燃?xì)廨啓C(jī)尖峰負(fù)荷運(yùn)行

尖峰負(fù)荷運(yùn)行方式由于頻繁的啟停，機(jī)組金屬部件要經(jīng)常受到劇烈的溫度變化和因此產(chǎn)生的交變熱應(yīng)力，因而會(huì)導(dǎo)致部件的低周疲勞損耗，縮短機(jī)組的使用年限。對(duì)于實(shí)行尖峰負(fù)荷運(yùn)行方式的機(jī)組，除需考慮壽命損耗外，還會(huì)遇到其他問(wèn)題。

（1）熱應(yīng)力引起的疲勞損傷

尖峰負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組停機(jī)時(shí)，都盡可能保持較高的金屬溫度，在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)汽溫度如不能合理匹配或在啟動(dòng)過(guò)程中金屬部件溫升過(guò)快，都會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞損傷。為了盡可能減少疲勞損傷，需要在運(yùn)行上采取相應(yīng)的措施。

（2）上下缸溫差過(guò)大引起的熱變形

由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，汽缸往往在停機(jī)后下缸冷卻快于上缸，產(chǎn)生過(guò)大的上下缸溫差，引起汽缸的熱變形使徑向間隙變小，嚴(yán)重地制約了機(jī)組啟停的機(jī)動(dòng)性。

（3）啟停過(guò)程中的脹差控制

在機(jī)組啟停的過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)脹差過(guò)大的問(wèn)題，直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全。因此要掌握脹差的變化特點(diǎn)，并采取措施將脹差控制在合理范圍內(nèi)，增強(qiáng)機(jī)組調(diào)峰的適應(yīng)性。

為了盡可能減少疲勞損傷，需要在運(yùn)行上采取以下相應(yīng)的措施：

（1）采用合理的停機(jī)方式。盡量提高停機(jī)時(shí)的主蒸汽溫度，為了有利于再啟動(dòng)，要求停機(jī)時(shí)維持金屬有較高的溫度，試驗(yàn)證明，定溫滑壓方式停機(jī)比額定參數(shù)停機(jī)和滑參數(shù)停機(jī)要好。

（2）選擇合理的沖轉(zhuǎn)參數(shù)。為了減小調(diào)速級(jí)汽室內(nèi)汽溫與金屬溫度的偏差值，啟動(dòng)時(shí)應(yīng)盡可能地提高進(jìn)汽溫度，減小在調(diào)速級(jí)汽室內(nèi)汽溫的降落幅度，為了減小對(duì)調(diào)速級(jí)的熱沖擊，沖轉(zhuǎn)時(shí)的蒸汽壓力不應(yīng)過(guò)高，以增大沖轉(zhuǎn)的進(jìn)汽量。為在啟動(dòng)時(shí)能盡快使鍋爐的汽溫和汽壓滿足汽機(jī)沖轉(zhuǎn)的要求，機(jī)組應(yīng)具有足夠的旁路容量。

（3）采用中壓缸進(jìn)汽啟動(dòng)方式。即在汽輪機(jī)達(dá)到某一轉(zhuǎn)速或帶一定負(fù)荷之前使高壓缸處于真空狀態(tài)，蒸汽進(jìn)入中壓缸啟動(dòng)，待轉(zhuǎn)速或負(fù)荷達(dá)到一定值后，快速開啟高壓缸調(diào)節(jié)汽門和排汽逆止門繼續(xù)升速或帶負(fù)荷，這樣就可以減少或避免沖轉(zhuǎn)時(shí)小蒸汽流量帶來(lái)的熱沖擊。但要注意軸向推力的變化。

（4）采用全周進(jìn)汽方式啟動(dòng)。因?yàn)槿苓M(jìn)汽啟動(dòng)可以減小蒸汽在調(diào)節(jié)級(jí)的溫降幅度，并使噴嘴室及附近區(qū)段全周方向溫度分布均勻，故能夠有效地減小對(duì)轉(zhuǎn)子的熱沖擊和啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

（5）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和檢查。在啟停過(guò)程中要注意加強(qiáng)各部分金屬溫度和膨脹系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，尤其是變化最大的調(diào)節(jié)級(jí)后，所有的測(cè)點(diǎn)要保證正確可靠。

為防止汽缸上下溫差過(guò)大引起熱變形，在運(yùn)行上可以采取如下的措施：

（1）投運(yùn)汽缸加熱裝置。

（2）采用定溫滑壓方式停機(jī)。

（3）打閘停機(jī)時(shí)，及時(shí)調(diào)整汽封新蒸汽供汽壓力，直到真空到零后方可停止汽封供汽。

（4）盡可能縮短停機(jī)時(shí)的空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間。

（5）打閘停機(jī)時(shí)及時(shí)關(guān)閉門桿漏汽至除氧器的閥門。

（6）嚴(yán)格防止停機(jī)過(guò)程中和停機(jī)后汽輪機(jī)進(jìn)冷水或冷汽。

為防止啟停過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)大脹差，在運(yùn)行上可采取如下措施來(lái)減?。?

