孟兆鵬

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

關(guān)鍵詞：配汽機(jī)構(gòu) 滑壓曲線 優(yōu)化運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)比較

中圖分類號(hào)：TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（b）-0130-03

調(diào)節(jié)汽閥及其配汽機(jī)構(gòu)是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分，同時(shí)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(jī)組的調(diào)節(jié)特性和運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)亞臨界參數(shù)以上機(jī)組設(shè)計(jì)普遍采用定—滑—定運(yùn)行方式，一般設(shè)計(jì)的起始滑參數(shù)的負(fù)荷為90%，這往往不能保證其在最佳的閥位，而在滑壓運(yùn)行區(qū)內(nèi)，給定負(fù)荷與給定主汽壓力成固定的關(guān)系，特別是對(duì)于空冷機(jī)組來(lái)講，由于機(jī)組運(yùn)行中存在背壓大幅度變化，相同負(fù)荷下，機(jī)組運(yùn)行的閥位會(huì)發(fā)生較大的變化；對(duì)于供熱機(jī)組來(lái)講，機(jī)組負(fù)荷隨著供熱量的變化存在著較大范圍的變化，機(jī)組運(yùn)行的閥位同樣有著較大的變化，這樣更無(wú)法保證滑參數(shù)運(yùn)行處于最佳的方式，因此也影響到機(jī)組滑參數(shù)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，因此在機(jī)組配汽特性調(diào)整的基礎(chǔ)上，確定出機(jī)組滑參數(shù)運(yùn)行的最佳閥位，并通過(guò)合理的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)組定—滑—定方式的優(yōu)化控制，對(duì)于機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)性能有著重要的意義。

某公司2臺(tái)300 MW機(jī)組為上海汽輪機(jī)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(jī)。機(jī)組正式運(yùn)行后，一直以廠家給定的設(shè)計(jì)滑壓曲線運(yùn)行。因高壓調(diào)門實(shí)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(jī)組不在經(jīng)濟(jì)區(qū)域運(yùn)行。為進(jìn)一步掌握機(jī)組的實(shí)際配汽機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)特性以及滑壓運(yùn)行方式，改進(jìn)機(jī)組調(diào)節(jié)特性及滑壓運(yùn)行方式及控制方式，提升機(jī)組的整體安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，開(kāi)展了機(jī)組的定壓-滑壓-定壓曲線優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)。

1 系統(tǒng)及設(shè)備主要技術(shù)規(guī)范

1.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2臺(tái)機(jī)組汽輪機(jī)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(jī)。汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)采用數(shù)字計(jì)算機(jī)作為控制器，電液轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、高壓抗燃油供油系統(tǒng)（EH）和油動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行器，對(duì)汽輪機(jī)實(shí)行自動(dòng)控制。

汽輪機(jī)配汽采用閥門管理方法，能實(shí)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(shí)，高壓部分6個(gè)調(diào)門根據(jù)控制系統(tǒng)的指令按相應(yīng)的閥位開(kāi)大、關(guān)小，對(duì)應(yīng)于6組噴嘴同時(shí)進(jìn)汽。采用噴嘴配汽，高壓部分6個(gè)調(diào)門根據(jù)控制系統(tǒng)的負(fù)荷指令按相應(yīng)的閥位順序啟閉——隨著負(fù)荷的升高，依1-2-4-5-6-3的順序漸次開(kāi)啟；關(guān)閉時(shí)閥門順序相反。噴嘴組順序及進(jìn)汽管道示意圖如下，從機(jī)頭向發(fā)電機(jī)方向看為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（見(jiàn)圖1）。

1.2 汽輪機(jī)技術(shù)規(guī)范

型號(hào)：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(jī)；

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?jí)數(shù)：7級(jí)（3臺(tái)高加、3臺(tái)低加、1臺(tái)除氧器）；

調(diào)節(jié)系統(tǒng)型式：數(shù)字式電液控制；

機(jī)組的運(yùn)行方式：機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程采用單閥運(yùn)行方式，正常運(yùn)行采用順序閥、定—滑—定運(yùn)行方式。

2 試驗(yàn)后的參數(shù)

