibration of the exciter rotor during its critical speed range. The vibration characteristics and the causes of faults and countermeasures were analyzed. Three applications for further illustration were given. The vibration fault identification method, control measures, and applications can provide a reference for vibration diagnoses and treatment of same type units.

中国1000MW等级火力发电机组可靠性分析

对2012—2016年1 000 MW等级燃煤火电机组非计划停运次数及持续时间进行了统计与分析。该等级机组共发生非计划停运166次,累计非停时间9 440.22 h。其中因锅炉及其辅助设备所导致的非计划停运次数达到78次,累计非停时间为5 409.22 h,占总非停时间的57.30%;因汽轮机系统导致的非计划停运次数为42次,累计非停时间3 060.85 h,占总非停时间的32.42%。通过对锅炉、汽轮机等系统非计划停运技术与责任原因的分析,找出了影响火电机组可靠性的相对薄弱环节,为加强对机组可靠性薄弱部位的日常维护管理提供了参考和依据。

1000MW火电机组初参数变工况的能耗敏感度分析

以火电机组能耗敏感度定义为基础,结合汽轮机变工况模型与热力系统经济性分析基本方程,进行了火电机组主汽压、主汽温、再热汽温的能耗敏感度分析。以东汽1 000 MW机组为研究对象,采用Mathcad软件编程,计算出机组不同负荷下初参数变工况时机组煤耗的变化量以及初参数的能耗敏感度。总结得到机组初参数能耗敏感度的强弱顺序,及各初参数能耗敏感度随机组负荷改变的变化规律,对1 000 MW火电机组的运行优化有很大的指导意义。

1000MW超超临界直接空冷机组锅炉给水泵配置方案探讨

鉴于1000MW超超临界直接空冷机组所具有的特点,锅炉给水泵配置对机组的安全和经济运行起着十分重要的作用。论述了1000MW超超临界直接空冷机组及给水泵配置的特点,结合目前国内机电产品生产情况,对5种给水泵配置方案进行了可行性分析,按照给定的上网电价和标准煤价,从初投资、年煤电综合收益等方面对其中4种方案进行了比较,对1000MW超超临界直接空冷机组给水泵配置提出了建议。

1000MW超超临界机组自启停控制技术

大容量超超临界机组自启停控制技术是近年电厂热工自动控制技术研究热点之一。针对超超临界机组自启停控制过程的特点与难点,文章提出了百万千瓦级超超临界机组自启停控制系统完整体系结构和分层控制方式方案,开发了自启停控制系统与模拟量控制系统全程控制的接口技术;优化了给水、燃料、风烟、旁路、除氧器水位等全程控制策略,实现了从点火至满负荷过程中的燃料、给水、送引风等的全过程自动控制;还实现了对主汽温控制、锅炉干/湿态转换自动控制、热态清洗控制等特殊自动控制。该方案在华能海门电厂2×1 000 MW超超临界机组成功实施,首次在国内实现了此类机组的从锅炉点火到带满负荷的全过程自动控制,这对同类机组APS系统应用具有重要的参考价值。

1 000MW二次再热示范机组降压冲管研究

二次再热是超超临界燃煤发电机组研发的关键技术。根据国电泰州电厂1 000 MW二次再热示范机组特点,提出了采用过热器、一次再热器和二次再热器分别吹扫的2阶段分段降压冲管方法。针对该冲管方案进行了冲管系统工艺设计及主要参数选定,结合实际冲管中锅炉运行状态分析了冲管过程中各主要参数特性,并详细阐述该冲管方式下锅炉运行参数的合理控制及相关注意事项,为该类型锅炉降压冲管提供了很好的借鉴和指导作用。

1000MW机组工程总体设计优化

为提高机组运行经济性和节能减排,国电谏壁发电厂2×1 000 MW超超临界机组工程在设计过程中采取了大量的优化方案,对一些传统的设计理念和运行模式有所突破,值得其他工程参考和借鉴。主要的优化方案:①在1 000 MW机组上采用国产化DCS设备;②在电力建设中采用浮运钢壳沉井方案来施工循环水泵房;③在1 000 MW机组循环水泵系统采用单元制一机四泵配置;④总平面布置在1 000 MW机组中占地面积最小;⑤对新旧煤场进行优化整合、合理优化主厂房地基处理等。工程投产后,机组性能指标总体上处于国际先进水平,部分技术和指标达到了国际领先水平。

