用于测试燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置的超速保护装置的方法

摘要

本发明涉及一种用于测试燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置(1)的超速保护装置的方法，其中在测试运行期间，电负载首先连接在发电机(4)上并且在测试时刻进行甩负载并且能够达到触发极限值，由此触发超速保护装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试燃气和蒸汽轮机联合循环(GuD)单轴装 置的超速保护装置的方法，其中在测试运行期间，燃气轮机和蒸汽轮机 以测试转速运行，其中发电机在连接负载的情况下运行，并且在测试运 行期间，进行甩负载。

背景技术

为了燃气和蒸汽轮机装置的可靠的运行，需要确定并且监控转速。 通常，燃气和蒸汽轮机发电厂的转速处于50Hz或60Hz的恒定的频率 下。可能能够发生的是，超过所述转速，这能够称作为超速。如果所述 超速超过临界值，那么应当通过采取措施并且防止转速继续升高的方式 实现保护机制。通常，在此关断对蒸汽轮机的蒸汽输送并且关断对燃气 轮机的燃料输送。因此，在该情况下，在燃气轮机之后切断蒸汽轮机。

EP2372482A2公开了用于测试涡轮机的超速保护系统的一种系 统和一种方法。

在DE29908581U1中讨论一种用于在甩负载时检查涡轮机的运行 可靠性的设备。

FR2947300A1公开了一种用于测试涡轮机的方法。

迄今为止，能够通过将用于超速保护装置的触发极限值设置为相对 于运行转速较小的转速的方式来检查用于蒸汽和燃气轮机装置的超速 保护装置的测试机制。在测试运行中，能够超过所述较小的测试转速并 且检查，超速保护装置是否起作用。

当然，值得期望的是，也借助原始触发极限值来执行所述测试运行。 这表示，对超速保护装置的检查应从运行转速起进行。这同样在下述方 面是值得期望的：在特定国家，法规对应借助原始触发极限值来实现的 这种超速保护装置进行规定。在单轴装置中能够通过考虑允许的设计参 数仅对于燃气和蒸汽轮机共同地执行这种检查。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于测试燃气和蒸汽轮机联合循环单 轴装置的方法，其中能够从运行转速起执行超速保护装置测试。

该目的通过用于测试燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置的超速保 护装置的方法来实现，其中在测试运行期间，燃气轮机和蒸汽轮机以测 试转速运行，其中发电机在连接有负载的情况下运行，其中在测试运行 期间进行甩负载，其中蒸汽轮机的转速升高并且在达到蒸汽轮机(DT) 触发极限值时触发蒸汽轮机超速保护装置。

因此，本发明的主要思想是，蒸汽和燃气轮机以对应于50Hz或60Hz 的运行转速的测试转速驱动发电机，其中在发电机上设置有电负载。所 述电负载引起燃气和蒸汽轮机的转子的转矩升高。通过甩负载，即突然 关断电负载，在燃气和蒸汽轮机转子上的转矩的反作用发生改变，这引 起，转速或多或少地突然升高，因为由于系统的惯性对燃气轮机的燃料 输送和蒸汽输送的调节是不充分的。

因此，通过甩负载，蒸汽轮机的和必要地燃气轮机的转速升高，并 且应在达到蒸汽轮机触发极限值时触发蒸汽轮机超速保护装置。

有利的改进方案在从属权利要求中给出。

在第一有利的改进方案中，蒸汽轮机首先达到蒸汽轮机触发极限 值，其中触发蒸汽轮机超速保护装置，并且随后燃气轮机达到燃气轮机 (GT)极限值，其中在达到燃气轮机极限值之后触发燃气轮机超速保 护装置。因此，在该有利的改进方案中，必须依次实现两个触发条件， 以便首先触发蒸汽轮机的超速保护装置并且随后触发燃气轮机的超速 保护装置。必须首先达到蒸汽轮机触发极限值并且随后达到燃气轮机极 限值。

在另一个有利的改进方案中，蒸汽轮机在测试运行中处于完全热透 的状态下。这表示，在测试运行中理想地达到蒸汽轮机的运行参数并且 在急速运行中不需要考虑暂时的效应。

在一个有利的改进方案中，蒸汽轮机在测试运行中以较小的功率运 行。

在另一个有利的改进方案中，蒸汽轮机在测试运行中以恒定的排气 温度运行。

在另一个有利的改进方案中，在触发蒸汽轮机超速保护装置和甩负 载之间经过时间t_触发，并且适用的是t_触发＜t_max，其中如果t_触发＞t_max而 且还未触发蒸汽轮机超速保护装置，那么切断蒸汽轮机。

附图说明

下面，详细描述本发明的实施例。附图以示意的方式示出：

图1示出燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置的示意概览图；

图2示出在甩负载之后的转速曲线变化。

具体实施方式

图1示出燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置1。所述燃气和蒸汽轮 机联合循环单轴装置1包括蒸汽轮机2、燃气轮机3和发电机4，所述 蒸汽轮机、燃气轮机和发电机经由共同的轴5以传递转矩的方式彼此连 接。在燃气轮机3和发电机4之间设置有联接器6，借助所述联接器能 够中断转矩传递。

