汽輪機滑壓曲線修改效果分析

孟兆鵬

摘 要：該文詳細闡述了2臺300 MW機組配汽機構(gòu)的特性及所采用的滑壓運行方式，分析比較了不同滑壓運行方式下機組的經(jīng)濟性，并在機組配汽特性調(diào)整的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了滑壓運行曲線，采取了新的運行控制方式，保證了機組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。

關(guān)鍵詞：配汽機構(gòu) 滑壓曲線 優(yōu)化運行 經(jīng)濟比較

中圖分類號：TK26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（b）-0130-03

調(diào)節(jié)汽閥及其配汽機構(gòu)是汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分，同時也是重要的熱力設(shè)備，其設(shè)備性能及工作特性的好壞，直接影響機組的調(diào)節(jié)特性和運行安全經(jīng)濟性?，F(xiàn)亞臨界參數(shù)以上機組設(shè)計普遍采用定—滑—定運行方式，一般設(shè)計的起始滑參數(shù)的負荷為90%，這往往不能保證其在最佳的閥位，而在滑壓運行區(qū)內(nèi)，給定負荷與給定主汽壓力成固定的關(guān)系，特別是對于空冷機組來講，由于機組運行中存在背壓大幅度變化，相同負荷下，機組運行的閥位會發(fā)生較大的變化；對于供熱機組來講，機組負荷隨著供熱量的變化存在著較大范圍的變化，機組運行的閥位同樣有著較大的變化，這樣更無法保證滑參數(shù)運行處于最佳的方式，因此也影響到機組滑參數(shù)運行的經(jīng)濟性，因此在機組配汽特性調(diào)整的基礎(chǔ)上，確定出機組滑參數(shù)運行的最佳閥位，并通過合理的控制方式來實現(xiàn)機組定—滑—定方式的優(yōu)化控制，對于機組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟性能有著重要的意義。

某公司2臺300 MW機組為上海汽輪機廠生產(chǎn)的亞臨界、單軸、中間再熱、雙缸雙排汽、空冷、抽汽凝汽式汽輪機。機組正式運行后，一直以廠家給定的設(shè)計滑壓曲線運行。因高壓調(diào)門實際的流量特性與DEH中預(yù)置的流量特性曲線存在一定的差異，使得機組不在經(jīng)濟區(qū)域運行。為進一步掌握機組的實際配汽機構(gòu)調(diào)節(jié)特性以及滑壓運行方式，改進機組調(diào)節(jié)特性及滑壓運行方式及控制方式，提升機組的整體安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行水平，開展了機組的定壓-滑壓-定壓曲線優(yōu)化運行試驗。

1 系統(tǒng)及設(shè)備主要技術(shù)規(guī)范

1.1 系統(tǒng)簡介

2臺機組汽輪機均為300 MW亞臨界、中間再熱、單軸、直接空冷凝汽式、抽汽供熱汽輪機。汽輪機DEH系統(tǒng)采用數(shù)字計算機作為控制器，電液轉(zhuǎn)換機構(gòu)、高壓抗燃油供油系統(tǒng)（EH）和油動機作為執(zhí)行器，對汽輪機實行自動控制。

汽輪機配汽采用閥門管理方法，能實現(xiàn)節(jié)流調(diào)節(jié)與噴嘴調(diào)節(jié)的切換。采用節(jié)流配汽時，高壓部分6個調(diào)門根據(jù)控制系統(tǒng)的指令按相應(yīng)的閥位開大、關(guān)小，對應(yīng)于6組噴嘴同時進汽。采用噴嘴配汽，高壓部分6個調(diào)門根據(jù)控制系統(tǒng)的負荷指令按相應(yīng)的閥位順序啟閉——隨著負荷的升高，依1-2-4-5-6-3的順序漸次開啟；關(guān)閉時閥門順序相反。噴嘴組順序及進汽管道示意圖如下，從機頭向發(fā)電機方向看為順時針轉(zhuǎn)動（見圖1）。

1.2 汽輪機技術(shù)規(guī)范

型號：CZK300-16.7/0.4/537/537；

形式：亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽輪機；

額定功率：300 MW；

主汽門前蒸汽額定壓力：16.7 MPa；

主汽門前蒸汽額定溫度：537 ℃；

額定主汽流量：980.088 t/h；

高壓缸排汽壓力：3.808 MPa；

高壓缸排汽溫度：327.5 ℃；

再熱汽壓力：3.428 MPa；

再熱汽溫度：537 ℃；

額定凝汽器背壓：16 kPa；

回?zé)峒墧?shù)：7級（3臺高加、3臺低加、1臺除氧器）；

調(diào)節(jié)系統(tǒng)型式：數(shù)字式電液控制；

機組的運行方式：機組啟動過程采用單閥運行方式，正常運行采用順序閥、定—滑—定運行方式。

2 試驗后的參數(shù)

