王 進，王雪峰，劉 超

（1.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.國電科學(xué)技術(shù)研究院太原電力學(xué)院，山西 太原 030006）

0 引言

目前，汽輪機配汽機構(gòu)既是主要的調(diào)節(jié)裝置，也是主要的熱力設(shè)備，其運行特性直接影響機組的安全性和經(jīng)濟性，大型汽輪發(fā)電機組的配汽方式主要有節(jié)流配汽、噴嘴配汽與混合配汽3種[1]，并普遍采用負荷—主汽壓力的定—滑—定運行方式。對于直接空冷供熱機組來講，由于機組運行中存在背壓大幅度變化和供熱抽汽量的變化，在相同負荷下，機組運行的閥位會存在較大的變化，這樣就無法保證機組滑參數(shù)運行時處于最佳的狀態(tài)，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，并通過合理的控制策略來實現(xiàn)機組定—滑—定方式的優(yōu)化控制，對提高機組運行的經(jīng)濟性有很大的作用。

1 汽輪機配汽特性存在的主要問題

某些機組在運行過程中閥位總指令與進汽流量線性關(guān)系較差，在滑壓區(qū)域，實際滑壓曲線并非機組最佳滑壓曲線，直接空冷供熱機組由于背壓與供熱抽汽量變化對機組配汽特性產(chǎn)生較大的影響，嚴重影響機組運行的安全性與經(jīng)濟性。

1.1 高壓調(diào)節(jié)閥流量特性不良

噴嘴調(diào)節(jié)配汽是汽輪機普遍采用的配汽方式，在變負荷過程中，通過改變調(diào)節(jié)級進汽面積，采用部分進汽的方式減少進汽節(jié)流損失，以提高經(jīng)濟性[2]；但一些機組在運行中存在閥位總指令增加，機組負荷增加緩慢或增加過快的現(xiàn)象，尤其在閥點位置非常普遍，嚴重影響到機組的自動發(fā)電控制AGC（automatic generation control）調(diào)節(jié)品質(zhì)、一次調(diào)頻性能和運行安全性。

1.2 機組在滑壓區(qū)域運行方式不合理

滑壓運行是以降低熱力學(xué)效率的代價，來降低高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失與給水泵耗功[3]。亞臨界參數(shù)及以上的機組設(shè)計的滑壓區(qū)域一般為60%～90%額定負荷，并在滑壓運行區(qū)內(nèi)，給定負荷與給定主汽壓力成固定的關(guān)系。由于機組在安裝、檢修以及長時間運行后，高壓調(diào)節(jié)閥閥門開度與設(shè)計值存在偏差，使得高壓調(diào)節(jié)閥流量特性與設(shè)計值并非一致，從而導(dǎo)致機組實際滑壓曲線并非機組最佳滑壓曲線。

1.3 機組背壓變化對機組配汽特性產(chǎn)生較大的影響

機組設(shè)計的定—滑—定運行方式為機組壓力只隨負荷而變化，直接空冷機組背壓隨環(huán)境溫度的影響較大。在冬季，直接空冷機組的背壓大約為10 kPa左右，而在夏季高溫時，直接空冷機組的背壓能夠達到30 kPa以上。以300 MW機組為例，機組背壓相差20 kPa，相同主蒸汽流量下機組負荷就會相差20 MW左右。因此，采用設(shè)計的滑壓運行方式，對機組運行經(jīng)濟性會產(chǎn)生較大影響。

1.4 機組供熱抽汽對機組配汽特性產(chǎn)生較大的影響

對于直接空冷供熱機組，機組背壓不僅受環(huán)境溫度的影響大幅波動，機組供熱抽汽量也隨供熱負荷的變化而變化，在機組供熱前期與中期，機組供熱抽汽量變化較大。因此，采用機組純凝工況下的定—滑—定運行方式，不僅會影響機組的調(diào)節(jié)品質(zhì)與一次調(diào)頻性能，還會對機組運行安全與經(jīng)濟性產(chǎn)生較大的影響。