在发电机4的输出端7上经由开关8连接有电消耗器9或电负载9。 在图1中示出处于闭合状态的开关8。

图2示出燃气轮机的转速变化曲线(n_GT)和蒸汽轮机的转速变化 曲线(n_DT)。在图2中示出的转速变化曲线示出在联接器6闭合的情况 下燃气轮机3的和蒸汽轮机2的转速变化曲线。首先，燃气轮机3和蒸 汽轮机2以3000转每分钟的恒定转速运行。在时刻t＝t_甩负载，电消耗器 9经由开关8与发电机4断开。结果是，燃气轮机的转速(n_GT)和蒸汽 轮机的转速(n_DT)暂时升高并且如果达到触发极限值，那么切断蒸汽 轮机2、3，这引起转速的大幅的下降，如在图2中可见的那样。

急速的超速保护装置必须以超速保护装置的相对于正常运行不变 的触发极限值进行。在测试期间，燃气轮机3和蒸汽轮机2以限定的方 式加速至相关的超速保护装置的触发极限值。超速保护装置在超过触发 极限值的情况下必须关闭燃气轮机3的和蒸汽轮机2的相应的传动机构 进而防止临界的超速。急速的超速保护装置测试在功能可靠性范畴中不 是对保护的真正的要求，因为调节器以限定的动力接近相应的触发极限 值并且不造成临界的超速。

在燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置1中，燃气轮机3和蒸汽轮机 2分别配设有单独的超速保护装置。由于在单轴装置中在燃气轮机3和 蒸汽轮机2之间的机械联接器6，蒸汽轮机2的转速不能够高于燃气轮 机3的转速。此外，必须由燃气轮机3提供用于蒸汽轮机2的急速的超 速测试的足够的锅炉输出效率。因此，蒸汽轮机2的超速测试不能够与 燃气轮机3无关地进行。用于测试燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置1 的超速保护装置的方法如下进行：在测试运行期间，燃气轮机3和蒸汽 轮机2以测试转速运行，所述测试转速等于3000转每分钟的运行转速。 发电机4在连接有负载9的情况下运行，其中在测试运行期间，在时刻 t_甩负载进行甩负载，由此蒸汽轮机2的和燃气轮机3的转速升高并且在达 到蒸汽轮机触发极限值时触发蒸汽轮机转速保护装置并且在达到燃气 轮机触发极限值时触发燃气轮机超速保护装置。结果是，蒸汽轮机2的 和燃气轮机3的转速降低。

惯性矩或启动时间常数影响在甩负载之后的燃气轮机3的和蒸汽轮 机2的动力性能。启动时间常数的比例对触发极限值的选择具有影响。

在燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置1中，甩负载自动地引起蒸汽 轮机2的快速关闭。因此，在没有降低装置可用性的情况下，蒸汽轮机 超速保护装置的触发极限值也能够设定为略大于最大的电网频率(例如 61.5Hz)的值(例如为104％)。最大允许的电网频率和蒸汽轮机超速保 护装置的触发极限值之间的间隔选择成，使得在运行期间不出现不期望 的切断。

另一个边界条件是，蒸汽轮机超速保护装置的触发极限值不大于燃 气轮机超速保护装置的触发极限值。

燃气轮机超速保护装置的触发极限值必须设定为大于在甩负载之 后的最大转速并且小于临界的超速的值。必须进行触发极限值的选择， 使得蒸汽轮机2在燃气轮机3之前达到触发极限值。

燃气和蒸汽轮机联合循环单轴装置1的燃气轮机3和蒸汽轮机2的 控制技术扩展成，使得安装用于激活急速的超速测试的开关。在最大可 设定的时间间隔之后自动地禁用所述功能，以便保护蒸汽轮机2免于与 过冷的蒸汽接触。在蒸汽温度在测试期间保持在允许的范围中的边界条 件下，必须根据急速的超速保护装置测试的持续时间来选择最大的时间 间隔。方法的特征在于以下内容：根据开关，在燃气轮机3中首先阻止 甩负载识别并且引起发电机4的开关8的自动化的、例如时间延迟的断 开。在蒸汽轮机2中，根据开关，首先将转速调节器理论值设定为略大 于蒸汽轮机超速保护装置的触发极限值的值，所述值例如能够为105％， 其中调节器应以限定的加速度接近极限值。加速度的大小影响测试持续 时间。之后，禁用边界频率影响并且随后抑制燃气轮机火力对蒸汽轮机 调节器的影响。在此，必须随后必要时在联接干扰时在超速测试的持续 时间中调节总快速关闭机制，所述总快速关闭机制仅在燃气轮机3在达 到触发极限值之前通过所述总快速关闭机制切断的情况下是必要的。

如果蒸汽轮机2完全热透并且运行长于5个小时，那么进行用于测 试燃气和蒸汽轮机单轴装置1的方法。燃气轮机3以尽可能小的功率和 恒定的排气温度运行，这通过IGV进口导叶点反映。通过以控制技术 操作开关，激活超速测试。在激活超速测试的情况下，自动地进行必要 的切换，并且稍微延迟地进行开关8的自动的断开。随后，燃气轮机3 和蒸汽轮机2以限定的方式接近触发极限值。蒸汽轮机2首先达到其触 发极限值，在此之后不久燃气轮机3达到其触发极限值。这整个过程不 允许超过特定的要设定的时间，因为蒸汽之后不允许地变冷。因此，急 速的超速测试器的功能自主地自动地在能够设定的几秒之后被禁用，由 此引起蒸汽轮机被切断。