火力发电厂应急保安柴油机动静负荷间隔投入选型方法

摘要

本发明公开了火力发电厂应急保安柴油机动静负荷间隔投入选型方法，包括：根据交流保安负荷的容量将交流保安负荷分成若干批次，每批中为静止负荷或旋转负荷；静止负荷和旋转负荷分别间隔投入；根据各交流保安负荷的投入批次进行计算得到计算负荷容量，根据交流保安负荷的计算负荷，选择发电机容量；在选择发电机容量以后，对柴油机的输出功率进行复核，根据复核结果，选择最终容量的柴油发电机组。本发明将每一批保安负荷中静止和旋转负荷分开，区别对待，间隔投入运行，使得限制柴油机容量选择的首次加载能力得到控制，合理的选择柴油机容量，同时增加交流保安负荷投入的批次，减少对柴油发电机的冲击，有利于设备运行。

说明书

技术领域

本发明涉及柴油机容量选择技术领域，特别是涉及火力发电厂应急保安柴油机动静负荷间隔投入选型方法。

背景技术

目前国内火电工程设计中，交流保安负荷大多采用分三批投入的方式，同一批负荷中既有旋转负荷又有静止负荷。

火力发电厂交流保安负荷主要涉及到三大主机的部分辅机以及汽水系统、制粉系统、烟风系统、脱硫系统的部分辅机，此外还有少量的热工自动化阀门、热工控制电源、消防系统部分低压负荷以及电气专业自身的蓄电池充电装置、UPS电源、应急照明、障碍照明、柴油发电机自用电等。

在全厂停电事故中，为避免造成主机大轴弯曲、轴瓦磨损等重大设备损坏事故或危及人身安全，必须对这些负荷继续供电，按照规程要求，交流保安电源应采用快速起动的柴油发电机组，允许的起动时间一般不超过15～20s，快的在10s左右。

在工程设计时，由于对交流保安负荷的特性、对交流保安负荷的界定、对交流保安的投入等缺乏深入的研究，导致柴油发电机组容量选择偏大、扩大交流保安负荷供电范围、交流保安负荷投入时间不合理等问题经常出现，如何优化火电厂交流保安负荷投入成为工程中一个需要解决的问题。

综上所述，现有技术中对于柴油发电机组容量选择的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了火力发电厂应急保安柴油机动静负荷间隔投入选型方法，通过对交流保安负荷的特性进行分析，结合工艺要求，提出了增加负荷投入批次、旋转负荷和静止负荷间隔投入的方法，以此降低柴油发电机选型的容量，减小负荷投入对柴油发电机的冲击，具有实际的经济效益。

火力发电厂应急保安柴油机动静负荷间隔投入选型方法，包括：

根据交流保安负荷的运行方式将保安负荷中静止负荷和旋转负荷分类；

根据交流保安负荷的容量将交流保安负荷分成若干批次，每批中为静止负荷或旋转负荷；

根据交流保安负荷投入条件合理确定投入时间，静止负荷和旋转负荷分别间隔投入；

柴油发电机起动成功立即投入的负荷为首批加载，每批负荷投入时相差的时间为设定的间隔时间；

根据各交流保安负荷的投入批次进行计算得到计算负荷容量，根据交流保安负荷的计算负荷，选择发电机容量；

在选择发电机容量以后，对柴油机的输出功率进行复核，根据复核结果，选择最终容量的柴油发电机组。

进一步的，火力发电厂交流保安负荷包括汽机MCC及锅炉MCC，投入批次共分八批，根据汽机MCC及锅炉MCC负荷容量之和减去重复容量所得的交流保安负荷之和得到计算负荷，根据计算负荷来计算负荷的有功功率。

进一步的，火力发电厂交流保安负荷的汽机MCC负荷包括：顶轴油泵、主机交流润滑油泵、发电机主密封油泵、汽动给水泵盘车电机、汽动给水泵交流润滑油泵、主厂房电动卷帘门、汽机电动门配电箱、汽机热工控制电源、主厂房控制蓄电池充电、主厂房动力蓄电池充电、主厂房UPS电源、主厂房应急照明电源、冷却塔障碍照明。

进一步的，火力发电厂交流保安负荷的锅炉MCC负荷包括：送风机交流润滑油泵、引风机交流润滑油泵、一次风机交流润滑油泵、磨煤机交流润滑油泵、回转式空预器辅助电机、火检冷却风机、等离子点火冷却水泵、电梯、停机冷却水泵、消防稳压泵、低压CO2压缩制冷机、CO2惰化装置控制电源、IG541气体消防电源、脱硫系统工艺水泵、锅炉电动门配电箱、锅炉热工控制电源、脱硫系统蓄电池充电、脱硫系统UPS电源、柴油发电机房轴流风机、油箱间轴流风机、柴油发电机自用电、主厂房应急照明电源、烟囱障碍照明。

进一步的，根据交流保安负荷的计算结果，选择发电机容量：

S_e≥S_c

S_e---发电机的额定容量(kVA)；S_c---计算负荷(kVA)；K_q---最大电动机的起动电流倍数；P_Dm---最大电动机的额定功率(kW)；K---换算系数。

进一步的，在选择发电机容量以后，还需要对柴油机的输出功率进行复核:

对持续1h运行状态下输出功率进行校验，要求发电机的额定容量应大于等于持续1h运行状态下柴油机输出功率；

对柴油机的首次加载能力进行校验，要求

P_x---发电机的额定容量(kVA)；K_Q---起动负荷的电流倍数；---起动负荷的功率因数；ΣP”_eD–初始投入的保安负荷额定功率之和(kW)；ΣP”_eB–初始投入的保安负荷额定功率之和(kW)；

