江蘇利港電力有限公司 張志亮 汪文鑒 蘇瑞峰 劉 軍 季金明

滑壓運(yùn)行是汽輪發(fā)電機(jī)組節(jié)能降耗的主要的手段之一。通常的滑壓曲線是以負(fù)荷作為自變量確定最優(yōu)主汽壓力的，當(dāng)機(jī)組有供熱、再熱減溫水量變化、背壓變化等致使機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)偏離試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，滑壓壓力會(huì)偏離試驗(yàn)給出的最優(yōu)狀態(tài)。很多專家學(xué)者以對(duì)此進(jìn)行了研究，如抽汽供熱對(duì)滑壓的影響等，提出了一些解決方法，如利用會(huì)熱系統(tǒng)汽水矩陣方程，考慮電負(fù)荷、抽汽供熱量、背壓變化圖形的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化計(jì)算方法等，但因現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用的測(cè)量精度往往達(dá)不到精確計(jì)算的要求，理論上可行但實(shí)際應(yīng)用較難，且參與計(jì)算的點(diǎn)越多偏差越大。

1 調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量壓力滑壓函數(shù)確定與實(shí)現(xiàn)

1.1 調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量壓力滑壓函數(shù)確定

當(dāng)前廣泛利用費(fèi)流格爾公式和一些修正方法得到精度較高的主汽流量，為得到更精準(zhǔn)熱耗率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)用于性能監(jiān)測(cè)，但因在線測(cè)點(diǎn)的精度只用于工程運(yùn)行監(jiān)控需要，要想根據(jù)費(fèi)流格爾公式得到精準(zhǔn)的主汽流量較困難，根據(jù)一些文獻(xiàn)資料研究[1-2]，可利用機(jī)組依據(jù)ASME標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的高精度要求的性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的主汽流量及在線的調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量與負(fù)荷進(jìn)行對(duì)應(yīng)匹配，試驗(yàn)期間的負(fù)荷與調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量是單值函數(shù)關(guān)系，最終可確定以調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量為自變量的機(jī)組滑壓運(yùn)行曲線。

負(fù)荷（MW）、主汽壓力（MPa）、試驗(yàn)主汽流量（t/h）、調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量（t/h）對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：580/24.20/1653/1661，550/23.20/1547/1567，500/21.61/1378/1411，450/19.94/1234/1254，400/18.27/1080/1098，320/15.00/865/865。負(fù)荷與試驗(yàn)主汽流量、在線調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量關(guān)系曲線如圖1，兩個(gè)主汽流量有些偏差但不影響負(fù)荷與其一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖1 負(fù)荷與各主汽流量關(guān)系

調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量是由調(diào)節(jié)級(jí)壓力為自變量的單一函數(shù)生成，而調(diào)節(jié)級(jí)壓力測(cè)量有三個(gè)0.01級(jí)的壓力變送器測(cè)得，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性可得到保證，雖然由調(diào)節(jié)級(jí)壓力單一函數(shù)生成的主汽流量不是由經(jīng)典的費(fèi)留格爾公式計(jì)算得出，但經(jīng)過機(jī)組考核試驗(yàn)及通流改造試驗(yàn)及滑壓優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果都已證明該主汽流量與試驗(yàn)計(jì)算的主汽流量比較接近，且與負(fù)荷也成線性比例變化，該主汽流量變化趨勢(shì)能能客觀反映進(jìn)入汽輪機(jī)高缸的能量變化。分別根據(jù)調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量和負(fù)荷作為自變量形成的一一對(duì)應(yīng)的分段滑壓函數(shù)見表1，利用表1數(shù)據(jù)可得出調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量壓力滑壓函數(shù)曲線（圖2）。

表1 調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量與負(fù)荷對(duì)應(yīng)的滑壓計(jì)算公式

圖2 調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量與滑壓函數(shù)關(guān)系

1.2 調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量壓力滑壓函數(shù)實(shí)現(xiàn)

利用原有的滑壓控制邏輯，添加一路以調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量為自變量的新滑壓函數(shù)（圖3）。

圖3 滑壓控制邏輯系統(tǒng)

2 主要變量對(duì)滑壓的影響

2.1 不同負(fù)荷新、舊滑壓函數(shù)應(yīng)用對(duì)比

通過以上滑壓控制邏輯的添加，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量為自變量的新滑壓函數(shù)。450MW汽耗率對(duì)比：修正后負(fù)荷（MW）445.544/444.849，修正后主汽流量（t/h）1299.594/1282.914，滑壓壓力（MPa）/19.860/20.286，GV3開度（%）/17.780/14.252，排汽溫度（℃）28.947/28.456，汽耗率（kg/kW.h） 2.917/2.884；500MW汽耗率對(duì)比：修正后負(fù)荷（MW）498.978/495.990，修正后主汽流量（t/h）1458.152/1434.393，滑壓壓力（MPa）21.649/21.836，GV3開度（%）19.879/18.046，排汽溫度（℃）30.075/29.361，汽耗率（kg/kW.h）2.922/2.892；550MW汽耗率對(duì)比：修正后負(fù)荷（MW）550.012/550.454，修正后主汽流量（t/h）1587.555/1582.119，滑壓壓力（MPa）23.234/23.328，GV3開度（%）22.013/21.949，排汽溫度（℃）31.935/30.471，汽耗率（kg/kW.h）2.886/2.874。