2.1 原滑壓曲線

具體情況見表1。

2.2 滑壓曲線采用調(diào)節(jié)級壓力代替負荷

由于是直接空冷機組，夏季高背壓工況以及供熱工況下電負荷對應(yīng)的主蒸汽流量在發(fā)生變化，偏離設(shè)計滑壓曲線，造成主蒸汽壓力偏低。統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表2所示。

通過以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨機組背壓的不同，相同主蒸汽流量所做的功偏差較大，若采用負荷作為滑壓曲線的橫坐標，則高背壓工況下主蒸汽流量大，調(diào)門開度增大，較設(shè)計滑壓曲線主汽壓力偏低。不能保證機組在最經(jīng)濟的工況下運行。此次滑壓曲線修改橫坐標采用調(diào)節(jié)級壓力代替汽輪機負荷。

2.3 采用4閥滑壓曲線，順序閥閥序為（1、2-4-6-5-3）

具體情況見表3、圖2。

2.4 2號機采用3閥滑壓曲線，順序閥閥序為（1、2-4-5-6-3）

具體情況見表4、圖3。

3 3種滑壓參數(shù)對機組經(jīng)濟型的影響

（1）背壓16 kPa，對比3組滑壓曲線對應(yīng)的主汽壓力（說明：由于三閥滑壓曲線與四閥滑壓曲線采用調(diào)節(jié)級壓力，故表5對應(yīng)的負荷是通過背壓修正而來）。

（2）由于三閥滑壓初參數(shù)提高，造成閥門節(jié)流損失增大，高壓缸效率較低（見表6）。

（3）綜合對比四閥滑壓與三閥滑壓對經(jīng)濟性的影響，如表7所示，三閥滑壓在70%負荷附近供電煤耗相比四閥滑壓下降3.6 g/kWh，高負荷附近三閥滑壓經(jīng)濟性不明顯。

4 修改后的滑壓曲線以及順序閥閥序?qū)ζ啓C軸系的影響

（1）1號機組試驗過的閥序共有4套，分別如下：6、3-5-4-1-2；1、2-4-5-6-3；1、2-5-4-6-3；1、2-4-6-5-3。噴嘴組示意圖見圖1。

（2）各閥序運行情況。

①1、2-4-5-6-3閥序切換試驗。切換過程中振動最大145 μm，切換后1X：106 μm，1Y：107 μm，瓦溫75 ℃/85 ℃，升負荷至220 MW，5號調(diào)門開度20%時，振動在120～140 μm之間波動，軸系不穩(wěn)定，切為單閥，閥序重新恢復(fù)。

②1、2-4-6-5-3閥序切換試驗。切換過程中振動最大1Y：133 μm，切換后1X：116 μm，1Y：107 μm，瓦溫78 ℃/82 ℃，帶負荷試驗過程當6號調(diào)門開度變化過程中1X方向振動最大至148 μm。

③閥序改變對軸系的擾動分析。1、2-4-6-5-3閥序、1、2-4-5-6-3閥序?qū)儆谕活愋偷拈y序，都是先下半缸進汽然后再上半缸進汽，下半缸進汽1號軸承載荷較小，軸瓦金屬溫度較低，但由于1號軸承載荷較小引起軸系穩(wěn)定性較差，在上半缸進汽的時候?qū)S系擾動較大；6、3-5-4-1-2閥序?qū)儆谝活愋偷拈y序，首先是上半缸進汽，增加1號軸承載荷，軸振較小，但1號軸瓦金屬溫度偏高，最高至106 ℃。

5 結(jié)論與建議

（1）機組在原設(shè)計定—滑—定運行曲線下運行時，在滑壓運行區(qū)內(nèi)個別高調(diào)門存在較大的節(jié)流損失，配汽特性局部有待改善，有著較大節(jié)能優(yōu)化潛力。

（2）不同滑壓運行方式的試驗表明，機組在三閥點滑壓運行時較原設(shè)計滑壓方式、四閥點滑壓方式的整體經(jīng)濟性高，且機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)有較好的適應(yīng)能力，主汽、再熱蒸汽參數(shù)可正常控制，減溫水量變化范圍合理，在正常調(diào)峰范圍內(nèi)可保證機組安全運行。

（3）定—滑—定運行方式優(yōu)化后，機組在210 MW負荷區(qū)域運行時，三閥點滑壓運行方式較原滑壓運行方式機組的發(fā)電煤耗下降約3.6 g/kWh，有效提升了機組在中低負荷區(qū)域間的整體經(jīng)濟性。

（4）目前機組軸系穩(wěn)定性較差，對閥序變化較為敏感，建議在大修過程中重新調(diào)整軸系并做動平衡試驗。

參考文獻

[1] 林萬超.火電廠系統(tǒng)節(jié)能原理[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1994.

[2] 黃仕濤.350 MW機組熱力計算及熱經(jīng)濟性研究[D].南京工程學(xué)院，2003.

[3] CZK300-16.7/0.4538/538型300 MW中間再熱空冷抽汽凝汽式汽輪機說明書（結(jié)構(gòu)系統(tǒng)說明、熱力性能說明書、運行說明書）[Z].