淺談1000MW超超臨界汽輪機(jī)配汽方式優(yōu)化試驗(yàn)

吳正勇

摘 要：介紹了某電廠1000MW 超超臨界機(jī)組調(diào)門優(yōu)化滑壓試驗(yàn)和負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)情況。通過試驗(yàn)得到，在高壓調(diào)門開度為30%和50%時(shí)，熱耗率分別比高壓調(diào)門全開時(shí)大35 （kJ/kW·h）和15（kJ/kW·h）；在補(bǔ)氣閥限位25%開度運(yùn)行條件下，當(dāng)高壓調(diào)門開度為50%時(shí)，機(jī)組對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)速度較快，能夠滿足電網(wǎng)對(duì)偏差的要求。試驗(yàn)表明，采用50%調(diào)門開度的滑壓曲線運(yùn)行，可兼顧機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和負(fù)荷響應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞：1000MW 超超臨界汽輪機(jī) 配汽方式 優(yōu)化試驗(yàn)

上海汽輪機(jī)有限公司設(shè)計(jì)制造的N1000-26.25/600/600型汽輪機(jī)，系超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、八級(jí)回?zé)岢槠?、凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)方式是節(jié)流調(diào)節(jié)，機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中，由于需要滿足電網(wǎng)AGC和一次調(diào)頻質(zhì)量等要求，高壓調(diào)門經(jīng)常不全開且開度較小，導(dǎo)致較大的節(jié)流損失，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此，研究調(diào)節(jié)閥開度對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，對(duì)進(jìn)一步提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平具有重要意義。

1、調(diào)門優(yōu)化滑壓試驗(yàn)

1.1機(jī)組優(yōu)化前高壓調(diào)門開度

機(jī)組實(shí)際運(yùn)行滑壓參數(shù)和調(diào)門開度見表1。由表1數(shù)據(jù)可以看出，各工況中，除在額定負(fù)荷工況下高壓調(diào)門開度接近全開，在很大的負(fù)荷范圍內(nèi)，高壓調(diào)門開度都只有30%～31%，造成高壓缸效率下降約4個(gè)百分點(diǎn)。

1.2 調(diào)門優(yōu)化滑壓試驗(yàn)

調(diào)門優(yōu)化試驗(yàn)的目的在于確定各負(fù)荷點(diǎn)下機(jī)組的最優(yōu)調(diào)門狀態(tài)（對(duì)應(yīng)最佳主汽壓力），在滿足機(jī)組安全性和調(diào)節(jié)性能要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。試驗(yàn)按標(biāo)準(zhǔn)GB/T8117.2-2008進(jìn)行，試驗(yàn)測點(diǎn)按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行布置。試驗(yàn)儀表部分使用專用儀表，部分使用電廠儀表。主要測點(diǎn)有發(fā)電機(jī)端電功率、主蒸汽壓力和溫度、高壓缸排汽壓力和溫度、熱再熱蒸汽壓力和溫度、最終給水溫度、中壓缸排汽壓力和溫度、低壓缸排汽壓力、給水流量、再熱減溫水流量和其他輔助流量、1號(hào)和2號(hào)高加進(jìn)汽壓力、進(jìn)出水溫度和疏水溫度等。采用給水流量作為基準(zhǔn)流量，流量使用現(xiàn)場給水測量裝置測量。

機(jī)組運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，調(diào)門狀態(tài)能夠按照試驗(yàn)要求調(diào)整并保持穩(wěn)定。主要運(yùn)行參數(shù)如主蒸汽溫度、熱再熱蒸汽溫度、低壓缸排汽壓力等應(yīng)盡可能接近設(shè)計(jì)值，以減少修正量。

試驗(yàn)采用閥位基準(zhǔn)，在500MW、600 MW、700 MW、800 MW各負(fù)荷點(diǎn)下，調(diào)節(jié)閥位在30%～100%范圍內(nèi)變化，完成了經(jīng)濟(jì)性尋優(yōu)試驗(yàn)，獲得各負(fù)荷點(diǎn)相應(yīng)閥位下的最佳主汽壓力。

