趙美鳳，劉雪斌山西電力技術(shù)學(xué)院；大唐太原第二熱電廠

汽輪機(jī)組配汽特性調(diào)整及優(yōu)化運(yùn)行

趙美鳳1，劉雪斌2
1山西電力技術(shù)學(xué)院；2大唐太原第二熱電廠

1　前言

汽輪機(jī)的配汽機(jī)構(gòu)是汽輪機(jī)的重要調(diào)節(jié)裝置，它是指調(diào)節(jié)汽門(mén)及帶動(dòng)調(diào)節(jié)汽門(mén)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它的配汽方式、運(yùn)行方式、控制方式和設(shè)備性能影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和機(jī)組運(yùn)行的安全性。大機(jī)組通常由數(shù)字電液（DEH）系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)啟順序，可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的單閥和順閥運(yùn)行方式管理。一般情況下為了提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，將汽輪機(jī)選擇順序閥運(yùn)行方式。當(dāng)機(jī)組存在閥門(mén)重疊度設(shè)計(jì)、順序閥閥序設(shè)計(jì)和閥門(mén)升程特性與流量特性匹配等問(wèn)題時(shí)，會(huì)就影響機(jī)組的一次調(diào)頻性能和運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性。

大唐太原第二熱電廠#10機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的300MW亞臨界、單軸、中間再熱、直接空冷凝汽式、抽汽供熱汽輪機(jī)。機(jī)組正式運(yùn)行后，一直以廠家原設(shè)計(jì)給定的設(shè)計(jì)滑壓曲線運(yùn)行，因高壓調(diào)門(mén)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。

圖1　高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)布置與開(kāi)啟順序

2　系統(tǒng)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)

2.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

大唐太原第二熱電廠#10機(jī)組汽輪機(jī)為300MW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)做為執(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(mén)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)流配汽方式時(shí)，高壓部分6個(gè)調(diào)門(mén)根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令按相應(yīng)的閥位開(kāi)大或關(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(mén)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(mén)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)：（圖1所示）。

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。

2.2相關(guān)實(shí)驗(yàn)

通過(guò)機(jī)組定壓運(yùn)行方式下的帶負(fù)荷試驗(yàn)，測(cè)取機(jī)組負(fù)荷與DEH閥位指令的關(guān)系、高壓缸效率與DEH閥位指令等關(guān)系、軸系振動(dòng)與負(fù)荷的關(guān)系，檢查配汽機(jī)構(gòu)流量特性的線性關(guān)系，全面掌握機(jī)組的運(yùn)行控制特性和經(jīng)濟(jì)性。

通過(guò)機(jī)組不同滑壓運(yùn)行方式下的變負(fù)荷試驗(yàn)，測(cè)取機(jī)組負(fù)荷與DEH閥位指令的關(guān)系、高壓缸效率與DEH閥位指令等關(guān)系，以全面掌握機(jī)組不同滑壓運(yùn)行方式下的運(yùn)行控制特性和經(jīng)濟(jì)性。

通過(guò)上述試驗(yàn)，在對(duì)原配汽特性調(diào)整的基礎(chǔ)上，確定機(jī)組合理的定-滑-定運(yùn)行方式，并給出合理的控制運(yùn)行方式。在滿(mǎn)足機(jī)組適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度的基礎(chǔ)上，最大限度地提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能。

從#10機(jī)組前期進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)及掌握的機(jī)組設(shè)計(jì)配汽特性情況分析來(lái)看，機(jī)組調(diào)節(jié)閥門(mén)存在著局部總指令與負(fù)荷非線性、局部開(kāi)度指令過(guò)陡，各調(diào)門(mén)之間重疊度較大，表明機(jī)組配汽機(jī)構(gòu)的流量特性不良，影響到了機(jī)組的調(diào)節(jié)特性和調(diào)頻性能。從相關(guān)試驗(yàn)情況來(lái)看，機(jī)組現(xiàn)定壓-滑壓-定壓運(yùn)行方式存在滑壓負(fù)荷起點(diǎn)偏高，閥點(diǎn)位置高壓缸效率高效區(qū)域優(yōu)勢(shì)不明顯等問(wèn)題，一定程度上影響了機(jī)組在滑壓運(yùn)行區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性能。為此充分利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)調(diào)整和改進(jìn)工作，對(duì)機(jī)組配汽機(jī)構(gòu)特性及滑壓運(yùn)行曲線作了修改。

2.3高壓調(diào)汽門(mén)特性的調(diào)整

1）機(jī)組單閥、順序閥的控制原理與特點(diǎn)

單、順閥控制的基本原理為DEH閥位總指令信號(hào)經(jīng)各調(diào)節(jié)汽門(mén)的流量特性函數(shù)，向各調(diào)節(jié)汽門(mén)伺服機(jī)構(gòu)輸出控制信號(hào)。單、順閥運(yùn)行方式通過(guò)切換邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2）單閥、順序閥的特性改進(jìn)方案

根據(jù)機(jī)組前期進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)及掌握的機(jī)組設(shè)計(jì)配汽特性情況，結(jié)合機(jī)組單、順閥的控制特點(diǎn)以及將采用的機(jī)組滑壓運(yùn)行方式特點(diǎn)，在綜合考慮滿(mǎn)足機(jī)組順序閥運(yùn)行特性良好性、機(jī)組單閥-順序閥切換的負(fù)荷穩(wěn)定性、機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等因素后，依據(jù)機(jī)組調(diào)節(jié)汽門(mén)的實(shí)際流量特性，合理調(diào)整閥門(mén)重疊度和重疊范圍，使機(jī)組配汽特性較之以前達(dá)到較好的水平。

