張巍

摘 要：某公司CCJK330-16.67/1.2/0.5/538/538型亞臨界雙抽汽自備汽輪發(fā)電機(jī)組，受供汽負(fù)荷和自備用電負(fù)荷影響，機(jī)組發(fā)電負(fù)荷率相對較低，通過對機(jī)組在不同負(fù)荷下的經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行分析，制定汽輪機(jī)組優(yōu)化控制方案，采取“噴嘴調(diào)節(jié)”和“變壓調(diào)節(jié)”相結(jié)合的優(yōu)化控制方式，達(dá)到了非常好的節(jié)能效果，實施后機(jī)組安全運行可靠，節(jié)能效果明顯，對同類電廠有推廣價值。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);噴嘴調(diào)節(jié);變壓調(diào)節(jié);節(jié)能

1 概述

某公司CCJK330-16.67/1.2/0.5/538/538型汽輪機(jī)為亞臨界、單軸、一次中間再熱、三缸雙排汽、雙調(diào)整抽汽機(jī)組，采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)汽由2個高壓主汽閥和4個高壓調(diào)節(jié)汽閥控制，中壓缸進(jìn)汽由2個中壓主汽閥和2個中壓調(diào)節(jié)汽閥控制，每個高、中壓主汽閥和高、中壓調(diào)節(jié)汽閥各由獨立的油動機(jī)控制，根據(jù)調(diào)節(jié)需要可實現(xiàn)對其閥門調(diào)節(jié)控制，以及實現(xiàn)“噴嘴調(diào)節(jié)”和“節(jié)流調(diào)節(jié)”兩種不同進(jìn)汽控制方式的切換。機(jī)組在正常運行時，通常采用“噴嘴調(diào)節(jié)”模式，通過控制指令調(diào)節(jié)四個高壓缸蒸汽室進(jìn)汽閥門開度，控制汽輪機(jī)進(jìn)汽做功，也可在調(diào)門開度不變通過主蒸汽壓力變化控制汽輪機(jī)做功。在不同進(jìn)汽閥門開度或?qū)?yīng)不同的主蒸汽壓力時，其高壓蒸汽流過進(jìn)汽閥門時產(chǎn)生的節(jié)流能量損失不同，進(jìn)入汽輪機(jī)后做功效率也不同。