2 汽輪機配汽特性優(yōu)化解決措施

對于某些汽輪機配汽特性存在的問題，可以通過調(diào)整機組閥位總指令與進汽流量的線性關(guān)系，優(yōu)化機組滑壓曲線，對機組負荷進行背壓修正后，采用調(diào)節(jié)級壓力—主汽壓力的控制方式，來提高機組運行的安全性與經(jīng)濟性。

2.1 對機組部分高調(diào)閥參數(shù)進行調(diào)整

對于機組高壓調(diào)節(jié)閥流量特性不良的情況，通過進行機組的帶負荷試驗，掌握實際機組閥位總指令與機組功率的關(guān)系曲線；對線性較差的區(qū)域，優(yōu)化部分高壓調(diào)節(jié)閥的參數(shù)，修改后再進行相應(yīng)的試驗，進行調(diào)整完善，最終使機組閥位總指令與機組負荷保持較好的線性關(guān)系。

2.2 對機組定—滑—定曲線進行優(yōu)化

通過機組滑壓區(qū)的帶負荷試驗，初步確定機組原始的滑壓曲線是否為機組的最佳運行曲線，若存在偏差，可以更改機組的滑壓曲線。主要考慮主汽壓力、高壓缸效率與給水泵耗功三者的最佳關(guān)系，通過優(yōu)化試驗，以確保機組在滑壓區(qū)的經(jīng)濟運行。

2.3 對機組負荷進行背壓修正

對于直接空冷機組，通過直接采用給定負荷對應(yīng)相應(yīng)的主汽壓力的方式僅能實現(xiàn)基本的定—滑—定運行控制，往往不能實現(xiàn)最佳的效果。為保證機組滑參數(shù)運行的經(jīng)濟性可考慮背壓修正的負荷—主汽壓力控制策略，可將背壓變化折算成機組目標負荷的變化來對主汽壓力進行給定修正，并增加必要的限制參數(shù)，以保證系統(tǒng)控制的安全與可靠性。根據(jù)上述原理確定的機組定—滑—定控制策略如圖1所示。

圖1 背壓修正的負荷—主汽壓力控制策略

2.4 采用調(diào)節(jié)級壓力—主蒸汽壓力的控制方式

對于直接空冷供熱機組，夏季機組運行背壓隨環(huán)境溫度的變化而變化，冬季機組出力也隨供熱量的變化而變化，傳統(tǒng)采用負荷—主蒸汽壓力的控制方式難以確保機組滑壓區(qū)域的經(jīng)濟性，所以，采用調(diào)節(jié)級壓力—主蒸汽壓力的控制方式來實現(xiàn)機組的定—滑—定運行，如圖2所示。

圖2 調(diào)節(jié)級壓力—主蒸汽壓力的控制方式

圖2 中給定負荷為目標負荷經(jīng)速率限制后的輸出，為原滑壓曲線前的負荷給定參數(shù)。模塊函數(shù)1為目標主汽壓力與目標調(diào)速級的組態(tài)關(guān)系，模塊函數(shù)2為給定負荷與實際負荷差對調(diào)速級壓力產(chǎn)生的動態(tài)偏差函數(shù)，該函數(shù)的范圍可根據(jù)運行情況加以調(diào)整。

3 結(jié)束語

a）通過對機組高壓調(diào)節(jié)閥門參數(shù)進行調(diào)整，可使機組閥位總指令與機組負荷保持較好的線性關(guān)系，改善機組配汽機構(gòu)的流量特性，提高機組的調(diào)節(jié)品質(zhì)與一次調(diào)頻性能。

b）通過對機組滑壓區(qū)域的合理優(yōu)化，可使直接空冷機組在滑壓區(qū)間保持較高的運行經(jīng)濟性。

c）采用背壓修正后的負荷—主汽壓力控制策略，可有效提高直接空冷機組在滑壓運行時的經(jīng)濟性。

d）采用調(diào)節(jié)級壓力—主汽壓力的滑壓控制策略，可有效保證直接空冷供熱機組在不同工況下的運行經(jīng)濟性。