殷　戈， 李廣偉

(國電科學(xué)技術(shù)研究院， 南京 210046)

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國產(chǎn)300 MW亞臨界機組滑壓優(yōu)化運行試驗研究

殷戈， 李廣偉

(國電科學(xué)技術(shù)研究院， 南京 210046)

摘要：介紹了某國產(chǎn)亞臨界300 MW機組滑壓優(yōu)化運行的試驗研究方法。通過在各工況下進行定滑壓運行性能對比試驗,得到了機組優(yōu)化后的滑壓運行曲線。新的滑壓運行方式有效地降低了汽輪機熱耗率,提高了機組變負荷時的運行經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：滑壓曲線; 優(yōu)化試驗; 拐點; 表壓; 絕壓

隨著我國電網(wǎng)負荷峰谷差的日益增大，要求機組調(diào)峰的時間越來越多。汽輪機處于低負荷運行狀態(tài)時，熱經(jīng)濟性大大降低。在影響機組低負荷運行熱經(jīng)濟性的主要因素中，只有運行方式可以人為調(diào)整，所以研究汽輪機在低負荷時的運行方式對現(xiàn)場節(jié)能降耗就具有十分重要的意義?；瑝哼\行是目前機組低負荷運行期間經(jīng)常采用的方式之一[1]。

通過變負荷滑壓運行試驗，可以掌握機組在變負荷運行時的特性，確定在變負荷時的最優(yōu)運行主汽壓力，使機組在運行中保持最佳的運行方式，從而進一步挖掘機組節(jié)能潛力，降低機組供電煤耗。

1試驗原理及方法

1.1 試驗原理

在調(diào)節(jié)級、壓力級的共同作用下，機組熱效率與通流量之間存在如下關(guān)系[1]：

(1) 當機組從最佳經(jīng)濟運行點增大蒸汽流量時，調(diào)節(jié)級效率升高，同時調(diào)節(jié)級做功能力降低，排汽損失加大。共同作用下，整機效率降低，熱耗率增加。

(2) 從最佳經(jīng)濟運行點降低蒸汽流量時，調(diào)節(jié)級做功能力加大，效率變差，整機效率降低，機組熱耗率增加。

(3) 每組主蒸汽參數(shù)下都有類似運行曲線。

由上述關(guān)系可以推斷出，在各個負荷段均存在最經(jīng)濟的運行工況，偏離此運行工況機組熱效率下降，經(jīng)濟性變差；因此，可以通過高精度的試驗方法，確定各個負荷段的最經(jīng)濟運行參數(shù)，進而確定整個機組運行的滑壓曲線。

1.2 試驗方法

機組滑壓優(yōu)化試驗方法有試驗比較法和耗差分析法[2]。

試驗比較法是指在機組通常運行范圍內(nèi)選取若干個典型負荷點，在每個負荷點上采用主汽尋優(yōu)的方法，進行機組熱耗率試驗，以機組熱耗率最小為尋優(yōu)目標，來選取機組各個工況下最佳滑壓運行點，進而確定機組最佳滑壓優(yōu)化曲線的方法。

耗差分析法是建立在機組耗差計算模型基礎(chǔ)上的一種滑壓運行優(yōu)化方法，借助性能試驗測試手段，結(jié)合局部能耗分析法，分別計算這些參數(shù)對機組熱耗率影響的分項耗差，匯總得出耗差總和，并以耗差總和最小作為機組不同滑壓運行方式尋優(yōu)評判的依據(jù)，確定機組滑壓運行曲線。

文獻[2]研究結(jié)果表明，上述兩種方法在實際應(yīng)用中分析結(jié)果是一致的，故根據(jù)試驗條件，可以選用任意一種試驗方式進行機組滑壓優(yōu)化，筆者采用的是試驗比較法。

