600MW直接空冷機(jī)組汽輪機(jī)配汽控制策略優(yōu)化

李佳東，周凱，黃振鑫，孟剛

(華能銅川電廠，陜西 銅川 727100)

0 引言

噴嘴調(diào)節(jié)配汽是汽輪機(jī)普遍采用的配汽方式，在變負(fù)荷過(guò)程中，它通過(guò)改變調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)汽面積，采用部分進(jìn)汽的方式減少進(jìn)汽節(jié)流損失，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。若噴嘴配汽設(shè)計(jì)不合理，調(diào)節(jié)級(jí)在部分進(jìn)汽時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大的配汽不平衡汽流力，給機(jī)組的運(yùn)行帶來(lái)不利影響。華能銅川電廠一期工程2×600 MW空冷燃煤發(fā)電機(jī)組采用東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的NZK600－16．7/538/538型亞臨界凝汽式汽輪機(jī)，該機(jī)組采用全電調(diào)控制的基于單閥控制設(shè)計(jì)的復(fù)合閥配汽方式。該配汽方式既可在啟動(dòng)和低負(fù)荷階段按節(jié)流配汽方式運(yùn)行，也可在額定負(fù)荷下按噴嘴配汽方式運(yùn)行。該配汽方式在額定負(fù)荷下的效率較高，但在部分負(fù)荷時(shí)的節(jié)流損失較大，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2010年機(jī)組A級(jí)檢修期間，華能銅川電廠將機(jī)組調(diào)門的配汽方式由復(fù)合閥序修改為順序閥序，修改后在節(jié)能方面取得了良好的效果，機(jī)組運(yùn)行的安全性也得到了提升。

1 閥序配汽控制策略優(yōu)化

2010年，華能銅川電廠進(jìn)行了汽輪機(jī)配汽控制優(yōu)化工作。配汽優(yōu)化后，采用了順序閥對(duì)角進(jìn)汽的噴嘴配汽方案。機(jī)組平均熱耗改善量約為37．3 kJ/(kW·h)，機(jī)組煤耗降低約1．45 g/(kW·h)，降低了節(jié)流損失，提高了機(jī)組在高負(fù)荷區(qū)的效率。優(yōu)化后的配汽曲線如圖1所示。

圖1 高壓調(diào)節(jié)閥閥門開(kāi)度與流量指令關(guān)系曲線

從圖1可以看出，高調(diào)門1和高調(diào)門3按照同樣的曲線首先動(dòng)作，在流量指令達(dá)到67．57%時(shí)，高調(diào)門2從0開(kāi)度逐漸開(kāi)啟，在流量指令達(dá)到86．3%時(shí)，高調(diào)門4從0開(kāi)度逐漸開(kāi)啟。根據(jù)配汽優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，機(jī)組負(fù)荷在300～350MW時(shí)采用兩閥滑壓運(yùn)行方式，在350～540MW時(shí)采用三閥漸開(kāi)滑壓運(yùn)行方式，在540MW以上時(shí)采用定壓運(yùn)行方式。

2 配汽控制優(yōu)化效果分析

2．1 控制方面

2．1．1 操作員站設(shè)計(jì)

分散控制系統(tǒng)(DCS)操作員站設(shè)計(jì)了復(fù)合閥序與順序閥切換操作界面，操作員站畫面上顯示整個(gè)切換進(jìn)程并設(shè)置了大負(fù)荷擾動(dòng)自動(dòng)保持切換功能，待負(fù)荷穩(wěn)定后繼續(xù)切換，確保切換過(guò)程中機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定。

2．1．2 復(fù)合閥與順序閥切換設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)在投入功率回路的情況下，切換過(guò)程中若實(shí)際負(fù)荷與目標(biāo)負(fù)荷偏差超過(guò)12MW，則切換暫停，待實(shí)際負(fù)荷與目標(biāo)負(fù)荷偏差小于8MW并延時(shí)3 s后，切換繼續(xù)進(jìn)行。

(2)在切換過(guò)程中，若出現(xiàn)控制器初始化等故障，切換暫停，待正常后繼續(xù)進(jìn)行。

(3)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)流量曲線切換完成10min后，自動(dòng)發(fā)指令到DCS，進(jìn)行DCS中的滑壓曲線切換。

(4)投入功率回路，如果鍋爐主蒸汽壓力無(wú)法穩(wěn)定而導(dǎo)致負(fù)荷發(fā)散波動(dòng)，可切除功率回路至閥位控制方式進(jìn)行流量曲線切換。

(5)當(dāng)閥門參考指令大于99．99%或機(jī)組已跳閘時(shí)，實(shí)現(xiàn)閥序的快速切換。

(6)在進(jìn)行切換操作前，需先將協(xié)調(diào)控制解除，DEH側(cè)與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)側(cè)的一次調(diào)頻解除。

