侯劍雄，黃碧亮

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519050）

0 前言

火電機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行中，其DEH高壓調(diào)門動(dòng)作情況會(huì)直接影響發(fā)電功率和主蒸汽壓力運(yùn)行品質(zhì)，正確的高壓調(diào)門流量特性曲線和閥門重疊度曲線，是提高機(jī)組AGC品質(zhì)、一次調(diào)頻動(dòng)作質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。同時(shí)，亦需要通過熱力試驗(yàn)來確定機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)濟(jì)性最佳的主汽壓力。在確保機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，達(dá)到降低供電煤耗的目標(biāo)。

1 滑壓優(yōu)化試驗(yàn)的問題

以往汽機(jī)閥門流量特性曲線試驗(yàn)與汽機(jī)滑壓優(yōu)化試驗(yàn)常常是分開的。汽輪機(jī)出廠時(shí)預(yù)設(shè)的高壓閥門流量特性曲線等由于加工、安裝以及就地設(shè)備工況點(diǎn)漂移等原因，在實(shí)際中會(huì)發(fā)生高壓調(diào)門流量特性曲線和重疊度曲線偏離設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致一次調(diào)頻和AGC品質(zhì)下降。此時(shí)做汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化試驗(yàn)必然得不到期望的效果。因此，在做汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化前，應(yīng)先進(jìn)行汽輪機(jī)閥門特性試驗(yàn)，得到正確的高壓調(diào)門流量特性曲線和閥門重疊度曲線后，再進(jìn)行汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化試驗(yàn)，以得到。這樣才能得到最佳滑壓優(yōu)化曲線。

2 滑壓優(yōu)化試驗(yàn)方法

通過汽輪機(jī)熱力性能試驗(yàn)方法確定汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度和主蒸汽流量的關(guān)系，擬合出準(zhǔn)確的高壓調(diào)門全行程開度流量特性曲線，計(jì)算、校正順序閥方式下的高壓調(diào)門重疊度函數(shù)，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，得到汽輪機(jī)高壓調(diào)門流量特性優(yōu)化曲線；在汽輪機(jī)高壓調(diào)門特性優(yōu)化的基礎(chǔ)上，根據(jù)熱力循環(huán)的理論，通過一系列定、滑壓試驗(yàn)，找出各工況下運(yùn)行的最經(jīng)濟(jì)主蒸汽壓力，得到機(jī)組在全負(fù)荷范圍運(yùn)行時(shí)熱耗率最小情況下的滑壓優(yōu)化曲線，以修正。

2.1 高壓調(diào)門流量特性試驗(yàn)

分析并給出3號(hào)汽輪機(jī)在兩閥全開(2VWO)至三閥全開(3VWO)不同工況下，調(diào)門開度指令與高壓缸效率、主蒸汽流量之間的關(guān)系，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力與主蒸汽流量之間的關(guān)系，不同綜合閥位開度指令與高壓缸效率、主蒸汽流量之間的關(guān)系。根據(jù)得到的汽機(jī)修改前高壓調(diào)門流量特性，校正高壓調(diào)門流量特性曲線，并在此基礎(chǔ)上對(duì)各高壓調(diào)門流量分配函數(shù)及重疊度進(jìn)行優(yōu)化。在線修改各高壓調(diào)門閥門流量特性修正曲線和順序閥運(yùn)行方式下各調(diào)門的流量比例偏置因子(K+B)和GV流量修正函數(shù)，然后通過機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行檢驗(yàn)是否滿足要求。

2.2 定滑壓優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)熱力循環(huán)理論，機(jī)組在低負(fù)荷下滑壓運(yùn)行時(shí)，由于進(jìn)汽節(jié)流損失小，漏汽損失也小，機(jī)組相對(duì)內(nèi)效率比定壓運(yùn)行時(shí)有較大提高，但由于主汽壓力降低，循環(huán)熱效率也降低。當(dāng)相對(duì)內(nèi)效率的增加幅度補(bǔ)償了循環(huán)熱效率的下降幅度時(shí)，此時(shí)的滑壓參數(shù)才是比較經(jīng)濟(jì)的。因此，需要通過一系列試驗(yàn)來確定機(jī)組經(jīng)濟(jì)性最佳的運(yùn)行壓力，具體方法是在各負(fù)荷段通過試運(yùn)行多個(gè)主汽壓力值，找出熱耗率最低的壓力值。在確保機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，達(dá)到降低供電煤耗，最大限度降低運(yùn)行成本的目標(biāo)。在高壓調(diào)門流量特性試驗(yàn)完成后，根據(jù)機(jī)組在50～100%工況下定、滑壓優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，得到3號(hào)機(jī)組定、滑壓運(yùn)行特性曲線。

3 試驗(yàn)過程及分析

3.1 高壓調(diào)門特性試驗(yàn)

汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度指令的形成過程如圖1所示。

圖1 汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度指令形成過程

從圖1可知，汽輪機(jī)綜合閥位指令(即FDEM流量指令)在順序閥方式下需要先后經(jīng)過背壓修正函數(shù)F(X1)、流量比例分配因子(K+B)和流量修正函數(shù)F(X2)，得到分配到單個(gè)閥門上的流量指令，最后再經(jīng)過閥門流量特性曲線F(X3)成為最終的開度指令。其中背壓修正函數(shù)F(X1)、流量比例分配因子(K+B)是經(jīng)過汽輪機(jī)廠家確認(rèn)的函數(shù)，所以此次試驗(yàn)不進(jìn)行修改。通過分別對(duì)GV3、GV4進(jìn)行兩閥全開(2VWO)和三閥全開(3VWO)的試驗(yàn)，得到了單個(gè)閥門開度與蒸汽流量關(guān)系，并修改高壓調(diào)閥流量開度修正函數(shù)F(X3) 。修改前、后函數(shù)F(X3)曲線比較如圖2所示。

圖2 修改前后高壓調(diào)閥流量開度修正函數(shù)F(X3)曲線比較

從圖2可看出，修改前后的函數(shù)存在一定的差異，特別是X軸在0～55%區(qū)間時(shí)。在同等流量指令下，修改前的閥位開度比實(shí)際的要小，會(huì)造成閥門出力不夠、增大節(jié)流損失等問題，這種情況的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致DEH對(duì)機(jī)組負(fù)荷的響應(yīng)品質(zhì)變差。

圖3為測(cè)取的綜合閥位指令與等效流量之間的關(guān)系曲線（X軸為綜合閥位指令，Y軸為汽機(jī)等效流量）。從圖中畫圈部分可以看出曲線存在線性度不佳的區(qū)域，有平緩的，也有突變的區(qū)間。導(dǎo)致在這些區(qū)間內(nèi)，DEH對(duì)機(jī)組負(fù)荷的響應(yīng)品質(zhì)變差，AGC和一次調(diào)頻品質(zhì)不好。由圖3亦可看出，在調(diào)節(jié)級(jí)壓力相同的情況下，修正后主蒸汽流量較設(shè)計(jì)主蒸汽流量偏小，說明機(jī)組的實(shí)際通流能力較設(shè)計(jì)值偏小。

圖3 優(yōu)化前綜合閥位指令與實(shí)際等效流量關(guān)系曲線

綜合以上可看出，由于DEH閥門流量特性的不準(zhǔn)確，出現(xiàn)當(dāng)DEH綜合閥位指令增加時(shí)，主汽流量卻不增加或突變，導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷不會(huì)變化或突變的情況。AGC和一次調(diào)頻在這個(gè)區(qū)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)、響應(yīng)不及時(shí)等問題，使電廠頻遭電網(wǎng)公司考核，遭受一定經(jīng)濟(jì)損失。另外如閥門重疊度設(shè)置不當(dāng)，也會(huì)造成在兩閥重疊的區(qū)間（即在順序閥方式下，前一個(gè)閥尚未開完，下一個(gè)閥已經(jīng)開啟）閥門容易突升突降，開度大幅波動(dòng)，造成機(jī)組負(fù)荷不穩(wěn)定，同時(shí)帶來一定節(jié)流損失。

3.2 定、滑壓優(yōu)化試驗(yàn)

高壓調(diào)門流量特性試驗(yàn)完成后，3號(hào)汽輪機(jī)在50～100%額定負(fù)荷下進(jìn)行定、滑壓運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)在高壓調(diào)門順序閥運(yùn)行方式下進(jìn)行，通過在各負(fù)荷下選擇不同的主蒸汽壓力進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，尋找出科學(xué)合理的定、滑壓運(yùn)行特性曲線。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，給出50～100%額定負(fù)荷下，各負(fù)荷最佳主汽壓力工況下電功率與熱耗率關(guān)系曲線，電功率與主蒸汽流量關(guān)系曲線，主蒸汽流量與缸效率關(guān)系曲線，最后給出機(jī)組最佳定、滑壓運(yùn)行曲線。

3.2.1 100%額定負(fù)荷定壓運(yùn)行試驗(yàn)

100%額定負(fù)荷定壓工況下，主汽壓為

24.20 MPa。試驗(yàn)得到修正到設(shè)計(jì)參數(shù)下的主蒸汽流量為1 729.417 t/h，修正后電功率為600.944 MW，修正后熱耗率為7 721.7 kJ/(kW.h)。

3.2.2 90%額定負(fù)荷（540 MW）定、滑壓試驗(yàn)90%額定負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表中數(shù)據(jù)可看出，在90%額定負(fù)荷工況下，汽輪機(jī)熱耗率的變化是一個(gè)隨主蒸汽壓力降低而升高的過程，因此在90%額定負(fù)荷時(shí)采用定壓(即選擇在24.2 MPa)運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)。

表1 90%額定負(fù)荷工況定滑壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

80～50%額定負(fù)荷工況下定、滑壓試驗(yàn)結(jié)果可看出，在此類工況下汽輪機(jī)熱耗率的變化是一個(gè)隨主蒸汽壓力降低而先降低后升高的過程，通過找出汽機(jī)熱耗率最低的點(diǎn)可找出最佳運(yùn)行主蒸汽壓力。