試驗主要步驟可以描述為：

(1) 嚴格按照設(shè)計熱力系統(tǒng)，進行系統(tǒng)隔離。

(2) 進行機組流量平衡試驗，確認機組不明漏率滿足試驗標準要求[3]。

(3) 機組按照滑壓方式運行。

(4) 負荷穩(wěn)定在100%THA負荷，溫度維持設(shè)計值，分別在設(shè)計主汽壓力、高于設(shè)計壓力、低于設(shè)計壓力三種工況進行機組熱耗率試驗。

(5) 按照步驟(4),分別進行90%THA負荷、80%THA負荷、70%THA負荷、60%THA負荷、50%THA負荷機組熱耗率試驗。

(6) 根據(jù)各負荷點的熱耗值與主汽壓力，按照主汽壓力尋優(yōu)方法，求出熱耗最低的工況點。

(7) 根據(jù)各工況點最優(yōu)運行工況點，擬合出滑壓運行曲線。

(8) 由滑壓曲線和額定壓力，確定上拐點(起滑點)負荷點。

(9) 綜合考慮鍋爐燃燒情況、給水泵汽輪機安全運行及機組經(jīng)濟性，確定滑壓曲線下拐點。

2試驗結(jié)果分析

按照試驗比較法步驟，通過高精度性能試驗，對某電廠國產(chǎn)300 MW亞臨界機組進行了滑壓優(yōu)化試驗。試驗在300 MW、270 MW、240 MW、210 MW、180 MW、150 MW 6個負荷段下進行，每個負荷段選取3個不同初壓工況，共進行18個工況點試驗。通過分析各個工況點的試驗結(jié)果，得出機組的滑壓運行曲線。

2.1 各工況試驗結(jié)果分析

各工況下試驗主要數(shù)據(jù)及計算結(jié)果見表1。

由表1可以看出：在各個負荷段，隨著初壓變化，機組熱耗率也會發(fā)生變化。以240 MW負荷段數(shù)據(jù)為例，熱耗率和初壓關(guān)系見圖1。

由圖1可以看出：在初壓為16.4 MPa附近，存在一個最低的熱耗率工況點。通過熱耗率與初壓數(shù)據(jù)，可擬合出對應(yīng)的多項式：

QHR=67.887p2-2 256.8p+27 014

(1)

式中：QHR為熱耗率，kJ/(kW·h)；p為機組初壓，MPa。

對式(1)求極值，可以得出在240 MW負荷段，機組的最優(yōu)初壓為16.62 MPa，對應(yīng)熱耗率為8 258.03 kJ/(kW·h)，負荷為243.12 MW。

其他負荷段也做同樣優(yōu)化，可以得到各個負荷段的最優(yōu)初壓值，見表2。

表2　各負荷段機組最優(yōu)初壓及熱耗率

270 MW和300 MW負荷段，僅從試驗數(shù)據(jù)分析，初壓越高，熱耗率越低，但綜合機組運行安全性因素考慮，機組不能長時間處于超壓狀態(tài)運行，故仍采用設(shè)計初壓。

2.2 滑壓拐點的確定

理論上，機組滑壓的上拐點可以用試驗方法得到，即按照設(shè)計值和同類型機組的滑壓曲線，預(yù)先估算出可能的上拐點區(qū)間，在此區(qū)間進行高密度的性能試驗，取熱耗值最小的工況點為上拐點。這樣測得機組上拐點較精確，但是操作過程中存在試驗工作量大、費用高等缺點。因此，可以根據(jù)各負荷段的試驗數(shù)據(jù)，采用推算的方法得出機組滑壓上拐點，即利用其他各負荷段最優(yōu)的滑壓工況點，擬合出滑壓部分機組負荷與初壓關(guān)系式，代入設(shè)計初壓，計算出對應(yīng)負荷，從而確定機組上拐點。

按照上述方法，機組的負荷與初壓關(guān)系式為：

W=15.221p-10.528

(2)