1.3 調(diào)門優(yōu)化滑壓試驗(yàn)結(jié)果

1.3.1 高壓缸效率隨調(diào)門開度變化的規(guī)律

圖1為全部試驗(yàn)負(fù)荷點(diǎn)上的高壓缸效率與調(diào)門開度的關(guān)系曲線，試驗(yàn)結(jié)果表明，高壓缸效率的高低很大程度上取決于調(diào)門開度的大小，與負(fù)荷的關(guān)系不大；高壓調(diào)門開度與高壓缸效率存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，曲線也反映出，當(dāng)調(diào)門開度增大到70%以上時(shí)，高壓缸效率隨調(diào)門開度的變化就不再明顯。這說明，高壓調(diào)門節(jié)流的影響，主要在開度小于70%的范圍內(nèi)，當(dāng)高壓調(diào)門開度大于70%之后，節(jié)流就很小了。

1.3.2熱耗率隨調(diào)門開度變化的規(guī)律圖2為3個(gè)在不同調(diào)節(jié)閥開度下修正后的發(fā)電機(jī)功率和熱耗率的關(guān)系曲線。圖中自上而下的3條曲線分別對(duì)應(yīng)高壓調(diào)門開度30%、高壓調(diào)門50%開度和高壓調(diào)門100%開度。

可以看出，在各負(fù)荷點(diǎn)下，高壓調(diào)門開度100%時(shí)熱耗率最小，高壓調(diào)門開度30%時(shí)熱耗率最大。在各負(fù)荷下，高壓調(diào)門開度30%時(shí)的熱耗率比高壓調(diào)門100%開度工況的熱耗率大35kJ/（kW·h）左右；在各負(fù)荷下，高壓調(diào)門開度50%時(shí)的熱耗率比高壓調(diào)門100%開度工況的熱耗率大155kJ/（kW·h）左右。

2、調(diào)門優(yōu)化負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

在目前補(bǔ)汽閥限位（限值為25%開度）運(yùn)行條件下，為了在機(jī)組的控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)尋優(yōu)后的運(yùn)行方式和參數(shù)，應(yīng)通過負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)，掌握經(jīng)濟(jì)性尋優(yōu)后的工況下機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能。試驗(yàn)將考察機(jī)組在各負(fù)荷點(diǎn)、新的高壓調(diào)門開度（對(duì)應(yīng)新的主汽壓力值）下對(duì)負(fù)荷變化快速響應(yīng)的能力，以滿足電網(wǎng)調(diào)頻。

負(fù)荷變動(dòng)范圍：50%～100%額定負(fù)荷。以階躍量改變機(jī)組負(fù)荷，每次負(fù)荷變化幅度為100 MW或50 MW，試驗(yàn)期間也可根據(jù)實(shí)際情況安排其他變化幅度的試驗(yàn)。

負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)包括對(duì)負(fù)荷響應(yīng)速度的評(píng)價(jià)，以及對(duì)參數(shù)動(dòng)靜態(tài)偏差的評(píng)價(jià)。

2.2 機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果

機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)工況的補(bǔ)汽閥開度限值為25%。試驗(yàn)時(shí)負(fù)荷范圍包括通常運(yùn)行的主要負(fù)荷段，負(fù)荷變動(dòng)幅度主要為100MW和50MW，包括了升負(fù)荷和降負(fù)荷的過程。試驗(yàn)結(jié)果表明：在大部分負(fù)荷變動(dòng)情況下，負(fù)荷響應(yīng)延遲超過60s，在某些情況下超過2min。在500～1000 MW范圍內(nèi)，當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)指令達(dá)到目標(biāo)負(fù)荷時(shí)，實(shí)際負(fù)荷與目標(biāo)負(fù)荷的偏差通常大于10 MW。

3、結(jié)論

在各運(yùn)行負(fù)荷下，高壓調(diào)門開度30%時(shí)的熱耗率比高壓調(diào)門全開時(shí)的熱耗率大35kJ/（kW·h）；高壓調(diào)門開度50%時(shí)的熱耗率比高壓調(diào)門全開時(shí)的熱耗率大15kJ/（kW·h）。