相同負(fù)荷工況盡量選擇供熱量相近或無供熱、再熱減溫水相近等工況較穩(wěn)定的時(shí)間段數(shù)據(jù)，負(fù)荷及主汽流量均是經(jīng)過主、再參數(shù)及排汽溫度修正，計(jì)算結(jié)果表明調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量滑壓函數(shù)投入后的汽耗率比負(fù)荷滑壓函數(shù)的汽耗率均有所降低。

2.2 中壓供熱量對(duì)滑壓的影響

我廠650MW機(jī)組的供熱模式主要分為主汽提供的高壓供熱和熱再抽汽提供的中壓供熱，某些資料研究[3]已提出抽汽模式下使用負(fù)荷滑壓曲線已不合適，提出進(jìn)行滑壓修正或采用主汽流量為自變量的滑壓曲線。

機(jī)組負(fù)荷600MW經(jīng)過邊界參數(shù)修正后，在主汽流量幾乎維持不變的情況下供熱約120t/h，機(jī)組負(fù)荷下降了約32.56MW，也就是平均抽出再熱汽37t/h影響負(fù)荷變化10MW。假設(shè)依舊以負(fù)荷壓力函數(shù)算計(jì)算滑壓，如果負(fù)荷450MW供熱120t/h，主汽流量保證不變的情況下負(fù)荷下降約32MW、實(shí)際負(fù)荷418MW，而450MW對(duì)應(yīng)的滑壓壓力為19.94MPa，418MW對(duì)應(yīng)的滑壓壓力為18.87MPa，滑壓壓力相差近1MPa。由滑壓試驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出約15kJ/kWh熱耗變化，約0.3g/kW.h煤耗。這是最大抽汽供熱流量情況下原滑壓所造成的損失。通過等墑焓降法進(jìn)行了再熱抽汽供熱120t/h的經(jīng)濟(jì)性影響核算，75%THA設(shè)計(jì)工況下，影響熱耗約555kJ/kW.h，影響約32.7MW負(fù)荷，證明以上試驗(yàn)結(jié)論符合理論計(jì)算結(jié)果。

如果以調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量滑壓計(jì)算，由于主汽流量幾乎沒有變化則其滑壓壓力也維持不變，抽汽供熱量的變化不會(huì)引起滑壓壓力的變化，機(jī)組運(yùn)行也不會(huì)偏離經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)。

2.3 再熱器減溫水流量對(duì)滑壓的影響

對(duì)于鍋爐設(shè)計(jì)來說再熱器減溫水是作為事故噴水使用，但由于我廠650MW機(jī)組在較高負(fù)荷工況時(shí)經(jīng)常無法利用燃燒器擺角完成再熱汽溫度的調(diào)節(jié)，實(shí)際運(yùn)行情況不得不將其作為調(diào)節(jié)再熱器溫的常用的手段，再熱器減溫水投用后只在中低壓缸膨脹做功，屬于低壓蒸汽循環(huán)，機(jī)組功率不變的情況下勢(shì)必減少高壓缸主汽流量做功，再熱減溫水量特別是給泵抽頭提供減溫水的投入對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性是不利的[4]。

在機(jī)組負(fù)荷520MW、再熱器減溫水流量35t/h左右及近乎沒有減溫水的兩個(gè)工況主汽流量的比較如下：事故噴水量（t/h）35.1/2.4，負(fù)荷（MW）525.8/525.65，主蒸汽流量（t/h）1478.13/1488.56，主汽壓力（MPa）21.95/22.37，主汽溫度（℃）569.1/567.4，再熱汽溫度（℃）571.2/561.2，排汽溫度（℃）29.6/30.1，舊函數(shù)滑壓壓力（MPa）22.28/22.43，新函數(shù)滑壓壓力（MPa）22.15/22.41。

以上兩個(gè)工況均沒有供熱，負(fù)荷、主汽流量均經(jīng)參數(shù)修正，在機(jī)組負(fù)荷相近的情況下，投入減溫水近35t/h的工況1和投用很小的減溫水的工況2的主汽流量要少近10.42t/h，工況1利用負(fù)荷滑壓函數(shù)計(jì)算的滑壓壓力為22.43MPa，投用減溫水如依舊以舊的滑壓函數(shù)計(jì)算如機(jī)組功率沒有變化的情況下，滑壓壓力依舊是22.43MPa，但利用調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量滑壓函數(shù)計(jì)算的壓力為22.29MPa，相差0.13MPa。

利用等效焓降計(jì)算給泵抽頭再熱減溫水35t/h對(duì)主汽等效熱降減少量25.13kJ/kg，假設(shè)主參數(shù)不變的情況下則主汽流量下降0.74%，以上工況2主汽流量則相應(yīng)下降到1477.54t/h，與工況1實(shí)際投入減溫水35t/h的主汽流量1478.13t/h偏差僅0.59t/h，證明實(shí)際結(jié)論符合理論計(jì)算結(jié)果。