式中：W為機組功率，MW；p為機組初壓，MPa。

代入設(shè)計初壓16.67 MPa，可得出對應(yīng)的功率為243.20 MW，從而確定機組滑壓曲線的上拐點為(243.20 MW，16.67 MPa)。

下拐點的確定主要考慮鍋爐燃燒的穩(wěn)定性和給水泵汽輪機的運行穩(wěn)定性運行條件，綜合上述兩方面因素，滑壓曲線的下拐點確定為(155.48 MW，10.87 MPa)。

2.3 滑壓曲線的確定

由前述工作可以確定機組優(yōu)化的滑壓曲線：

p=0.065 7W+0.691 7

(3)

式中：p為機組初壓，MPa；W為機組功率，MW。

優(yōu)化前后的機組滑壓曲線見圖2。

3優(yōu)化結(jié)果應(yīng)用分析

3.1 優(yōu)化結(jié)果應(yīng)用

(4)

由式(3)可以看出：電廠設(shè)備測量主汽壓力值與計算所用壓力值，除了大氣壓、高差修正外，還有不同變送器之間的測量修正量差值。綜合考慮這些因素后，機組滑壓曲線為：

pg=0.066 8W-0.415 1

(5)

式中：pg為機組初壓，MPa；W為機組功率，MW。

3.2 優(yōu)化結(jié)果分析

優(yōu)化后，機組負荷在243.20～300 MW時，調(diào)整前后均為定壓運行，經(jīng)濟性能不變；負荷在210～243.20 MW時，優(yōu)化后機組熱耗率可降低約5.48 kJ/(kW·h)，折合供電煤耗約0.20 g/(kW·h)；在155.48～210 MW中低負荷區(qū)域時，機組熱耗率受主汽壓力變化影響幅度較大，機組熱耗率整體降低約17.74 kJ/(kW·h)，折合供電煤耗約0.66 g/(kW·h)。優(yōu)化前后的機組熱耗隨負荷變化的趨勢見圖3。

4結(jié)語

(1) 國產(chǎn)300 MW容量機組，由于設(shè)計及運行條件改變，導(dǎo)致機組偏離設(shè)計工況運行，存在優(yōu)化空間。

(2) 通過試驗比較法，可以實現(xiàn)機組滑壓曲線優(yōu)化。

(3) 滑壓優(yōu)化后，機組在中、低負荷段節(jié)能效果較明顯。

(4) 優(yōu)化后滑壓曲線在應(yīng)用到機組控制中時，應(yīng)進行絕壓向表壓逆向修正。

參考文獻：

[1] 劉雙白. 汽輪機定滑壓運行曲線測試方法研究[J]. 華北電力技術(shù)， 2007,37(12)：12-15.

[2] 童小忠，孫永平，樊印龍. 汽輪發(fā)電機組滑壓運行尋優(yōu)方法的試驗研究[J]. 浙江電力， 2008,21(5)：25-27.

[3] ASME. ANSI/ASME PTC 6—2004 Steam turbines performance test codes[S]. Newyork: ASME, 2006.

Experimental Study on Sliding Pressure Operation Optimization of a Domestic 300 MW Subcritical Unit

Yin Ge, Li Guangwei

(Guodian Science and Technology Research Institute, Nanjing 210046, China)

Abstract：Experimental studies were conducted to optimize the sliding pressure operation of a domestic 300 MW subcritical unit. Through comparative tests on performance of the unit between constant and sliding pressure operation respectively, an optimal sliding pressure operation curve was obtained. The new sliding pressure operation mode has helped to effectively reduce the heat rate of steam turbine, thus improving the operation economy of the unit under variable load conditions.

Keywords：sliding pressure curve; optimization test; knee; gauge pressure; absolute pressure

中圖分類號：TK267

文獻標志碼：A

文章編號：1671-086X(2016)02-0081-04

作者簡介：殷戈(1983—)，男，工程師，從事火電機組性能試驗、節(jié)能分析及調(diào)試技術(shù)研究。E-mail: inger123@163.com

收稿日期：2015-07-02