2.1 原滑壓曲線

具體情況見(jiàn)表1。

2.2 滑壓曲線采用調(diào)節(jié)級(jí)壓力代替負(fù)荷

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

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)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(fù)荷作為滑壓曲線的橫坐標(biāo)，則高背壓工況下主蒸汽流量大，調(diào)門開(kāi)度增大，較設(shè)計(jì)滑壓曲線主汽壓力偏低。不能保證機(jī)組在最經(jīng)濟(jì)的工況下運(yùn)行。此次滑壓曲線修改橫坐標(biāo)采用調(diào)節(jié)級(jí)壓力代替汽輪機(jī)負(fù)荷。

2.3 采用4閥滑壓曲線，順序閥閥序?yàn)椋?、2-4-6-5-3）

具體情況見(jiàn)表3、圖2。

2.4 2號(hào)機(jī)采用3閥滑壓曲線，順序閥閥序?yàn)椋?、2-4-5-6-3）

具體情況見(jiàn)表4、圖3。

3 3種滑壓參數(shù)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)型的影響

（1）背壓16 kPa，對(duì)比3組滑壓曲線對(duì)應(yīng)的主汽壓力（說(shuō)明：由于三閥滑壓曲線與四閥滑壓曲線采用調(diào)節(jié)級(jí)壓力，故表5對(duì)應(yīng)的負(fù)荷是通過(guò)背壓修正而來(lái)）。

（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(jiàn)表6）。

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

4 修改后的滑壓曲線以及順序閥閥序?qū)ζ啓C(jī)軸系的影響

（1）1號(hào)機(jī)組試驗(yàn)過(guò)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(jiàn)圖1。

（2）各閥序運(yùn)行情況。

①1、2-4-5-6-3閥序切換試驗(yàn)。切換過(guò)程中振動(dòng)最大145 μm，切換后1X：106 μm，1Y：107 μm，瓦溫75 ℃/85 ℃，升負(fù)荷至220 MW，5號(hào)調(diào)門開(kāi)度20%時(shí)，振動(dòng)在120～140 μm之間波動(dòng)，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(yàn)。切換過(guò)程中振動(dòng)最大1Y：133 μm，切換后1X：116 μm，1Y：107 μm，瓦溫78 ℃/82 ℃，帶負(fù)荷試驗(yàn)過(guò)程當(dāng)6號(hào)調(diào)門開(kāi)度變化過(guò)程中1X方向振動(dòng)最大至148 μm。

③閥序改變對(duì)軸系的擾動(dòng)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(jìn)汽然后再上半缸進(jìn)汽，下半缸進(jìn)汽1號(hào)軸承載荷較小，軸瓦金屬溫度較低，但由于1號(hào)軸承載荷較小引起軸系穩(wěn)定性較差，在上半缸進(jìn)汽的時(shí)候?qū)S系擾動(dòng)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(jìn)汽，增加1號(hào)軸承載荷，軸振較小，但1號(hào)軸瓦金屬溫度偏高，最高至106 ℃。

5 結(jié)論與建議

（1）機(jī)組在原設(shè)計(jì)定—滑—定運(yùn)行曲線下運(yùn)行時(shí)，在滑壓運(yùn)行區(qū)內(nèi)個(gè)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(yùn)行方式的試驗(yàn)表明，機(jī)組在三閥點(diǎn)滑壓運(yùn)行時(shí)較原設(shè)計(jì)滑壓方式、四閥點(diǎn)滑壓方式的整體經(jīng)濟(jì)性高，且機(jī)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?？刂疲瑴p溫水量變化范圍合理，在正常調(diào)峰范圍內(nèi)可保證機(jī)組安全運(yùn)行。

（3）定—滑—定運(yùn)行方式優(yōu)化后，機(jī)組在210 MW負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行時(shí)，三閥點(diǎn)滑壓運(yùn)行方式較原滑壓運(yùn)行方式機(jī)組的發(fā)電煤耗下降約3.6 g/kWh，有效提升了機(jī)組在中低負(fù)荷區(qū)域間的整體經(jīng)濟(jì)性。

（4）目前機(jī)組軸系穩(wěn)定性較差，對(duì)閥序變化較為敏感，建議在大修過(guò)程中重新調(diào)整軸系并做動(dòng)平衡試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 林萬(wàn)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(jī)組熱力計(jì)算及熱經(jīng)濟(jì)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(jī)說(shuō)明書（結(jié)構(gòu)系統(tǒng)說(shuō)明、熱力性能說(shuō)明書、運(yùn)行說(shuō)明書）[Z].