2.4 背壓變化對(duì)滑壓的影響

相同負(fù)荷背壓的變化主要是循環(huán)水流量、溫度不同或凝器清潔度、真空嚴(yán)密性等諸多變化引起。一些文獻(xiàn)資料也都給予了這方面的研究，背壓變化不僅影響機(jī)組的出力和經(jīng)濟(jì)性，還有給泵小汽輪機(jī)出力和耗汽量的改變。無論是中、低壓缸做功能力的下降還是末級(jí)低加抽汽量變化引起的附加做工能力的變化，對(duì)于機(jī)組來說要想保證機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷，則會(huì)增加高缸進(jìn)汽量做功以彌補(bǔ)如上損失。如果依舊用負(fù)荷滑壓曲線運(yùn)行，會(huì)使得調(diào)門開度偏離經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)。解決這個(gè)問題主要有兩種方法，一種是直接在原有的負(fù)荷滑壓曲線上添加一路修正[5]，一種就是利用主汽流量滑壓。

滑壓優(yōu)化試驗(yàn)提供了不同背壓下以負(fù)荷計(jì)算滑壓提供的滑壓曲線如下三條：y=0.03466x+5.18911（背壓9.2kPa）；y=0.03401x+5.03704（背壓7.0kPa）；y=0.03343x+4.90038（背壓4.6kPa），式中y為滑壓壓力、x為負(fù)荷。通過再次擬合壓力變化與排汽溫度變化得出壓增函數(shù)如下：Δp排汽=0.0015t2-0.0502t+0.0695。故在實(shí)際運(yùn)行中通過設(shè)置該壓力偏置達(dá)到經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)的目的。實(shí)際應(yīng)用是在圖3滑壓控制邏輯系統(tǒng)的SLIDSP-A后串聯(lián)一路偏置，用于排汽溫度偏差給予修正，這就形成了新、舊兩路滑壓計(jì)算模式的輸出。

夏季高溫天氣情況，在不供熱等其它干擾盡量排除情況下的不同負(fù)荷進(jìn)行新、舊滑壓輸出的比較為：負(fù)荷（MW）550.97/507.39/450.65/403.55，循環(huán)水溫度（℃）30.44/30.31/30.00/29.87，排汽壓力（kPa）7.47/7.14/6.55/6.26，舊滑壓壓力SLIDSP-A1（MPa）23.2/22.12/20.01/18.32，修正后舊滑壓壓力（MPa）23.7/22.57/20.35/18.59。驗(yàn)證結(jié)果表明，新滑壓壓力與舊滑壓壓力偏差2.84%，排汽溫度修正后的舊滑壓壓力與新滑壓壓力偏差僅為1.7%左右，符合客觀事實(shí)。

因夏季負(fù)荷率較高，以520MW負(fù)荷計(jì)算，舊滑壓壓力沒有經(jīng)過背壓修正的情況下，新、舊滑壓壓力偏差0.56MPa，根據(jù)滑壓優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出約7.42kJ/kWh熱耗變化，折算約0.27g/kW.h煤耗。通過汽輪機(jī)廠家提供的排汽壓力對(duì)功率的修正公式計(jì)算負(fù)荷520MW，排汽壓力7.24kPa背壓下影響功率約15.5MW，也即當(dāng)前的主汽流量在設(shè)計(jì)背壓下應(yīng)該發(fā)電535.5MW。兩者滑壓壓力偏差0.49MPa，與上述新、舊滑壓壓力偏差0.56MPa相差0.08MPa，考慮機(jī)組已存在經(jīng)濟(jì)性下降事實(shí)，新函數(shù)計(jì)算的滑壓壓力比理論上偏大應(yīng)屬正?，F(xiàn)象。該結(jié)論證明以上試驗(yàn)結(jié)論符合理論計(jì)算結(jié)果。

綜上，利用機(jī)組滑壓優(yōu)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析比較在線的調(diào)節(jié)級(jí)壓力計(jì)算的主汽流量與滑壓試驗(yàn)計(jì)算的主汽流量、負(fù)荷之間的關(guān)系，再確定調(diào)節(jié)級(jí)壓力計(jì)算的主汽流量與主汽壓力的變化關(guān)系，得出的滑壓曲線，通過近一年的運(yùn)行觀察試驗(yàn)比較，該滑壓曲線能反應(yīng)熱再抽汽供熱、再熱減溫水量、背壓等主要影響因素的變化，使用該曲線得出的滑壓壓力可使機(jī)組始終維持在試驗(yàn)中的經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)運(yùn)行。該調(diào)節(jié)級(jí)主汽流量滑壓曲線的邏輯控制使用測(cè)點(diǎn)少，函數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)單、使用方便，可滿足機(jī)組響應(yīng)各種因素?cái)_動(dòng)而偏離經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)的動(dòng)態(tài)滑壓運(yùn)行的要求。