3）機(jī)組定-滑-定運(yùn)行控制方案

從機(jī)組前期進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)及掌握的機(jī)組設(shè)計(jì)配汽特性情況來(lái)看，機(jī)組原設(shè)計(jì)的定-滑-定運(yùn)行方式存在滑壓負(fù)荷起點(diǎn)偏高，滑壓運(yùn)行區(qū)域過(guò)大，閥點(diǎn)位置高壓缸效率高效區(qū)域優(yōu)勢(shì)不明顯等問(wèn)題，一定程度上影響了機(jī)組在滑壓運(yùn)行區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)果綜合比較表明：機(jī)組以三閥點(diǎn)開(kāi)始滑壓，滑壓負(fù)荷區(qū)域在205MW-160MW之間，機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)性能較好。

考慮到機(jī)組為直接空冷供熱機(jī)組，夏季機(jī)組運(yùn)行背壓隨環(huán)境氣溫變化幅度較大，冬季機(jī)組出力隨著供熱量的變化而變化，傳統(tǒng)采用負(fù)荷-主蒸汽壓力的控制方式難以確保機(jī)組滑壓區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性，故采用調(diào)節(jié)級(jí)壓力-主汽壓力的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的定-滑-定運(yùn)行，并引入給定負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷差對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)壓力產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)偏差函數(shù)，以完成整個(gè)控制方案。同時(shí)，考慮到機(jī)組在195MW-210MW之間負(fù)荷區(qū)域的特殊性，將機(jī)組滑壓運(yùn)行曲線進(jìn)行了局部?jī)?yōu)化，以適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度要求和便于運(yùn)行人員的操作。

3　實(shí)驗(yàn)分析

選擇機(jī)組典型負(fù)荷210MW在原滑壓和優(yōu)化后滑壓兩種不同運(yùn)行方式的主要參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了比較，從而定量得出不同滑壓方式的經(jīng)濟(jì)優(yōu)劣性。

表1　經(jīng)濟(jì)優(yōu)劣性比較表

從表1中運(yùn)行方式經(jīng)濟(jì)性比較來(lái)看，機(jī)組在三閥點(diǎn)滑壓時(shí)的經(jīng)濟(jì)性較原始滑壓運(yùn)行方式好。其中在三閥點(diǎn)滑壓時(shí)的高壓缸效率較原滑壓運(yùn)行方式時(shí)的高壓缸效率低2.92%，電動(dòng)給水泵耗功增加709 kW，但主蒸汽壓力較原運(yùn)行方式時(shí)的主蒸汽壓力高出3.04MPa，熱力循環(huán)效率更高，整體經(jīng)濟(jì)性能較好。綜合比較來(lái)看，三閥點(diǎn)滑壓時(shí)的經(jīng)濟(jì)性較原始滑壓運(yùn)行方式汽機(jī)熱耗可下降約42 k J/kW.h，折合煤耗約1.7g/kW.h。

4　結(jié)論

機(jī)組在原設(shè)計(jì)定-滑-定運(yùn)行曲線下運(yùn)行時(shí)，存在滑壓負(fù)荷起點(diǎn)偏高、滑壓運(yùn)行區(qū)內(nèi)個(gè)別高調(diào)門(mén)存在較大的節(jié)流損失、閥點(diǎn)位置高壓缸效率高效區(qū)域優(yōu)勢(shì)不明顯等問(wèn)題，影響了機(jī)組在滑壓運(yùn)行區(qū)域的經(jīng)濟(jì)性能，機(jī)組配汽特性及運(yùn)行方式有較大節(jié)能優(yōu)化潛力。

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?，減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。

通過(guò)對(duì)原配汽特性進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，保證了機(jī)組閥位指令與負(fù)荷呈線性關(guān)系。實(shí)施了以調(diào)節(jié)級(jí)壓力對(duì)負(fù)荷控制回路的組態(tài)，有效地保證機(jī)組在夏季高背壓和供熱工況下的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

［1］DL/T-711-1999.《汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)試驗(yàn)導(dǎo)則》［S］.

［2］DL 5011-92.《電力建設(shè)施工與驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（汽機(jī)篇）》［S］.

Adjustment of turbine steam distribu tion and characteristic of operation optimization

ZHAO Meifeng1，Liu Xuebin2
1Electric Power Occupational Technical Institute of SEPC；2Datang Taiyuan Co-generation Power Plant

本文介紹了汽輪機(jī)組配汽機(jī)構(gòu)以及所采用的滑壓運(yùn)行方式，分析了不同滑壓運(yùn)行方式，并對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較，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。

配汽機(jī)構(gòu)；滑壓曲線；優(yōu)化運(yùn)行

This paper introduces the turbine steam distribution mechanism and the sliding pressure operation mode，analyzes different sliding pressure operation mode，and the econom ic performance of the unit are compared，optim ize the pressure operation curve，take the new control mode，to ensure safe and stable operation of unit.

steam distribution mechanism；sliding pressure curve；optimize the operation