(7)從原閥序向順序閥切換時(shí)，負(fù)荷需要在360 MW以上;從順序閥向原閥序切換時(shí)，可在300MW以上進(jìn)行。

2．2 運(yùn)行參數(shù)分析

2．2．1 順序閥改造后瓦溫變化

汽輪機(jī)由復(fù)合閥改為順序閥后，軸承的負(fù)載變化不大，#1，#2軸承基本工作在設(shè)計(jì)工況下，瓦溫和軸振與復(fù)合閥運(yùn)行時(shí)基本相當(dāng)，保持在安全范圍內(nèi)。在順序閥運(yùn)行方式下，與復(fù)合閥運(yùn)行狀態(tài)相比，瓦溫平均值偏低(見(jiàn)表1)。具體情況為:在復(fù)合閥運(yùn)行狀態(tài)下，左側(cè)#1瓦溫度高于右側(cè)#1瓦溫度，右側(cè)#2瓦溫度高于左側(cè)#2瓦溫度。在順序閥運(yùn)行狀態(tài)下，低負(fù)荷時(shí)，右側(cè)#1瓦溫度高于左側(cè)#1瓦溫度，左側(cè)#2瓦溫度高于右側(cè)#2瓦溫度;高負(fù)荷時(shí)，左側(cè)#1瓦溫度高于右側(cè)#1瓦溫度，右側(cè)#2瓦溫度高于左側(cè)#2瓦溫度。

表1 機(jī)組負(fù)荷為540MW時(shí)#1，#2瓦溫度對(duì)比 ℃

2．2．2 順序閥改造后軸心軌跡變化

汽輪機(jī)配汽改造后，機(jī)組采用對(duì)角進(jìn)汽，調(diào)節(jié)級(jí)配汽不平衡汽流力較小，軸心軌跡在變負(fù)荷過(guò)程中變化不大。

#1軸承軸心軌跡:在復(fù)合閥序下，X軸方向活動(dòng)范圍為－12～15μm，Y軸方向活動(dòng)范圍為－15～12 μm;在順序閥序下，X軸方向活動(dòng)范圍為－14～15 μm，Y軸方向活動(dòng)范圍為－15～15μm。#2軸承軸心軌跡:在復(fù)合閥序下，X軸方向活動(dòng)范圍為－6～6 μm，Y軸方向活動(dòng)范圍為 －15～21μm;順序閥序下，X軸方向活動(dòng)范圍為－6～6μm，Y軸方向活動(dòng)范圍為－21～18μm。

2．2．3 順序閥改造后軸心位置變化

汽輪機(jī)配汽改造后，在分析軸系對(duì)中的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，機(jī)組采用對(duì)角進(jìn)汽，調(diào)節(jié)級(jí)配汽不平衡汽流力較小，機(jī)組在變負(fù)荷過(guò)程中#1瓦和#2瓦處軸心位置與單閥運(yùn)行時(shí)幾乎不會(huì)發(fā)生變化，因此，機(jī)組在動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中軸系對(duì)中狀況良好。

3 閥序改造發(fā)生的問(wèn)題及解決辦法

機(jī)組調(diào)門的配汽方式由復(fù)合閥序修改為順序閥序后，在節(jié)能方面取得了良好的效果。但汽輪機(jī)綜合閥位在85．4%～86．4%時(shí)，高調(diào)門2閥位指令將從50．0%迅速開(kāi)啟至90．0%。因此，在機(jī)組主蒸汽壓力和負(fù)荷在一定區(qū)間時(shí)，高調(diào)門2出現(xiàn)大幅快速抖動(dòng)情況，不利于機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，機(jī)組在高負(fù)荷時(shí)仍出現(xiàn)比較明顯的汽流激振現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)較大，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)這種情況，在順序閥的基礎(chǔ)上對(duì)配汽方式進(jìn)行了修改，具體為保持高調(diào)門1和高調(diào)門3的曲線不變，將高調(diào)門2和高調(diào)門4的開(kāi)啟順序?qū)φ{(diào)并對(duì)其曲線參數(shù)進(jìn)行修改。參數(shù)修改后，機(jī)組在高負(fù)荷時(shí)汽流激振現(xiàn)象得以明顯緩解。

4 結(jié)束語(yǔ)

華能銅川電廠順序閥改造后的運(yùn)行狀況表明，機(jī)組在低負(fù)荷區(qū)的效率有所提高，機(jī)組流量特性的線性度有所改善，提高了機(jī)組在高負(fù)荷區(qū)運(yùn)行的安全性。在保障機(jī)組安全的情況下，機(jī)組單序、順序閥2套函數(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)相互無(wú)擾切換，而且機(jī)組在順序閥狀態(tài)下減少了閥門的節(jié)流損失，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

華能銅川電廠在順序閥改造過(guò)程中，由于氣流激增問(wèn)題將#2和#4閥門開(kāi)啟順序?qū)φ{(diào)并對(duì)流量參數(shù)進(jìn)行了修訂，取得了良好的效果。順序閥改造應(yīng)根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的具體情況而定，優(yōu)先保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］陸頌元．汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2000．