1000 MW超超临界二次再热燃煤发电示范工程总体设计方案

为促进节能减排,建设了国电泰州电厂二期工程作为1 000 MW超超临界二次再热燃煤发电机组的示范工程。结合国内现有燃煤发电机组技术水平,在比较分析国外二次再热机组的基础上,提出了示范工程总体方案所涉及的主机参数选择、主机选型、热力系统拟定、辅机选型以及大气污染物治理方案。示范工程投运以后,2台机组供电煤耗分别为266.57 g/(kW·h)和265.75 g/(kW·h),烟尘、SO_2和NO_x的排放浓度在标准状态下分别低于5 mg/m^3、35 mg/m^3和50 mg/m^3,为中国建设更加高效和清洁的火力发电厂起到重要的参考和示范意义。

1000MW机组引风机与脱硫增压风机合并改造研究

某电厂2×1 000 MW超超临界机组锅炉引风机和脱硫系统增压风机均为2台静叶调节轴流式风机,运行电耗偏高,为降低厂用电率,拟将脱硫增压风机与引风机合并。对此,提出用1锥形管段代替脱硫增压风机本体主要部件,并对引风机进行增速增容改造的方案。该方案实施后,机组满负荷运行可使厂用电率下降0.237%,节电效果显著。

核电1000MW机组汽轮机高中压转子弯曲振动特性

以某核电1 000 MW机组HN1089型半速汽轮机为研究对象,采用高级旋转机械动力学软件ARMD,对8个支撑轴承分别进行建模计算,得到其静、动态特性参数;然后将轴系4根转子模化,并计入减震弹簧基础的影响,建立基础-可倾瓦轴承-转子的动力学模型;通过动力学计算分析获得轴系动力学特性,并通过现场实测轴系临界转速与计算值的对比验证了计算模型的准确性;基于此,计算了该高中压转子加配重时轴系的振动响应与一阶振型弯曲时的振动响应,并与同容量火电机组汽轮机转子的振动特性进行比较。结果表明:相比于同容量1 000 MW等级火电机组,核电机组汽轮机转子的加重响应敏感性仅为其1/6;核电高中压转子重心处弯曲值<0.06mm时,理论上从高中压缸的动平衡通道在转子轮毂专用加重螺孔处安装动平衡螺钉,即可满足机组运行要求,但当弯曲值超过>0.06mm后,需要揭缸检查并根据实际故障程度决定在高中压转子中部轮毂燕尾槽处加重处理或返厂维修,这将导致工期延长,给电厂带来较大经济损失。因此,建议核电机组的日常运行及启停机过程操作应更加严格规范,严防转轴发生弯曲事故。

1000MW超超临界机组FCB试验

在电网出现突发性故障时,具备机组快速甩负荷(FCB)功能的机组可快速减负荷并迅速转为带厂用电作孤岛运行,随时可恢复对外送电,大大缩短电网恢复时间。根据外高桥二期实现FCB的经验,外高桥三期1 000 MW超超临界机组在工程设计阶段就对系统设计和配置作了进一步的改进和优化,包括机组连锁方式的变化,低压旁路和除氧水箱容量的增加,再热安全门型式的改进,给水泵和所配汽轮机的优化等。介绍了在FCB时的旁路系统、高压加热器及除氧水箱等的特殊控制方式。通过全真工况的75%负荷及100%负荷FCB试验的成功,再次证明了超超临界大机组实现FCB的可行性和技术的成熟性。

1000 MW超超临界二次再热燃煤发电技术

为节约一次能源、加强环境保护、减少温室气体排放和提高机组的经济性,自主研发、自主设计、自主制造和自主建设了国电泰州电厂二期1 000 MW超超临界二次再热燃煤发电示范工程,介绍了机组总体技术方案,包括机组主机参数选择、锅炉与汽轮机研发,系统优化与节能减排集成,自动控制系统研究。机组投产后发电效率分别高达47.81%、47.95%,机组供电煤耗分别达到266.57 g/(kW·h)、265.75 g/(kW·h),烟尘、SO_2、NO_x排放浓度在标准状态下分别低于5 mg/m^3、35 mg/m^3、50 mg/m^3,达到并优于超低排放要求。示范工程的成功投产和稳定运行为中国开发更高参数、更高效率、更为清洁的燃煤发电技术奠定了基础,为建设同类机组积累了宝贵的经验,大幅提高了中国燃煤发电技术的国际竞争力。

1000 MW二次再热超超临界机组分散控制系统关键技术研究及应用

在分析二次再热机组控制难点的基础上,介绍了1 000 MW二次再热超超临界机组国产自主化分散控制系统关键技术的研发,包括机组分散控制系统的设计及技术特点,机组协调控制技术,汽温控制技术,旁路控制技术及机组自启停(APS)控制技术。示范工程的应用表明,该分散控制系统性能稳定可靠,各项性能指标达到或优于设计值,机组实现了启停全程控制自动化。