3.2.3 定、滑壓運(yùn)行特性曲線

通過對(duì)上述各工況試驗(yàn)結(jié)果分析可看出，隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)得越來越明顯，在額定負(fù)荷600 MW時(shí)，機(jī)組應(yīng)按額定壓力運(yùn)行；小于480 MW負(fù)荷時(shí)，機(jī)組應(yīng)該滑壓運(yùn)行。這樣在不同負(fù)荷下，通過選擇不同的運(yùn)行方式，結(jié)合高壓調(diào)門開度的變化，就能使機(jī)組在變工況下保持較高經(jīng)濟(jì)性。

4 試驗(yàn)成果的實(shí)施

4.1 修改閥門重疊度

根據(jù)計(jì)算的實(shí)際閥門流量曲線，對(duì)重疊度做了相應(yīng)修改。修改前、后綜合閥位指令與各調(diào)門的開度曲線如圖4所示，虛線為修改前關(guān)系曲線，實(shí)線為修改后關(guān)系曲線，從圖中可以清晰看出修改前后綜合閥位指令與各調(diào)門的開度曲線比較，修改后調(diào)閥開度曲線要比修改前調(diào)閥開度曲線平順。

圖4 修改前、后綜合閥位指令與各調(diào)閥開度指令間關(guān)系

在線修改完畢高壓調(diào)門流量特性曲線和重疊度后，進(jìn)行了280～600 MW變動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)，其中包括單閥和順序閥之間的切換。單閥和順序閥切換結(jié)果表明負(fù)荷擾動(dòng)明顯變小，切換期間負(fù)荷波動(dòng)＜3 MW，遠(yuǎn)小于修改前的波動(dòng)值15 MW。負(fù)荷變動(dòng)時(shí)閥門流量指令和等效流量的關(guān)系曲線如圖5所示。對(duì)比圖3和圖5可明顯可以看出修改前的兩處負(fù)荷變動(dòng)平緩和突變的情況已得到明顯改善。整個(gè)變負(fù)荷過程汽輪機(jī)軸承溫度、軸承振動(dòng)無大幅變化，均低于報(bào)警值。運(yùn)行近兩年來，電廠未因AGC、一次調(diào)頻等遭電網(wǎng)考核，表明調(diào)門流量特性試驗(yàn)取得明顯效果。

圖5 優(yōu)化后綜合閥位指令與實(shí)際等效流量關(guān)系

4.2 修正滑壓曲線

通過定、滑壓優(yōu)化的試驗(yàn)結(jié)果，修正各最佳主蒸汽壓力對(duì)應(yīng)工況下機(jī)組電功率與熱耗率關(guān)系曲線見圖6，修正主蒸汽流量與機(jī)組電功率關(guān)系曲線見圖7，修正定、滑壓運(yùn)行曲線見圖8。

圖6 修正后電功率與熱耗率關(guān)系

圖7 修正后主蒸汽流量與機(jī)組電功率關(guān)系

圖8 機(jī)組定、滑壓運(yùn)行曲線

5 結(jié)束語

1) 修改高壓調(diào)門流量特性曲線和重疊度后，單閥和順序閥切換時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)明顯變小，兩處負(fù)荷變動(dòng)平緩和突變的情況得到明顯改善。經(jīng)電廠一次調(diào)頻完善試驗(yàn)后，未發(fā)生過因一次調(diào)頻品質(zhì)等遭電網(wǎng)考核，調(diào)門特性試驗(yàn)取得明顯效果，AGC調(diào)節(jié)品質(zhì)得到提高。

2) 優(yōu)化后機(jī)組在變負(fù)荷過程中負(fù)荷、汽溫、汽壓等參數(shù)穩(wěn)定，汽機(jī)瓦溫、振動(dòng)符合要求。汽機(jī)流量指令和實(shí)際流量呈良好的線性關(guān)系，減少高壓調(diào)門壓損，提高了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和控制穩(wěn)定性。

3) 負(fù)荷在480～600 MW時(shí)，機(jī)組采用定壓方式運(yùn)行。當(dāng)負(fù)荷小于480 MW時(shí)，采用滑壓方式運(yùn)行。優(yōu)化后供電煤耗下降1.2 g/kW.h，經(jīng)濟(jì)性可相對(duì)提高0.5～1%。

4) 把高壓調(diào)門特性優(yōu)化調(diào)整和機(jī)組定、滑壓運(yùn)行優(yōu)化結(jié)合起來已經(jīng)逐步成為越來越多電廠的一種技術(shù)需求，也是更為合理的一種優(yōu)化技術(shù)方案。通過優(yōu)化試驗(yàn)在確保增強(qiáng)機(jī)組變負(fù)荷和一次調(diào)頻的能力的同時(shí)，提高控制的穩(wěn)定性、快速性，達(dá)到降低運(yùn)行煤耗的目標(biāo)。具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。