（1）合理選擇啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)參數(shù)，防止熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子過(guò)度冷卻。

（2）合理地調(diào)節(jié)汽封供汽參數(shù)，防止轉(zhuǎn)子過(guò)度的加熱或冷卻。

（3）縮短啟動(dòng)時(shí)的空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，適當(dāng)延長(zhǎng)低負(fù)荷暖機(jī)時(shí)間。

燃?xì)廨啓C(jī)尖峰負(fù)荷運(yùn)行是指機(jī)組根據(jù)電網(wǎng)日負(fù)荷曲線的分配規(guī)律，白天正常運(yùn)行，夜間電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)停機(jī)6h-8h，次日清晨熱態(tài)啟動(dòng)，機(jī)組重新并網(wǎng)。其最大優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組可調(diào)出力大，可達(dá)100%機(jī)組最大負(fù)荷，調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷的效果顯著。但運(yùn)行操作復(fù)雜，由于主，輔機(jī)啟停頻繁，對(duì)設(shè)備壽命有明顯影響，并且極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，參數(shù)要求極為嚴(yán)格，運(yùn)行人員控制較難，安全因素較低。

中文名稱

燃?xì)廨啓C(jī)尖峰負(fù)荷額定輸出功率

英文名稱

peak load rated output of gas turbine

定　　義

燃?xì)廨啓C(jī)在規(guī)定的條件和在透平尖峰負(fù)荷的額定溫度下，并處于新和清潔狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的標(biāo)稱或保證的輸出功率。

應(yīng)用學(xué)科

電力（一級(jí)學(xué)科），汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)（二級(jí)學(xué)科）

為滿足尖峰負(fù)荷的需要，一般以蓄能水電站或燃?xì)廨啓C(jī)電站來(lái)解決。但蓄能水電站受到地理?xiàng)l件的限制，不能廣泛采用。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組在每年總運(yùn)行時(shí)同不超過(guò)500小時(shí)的情況下，其程濟(jì)性還是很好的。但如每年總運(yùn)行時(shí)同為500～3000小時(shí)，則其經(jīng)濟(jì)性能就不如大容量簡(jiǎn)單循環(huán)的蒸汽輪機(jī)。于是尖峰負(fù)荷鍋爐，應(yīng)運(yùn)而生 。

為了減小LS,對(duì)連接線進(jìn)行“短”“粗”“直”方式的處理,但由于空間和總體布局的限制,光靠接線是不能消除電流尖峰的影響,所以采取以下措施。

尖峰電流在直流母線側(cè)并聯(lián)吸收電容

在輸入端靠近開關(guān)管的直流母線上并聯(lián)一個(gè)電容CZ,對(duì)抑制開關(guān)管兩端電流尖峰有一定的效果。開關(guān)管關(guān)斷時(shí)輸入回路的等效電路假定開關(guān)管V關(guān)斷時(shí)刻,輸入電流(電感LS的電流)為II,電容CZ上的初始電流為Ui。

在雜散電感LS存在的情況下,如果不采取任何措施,例如不加緩沖電容CZ(相當(dāng)于CZ→0),則uZmax→∞(理想情況),容易產(chǎn)生很大的電流尖峰,這與上面的分析是一致的。在其它條件一定的情況下,輸入電流II越大,uZmax越大,即電流尖峰問(wèn)題容易在大功率、大電流電路中出現(xiàn),這與經(jīng)驗(yàn)常識(shí)也是一致的。當(dāng)并入一個(gè)電容CZ以后,情況得到了改善,CZ越大,LSCZII越小,對(duì)電流尖峰的抑制效果越明顯?？紤]到成本問(wèn)題,CZ也不是越大越好。LS的精確數(shù)值通常是不知道的,CZ的取值通常要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)選取。在選擇電容CZ時(shí),要選擇高頻特性好的無(wú)感電容。

尖峰電流開關(guān)管兩端加緩沖電路

在開關(guān)管兩端加緩沖電路(由VD1、R1、C1構(gòu)成),對(duì)于吸收開關(guān)管兩端的電流尖峰也有比較好的效果。緩沖電路的原理所由于工藝的關(guān)系,主電路的直流輸入端和開關(guān)管的集電極之間存在雜散電感LS1,發(fā)射極和主續(xù)流二極管之間有雜散電感LS2。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷瞬間,輸入電流通過(guò)LS1、VD1、C1、LS2和Ui構(gòu)成續(xù)流回路。開關(guān)管關(guān)斷瞬間,輸入電流為II,緩沖電容C1的電流為0。在大功率BUCK電路中如果布線不當(dāng),雜散電感LS1、LS2比較大且不采取緩沖措施(相當(dāng)于C1→0)的話,開關(guān)管兩端要承受很高的電流尖峰(uTmax→∞)。反之,緩沖電容C1取值越大,uTmax越小,越有助于電流尖峰的吸收。當(dāng)開關(guān)管開通時(shí),C1、R1和開關(guān)管V構(gòu)成放電回路，緩沖電容C1中存儲(chǔ)的電流尖峰的能量在R1中消耗掉。設(shè)流過(guò)開關(guān)管V的緩沖電容最大放電電流為ITmax,放電時(shí)間為τ,電阻R1消耗的功率為P,開關(guān)管V的開關(guān)頻率為f。忽略V的開通壓降,顯然有:

從開關(guān)管的安全工作來(lái)考慮,希望ITmax越小越好,R1值要取大一些。但R1過(guò)大會(huì)造成放電時(shí)間τ過(guò)長(zhǎng),不利于開關(guān)管工作。同樣,C1也不能取值過(guò)大,否則τ太長(zhǎng),并且R1的功耗太大,影響效率?？梢?jiàn)緩沖電路中R1、C1的取值既不是越大越好,也不是越小越好,需要根據(jù)電路的實(shí)際情況仔細(xì)選擇。注意R1、C1要選擇高頻特性好的無(wú)感電阻和無(wú)感電容,VD1選擇快恢復(fù)二極管。