核电1000MW等级半转速汽轮机热力性能简析

介绍了核电1 000MW等级半转速汽轮机的主要结构及热力性能等,并与目前国内已投产的相同容量等级的核电全转速汽轮机的热力性能进行对比。结果表明,对于同等级汽轮机半转速比全转速的结构紧凑、热力性能提升约8.0%;半转速汽轮机的经济性及安全性均优于全转速汽轮机。

国电泰州电厂2×1000 MW二次再热机组NO_x、SO_2超低排放技术应用

为使烟气中NO_x、SO_2排放达到超低水平,国电泰州电厂二期2×1 000 MW超超临界二次再热燃煤发电机组SCR脱硝系统采用了驻窝混合技术,烟气脱硫采用了单塔双循环湿法脱硫技术。简介驻窝混合技术机理和单塔双循环脱硫技术原理,介绍国电泰州电厂1 000 MW机组烟气脱硝脱硫设计方案及实施效果。实践结果表明,国电泰州电厂1 000 MW机组采用上述2项技术后,烟气中NO_x和SO_2实现了超低排放,NO_x和SO_2脱除效率分别达到90.3%和99.6%,其排放质量浓度分别为31 mg/m^3和15 mg/m^3,远低于国家超低排放限值,且优于燃气轮机排放水平。

超超临界1000MW机组设置外置蒸汽冷却器的热经济性分析

针对某超超临界1 000MW机组,提出了采用串联外置式蒸汽冷却器利用第3级抽汽过热度提高锅炉给水温度的方案。基于热力系统矩阵分析法,对该方案进行了热经济性分析。分析表明,设置外置式蒸汽冷却器可提高锅炉给水温度4.9℃,汽轮机绝对内效率相对设置前提高了0.24%,降低发电标准煤耗率约0.65g/(kW.h),经济效益显著。

1000MW机组神华煤掺烧霍林河褐煤的试验研究

在某电厂1 000MW机组上进行了神华煤与霍林河褐煤掺烧试验,研究了褐煤掺烧比例对磨煤机最大出力、机组最大出力和机组性能的影响,在最佳褐煤掺烧比例下进行了燃烧优化试验并提出了掺烧褐煤后产生的问题及解决措施.结果表明:随着褐煤掺烧比例的增大,磨煤机最大出力逐渐降低;当褐煤掺烧比例大于40%时,机组最大出力将受到明显影响;在目前设备条件下,褐煤最佳掺烧比例为30%.在最佳褐煤掺烧比例下,额定负荷时省煤器最佳出口氧量偏置为+0.4,最佳燃尽风挡板开度偏置为-10%.通过燃烧调整,基本上解决了掺烧褐煤后炉膛结焦问题,锅炉效率提高了0.07%,NOx排放质量浓度为293.2mg/m3.

1000 MW超超临界二次再热机组调试管理研究

二次再热机组国内运行经验较少,调试经验更为匮乏。为规范二次再热机组调试管理流程,提高二次再热机组调试能力,结合1 000 MW超超临界二次再热工程,对二次再热机组的调试管理工作进行研究、探讨,主要针对机组分系统调试及整套启动调试管理,从项目策划、安健环控制、质量控制及进度控制等方面进行了详尽的阐述,明确了调试管理工作要点,对于安全、优质、高效的开展同类型机组的调试组织管理工作有一定的借鉴意义。

1000 MW二次再热火电机组主蒸汽温度控制策略及工程应用

以具有时变特性、大惯性和非线性的二次再热机组蒸汽温度受控对象为背景,结合超超临界直流锅炉特性,分析了过热器出口主蒸汽温度的变化机理,提出了基于改进型Smith预估补偿器实现的喷水减温控制系统。结合某1 000 MW超超临界二次再热塔式锅炉,给出了控制策略的设计要点。实践证明,该系统能有效解决超超临界二次再热机组主蒸汽温度控制的大延迟和大惯性问题,提高主蒸汽温度的动态控制品质,同时降低调试难度。

1000MW火电机组协调控制策略优化

介绍了1 000 MW超超临界直流炉的控制特点,分析了某电厂1 000 MW火电机组投产后协调控制系统存在的问题,针对变负荷工况下机组主蒸汽压力经常超压、欠压以及锅炉管壁超温的问题提出了控制系统优化策略,从锅炉主控回路、给水控制回路、燃料控制回路等方面进行了控制策略优化和控制参数优化;对锅炉滑压曲线进行了经济优化,最大限度地减少主汽门节流损失,以提高机组经济性,并对实施效果进行了分析和总结。