根据复核结果，选择相应容量的柴油发电机组。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明根据火力发电厂交流保安负荷的实际运行特点，提出了将每一批保安负荷中静止和旋转负荷分开，区别对待，间隔投入运行，使得限制柴油机容量选择的首次加载能力得到控制，合理的选择柴油机容量，同时增加交流保安负荷投入的批次，减少对柴油发电机的冲击，有利于设备运行。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在柴油发电机组容量选择偏大的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了火力发电厂应急保安柴油机动静负荷间隔投入选型方法。

对于交流保安负荷而言，在机组正常运行期间和事故停机过程中由于其电源引接的不同，导致每个负荷的运行方式可能会有所不同。如顶轴油泵和盘车装置，对厂用电系统可视为不经常连续运行，但对柴油发电机应视为经常连续运行；部分辅机如三大风机、磨煤机等的交流润滑油泵对厂用电系统应为经常连续运行，但对柴油发电机则根据设备选型及厂家不同而运行时间长短不一，属于经常连续或经常短时运行；回转式空气预热器正常运行时依靠主电机驱动，而全厂停电或机组失去厂用电而事故停机时依靠辅助电机驱动；停机冷却水泵对厂用电系统可视为不经常连续运行，但对柴油发电机应视为经常连续运行等等。对运行方式的判断直接影响负荷计算的大小，进而影响柴油发电机容量的选择。

为了选择合理的柴油发电机容量，在实际工程设计中机组的交流保安负荷一般不会一次性全部投入，而是结合生产工艺要求分批次投入负荷，目前国内工程大多采用分三批或分四批投入。柴油发电机起动成功立即投入的负荷为首批加载，间隔15s投入第二批负荷，再间隔15s投入第三批负荷。具体投入批次及计算详见见表1-1～1-3。

本发明专利根据火力发电厂交流保安负荷的实际运行特点，提出了将每一批保安负荷中静止和旋转负荷分开，区别对待，间隔投入运行，使得限制柴油机容量选择的首次加载能力得到控制，合理的选择柴油机容量，同时增加交流保安负荷投入的批次，减少对柴油发电机的冲击，有利于设备运行。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本申请的技术方案。

以国内某百万千瓦机组为例，按照分三批投入进行计算。该工程汽轮发电机均为上海制造，盘车采用液压驱动，主机、小机以及发电机密封系统均配有直流事故油泵。

根据工艺专业所提负荷清单，结合各负荷的投入批次进行计算，得到#1机组计算负荷如表1-1～1-3所示。

根据交流保安负荷的计算结果，选择发电机容量：

S_e≥S_c＝949kVA

S_e---发电机的额定容量(kVA)；S_c---计算负荷(kVA)；K_q---最大电动机的起动电流倍数；P_Dm---最大电动机的额定功率(kW)；K---换算系数。

应选择额定容量为1250kVA(1000kW)的发电机。

在选择发电机容量以后，还需要对柴油机的输出功率进行复核:

对持续1h运行状态下输出功率进行校验，得P_x≥889kW；

对柴油机的首次加载能力进行校验，要求得到P_x≥1584kW。

P_x---发电机的额定容量(kVA)；K_Q---起动负荷的电流倍数；---起动负荷的功率因数；ΣP”_eD–初始投入的保安负荷额定功率之和(kW)；ΣP”_eB–初始投入的保安负荷额定功率之和(kW)。

根据复核结果，应选择1600kW(2000kVA)的柴油发电机组。

通过以上柴油发电机容量选择以及校验的结果可以看出，柴油机首次加载能力是影响柴油发电机容量选择的控制条件。

投入策略优化：火电厂交流保安负荷目前普遍采用分批投入的策略，目前是分三批，但通过对交流保安负荷的特性分析，投入策略还存在一些问题，可进一步优化。

一是部分负荷按批次投入的时间与实际运行所要求的投入时间相差较大，导致负荷因不满足联锁条件无法投入或电动机空转，如顶轴油泵一般和汽轮发电机转速有联锁，只有在转速下降到某一定值时才能投入，过早则投不上，盘车只有当汽轮发电机的转速降到与其额定转速相同时，齿轮才能啮合，然后带动汽轮发电机盘车，否则将持续空转，对安全停机不起任何作用。为了减少柴油发电机的负担，应按照交流保安负荷投入条件合理确定投入时间，避免过早投入。

二是有时部分负荷的投入批次不尽合理，尤其是部分静止负荷，如蓄电池充电装置、UPS电源等由于蓄电池设计考虑了1h的放电时间，晚投入十几或者几十秒对事故停机的安全性不会造成任何危害，因此放在第二批或第三批投入甚至更晚一点不会存在任何问题。有的工程由于未考虑适当的操作手段，将蓄电池充电装置、UPS电源作为首批加载负荷考率，可能会造成柴油发电机容量选择偏大，既增加了投资，又加重了对柴油发电机的冲击，从而缩短柴油发电机的寿命。

三是首批加载负荷过于集中，造成首次加载能力成为选择柴油发电机组额定容量的控制条件。

因此，根据负荷特点，提出了分八批，重要的是动静负荷分别间隔投入的策略，对柴油机选型取得了较好的效果。如表2-1至表2-3所示。

由上可知，增加交流保安负荷投入的批次，将旋转负荷和静止负荷间隔投入，既能够满足工艺要求，又可以降低柴油发电机的容量，减少对柴油发电机的冲击。

表1-1#1机汽机保安MCC负荷计算

表1-2#1机锅炉保安MCC负荷计算

表1-3#1机保安MCC负荷计算

表2-1#1机汽机保安MCC投入批次及负荷计算

表2-2#1机锅炉保安MCC投入批次及负荷计算

表2-3#1机保安MCC投入批次及负荷计算

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。