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發電廠機組功率低頻振盪故障分析

事件經過

2017年某月17日上午07:29:37, 某電廠1號機組(額定容量330MW)並網發電。 在機組升負荷過程中, 於08:52:35出現增幅低頻振盪, 08:54:52達到振盪最大幅度;隨後振幅逐步減小, 直至09:01:37振盪消失。 振盪頻率約為0.3Hz, 最大振盪峰穀值約32MW。 有功功率波動如圖1、圖2 所示。

圖 1 機組功率低頻振盪波形

圖 2 機組功率低頻振盪相關曲線

該功率振盪時間段內, 該機組運行正常, 出力約217MW。 在功率振盪過程中, 該廠出線上有功功率均有明顯波動,

在機組功率振盪幅度最大的時間段08:52:35~08:56:36內最為明顯;當機組振盪衰減到逐步消失, 出線上的功率振盪也同步衰減。

2原因分析

8:45該機組單閥方式運行, 機組處於DEH功率回路閉環控制, 升負荷過程中, 主汽壓力約7.819MPa, 負荷107MW, 流量指令94.4%。 調取DEH組態, 功率回路PI參數為Kp=0.3, Ti=6.0(與機組檢修前一致);同時, DEH模擬表明, 該PI參數具有較寬的穩定適用範圍。 因此, 本次功率振盪基本可以排除是由於功率回路PI參數不合理引起的強迫振盪。

8:52該機組負荷升至140MW, 主汽壓力升至9.7MPa, 流量指令升至94.94%, 此時機組功率開始振盪並擴散放大, 期間功率擺動幅度約為20MW。

檢查DEH中的單閥流量函數設置, 擬合曲線如圖3所示, 該閥門流量函數在流量指令90.6%~97.7%之間存在拐點區(即區域內函數曲線斜率變化最劇烈的區域)。

流量指令在90.6%~94.1%的區間內函數曲線斜率為0.9652, 而94.1%~97.68%的區間內為2.4。 振盪發生時閥門流量指令約為94.94%, 正處於曲線中斜率較大的區間(94.1~97.68%)內。

圖3 組態中設置的單閥方式下閥門流量特性曲線

利用DCS歷史資料粗略擬合單閥方式下的實際閥門流量特性曲線,

如圖4所示。

圖4 蒸汽流量與流量指令曲線

由圖4可知, 閥門流量特性曲線的局部斜率隨流量指令增大而增大, 當流量指令在94.1~97.68%的區間內時, 曲線斜率約為4.8, 達到最大值, 這意味著在此區域內調節作用被放到最大, 功率控制的穩定裕度最小,

因此該區域是閥門流量特性最易引起功率振盪的區域。

3結論與建議

(1)功率振盪發生時流量指令處於閥門流量函數的拐點, 此區域內閥門流量特性曲線的調節作用最強, 是導致本次功率震盪的直接原因。

(2)本次開機前, 該機組進行了機組大修, 汽輪機進行了揭缸, 汽輪機調節閥進行了解體檢修。 這可能導致汽輪機閥門流量特性發生變化。 建議進行汽輪機閥門流量特性試驗, 根據試驗資料重新擬定符合實際的閥門流量特性曲線, 以避免機組發生由閥門流量特性引起的功率振盪。

(3)在重新進行閥門流量特性試驗之前, 建議機組適當提高主汽壓力運行, 將閥門流量總指令控制在94%以下。

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