2 問題的提出

汽輪機(jī)主蒸汽從鍋爐經(jīng)2根主蒸汽管分別到達(dá)汽輪機(jī)兩側(cè)，進(jìn)入由1個主汽閥和2個調(diào)節(jié)汽閥組成的單一聯(lián)合汽閥，再經(jīng)4根撓性導(dǎo)汽管進(jìn)入設(shè)置在高壓缸的蒸汽室。4根導(dǎo)汽管對稱地接到高壓外缸上下半的4個進(jìn)汽管接口進(jìn)入蒸汽室和調(diào)節(jié)級，汽流從調(diào)節(jié)級出來后流經(jīng)高壓各級做功。汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)汽部分有四個蒸汽室，分別對應(yīng)四個高壓調(diào)節(jié)汽閥，如圖1所示。采用“噴嘴調(diào)節(jié)”（順序閥）控制模式時，四個高壓調(diào)節(jié)汽閥按照設(shè)定好的動作順序，依次開大或關(guān)小控制汽輪機(jī)進(jìn)汽負(fù)荷變化，其設(shè)定的開啟動作順序是#1/4-3-2，在增加進(jìn)汽負(fù)荷變化過程中，#1、4高壓調(diào)節(jié)汽閥同步動作先開啟，在#1、4高壓調(diào)節(jié)汽閥接近全開不能滿足進(jìn)汽負(fù)荷需要時，#3高壓調(diào)節(jié)汽閥開始動作開啟，在#3高壓調(diào)節(jié)汽閥接近全開仍然不能滿足進(jìn)汽負(fù)荷需要時，#2高壓調(diào)節(jié)汽閥開始動作開啟，在減少進(jìn)汽負(fù)荷變化過程中，動作順序相反。在“噴嘴調(diào)節(jié)”控制模式下，四個高壓調(diào)節(jié)汽閥開度與汽輪機(jī)進(jìn)汽量有一定的對應(yīng)比例關(guān)系，也就是調(diào)閥特性曲線，要通過理論計算和試驗整定來確定，使各調(diào)門特性達(dá)到最佳狀態(tài)。但在實際“噴嘴調(diào)節(jié)”控制應(yīng)用中，由于調(diào)門特性整定不精確、各調(diào)門動作重疊度設(shè)置不合理、調(diào)閥結(jié)垢等因素影響，在汽輪機(jī)進(jìn)汽負(fù)荷變化過程中或在65%額定進(jìn)汽負(fù)荷以下時，#3高壓調(diào)節(jié)汽閥開度較小調(diào)節(jié)線性變差、節(jié)流損失增大，且各高壓調(diào)節(jié)汽閥容易發(fā)生大幅開關(guān)振蕩，影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通過試驗數(shù)據(jù)分析比對，汽輪機(jī)在低負(fù)荷采用“噴嘴調(diào)節(jié)”調(diào)節(jié)控制模式時，在相同的發(fā)電、供汽負(fù)荷下，通過汽輪機(jī)主蒸汽進(jìn)汽壓力變化，控制#1/4高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在38-40%、#2/3調(diào)閥全關(guān)所需要的主蒸汽量，要明顯低于#1/4調(diào)閥全開、#2調(diào)閥全關(guān)、#3調(diào)閥4-6%開度所需要的主蒸汽量，進(jìn)入汽輪機(jī)做功的蒸汽量和所需的燃料量有明顯不同，也就是汽輪機(jī)在做功不變的情況下，通過主蒸汽壓力變化“變壓調(diào)節(jié)”，間接控制各高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在合理開度，可以有效提高汽輪機(jī)做功經(jīng)濟(jì)性降低能耗。通過現(xiàn)場調(diào)整比對分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)組采用“噴嘴調(diào)節(jié)”和“變壓調(diào)節(jié)”相結(jié)合的優(yōu)化控制模式時，在不同工況采取不同的控制模式，即在高壓調(diào)節(jié)汽閥開度不變的情況下，改變主蒸汽進(jìn)汽壓力來改變汽輪機(jī)進(jìn)氣量，或者在主蒸汽進(jìn)汽壓力不變的情況下，改變各高壓調(diào)節(jié)汽閥開度來改變汽輪機(jī)進(jìn)汽量合理控制各高壓調(diào)節(jié)汽閥開度和主蒸汽進(jìn)汽壓力，實現(xiàn)汽輪機(jī)進(jìn)汽量控制，使各高壓調(diào)節(jié)汽閥調(diào)節(jié)性在最佳位置，降低各高壓調(diào)節(jié)汽閥節(jié)流損失，最大限度提高蒸汽做功能效。

3 解決辦法

①采用定--滑--定和噴嘴調(diào)節(jié)相結(jié)合的控制方式，即采用“噴嘴調(diào)節(jié)+變壓調(diào)節(jié)”模式，通過高壓調(diào)節(jié)汽閥開度配合主蒸汽壓力變化調(diào)整機(jī)組負(fù)荷;

②根據(jù)機(jī)組運行工況，及時進(jìn)行機(jī)組控制方式、高壓調(diào)節(jié)汽閥開度和主蒸汽壓力控制調(diào)整，使機(jī)組在噴嘴調(diào)節(jié)控制方式下及時滿足負(fù)荷變化需要;

③機(jī)組在“噴嘴調(diào)節(jié)+變壓調(diào)節(jié)”模式下，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較低，主蒸汽流量低于48%額定流量時，采用定壓模式，使#2、3高壓調(diào)節(jié)汽閥全關(guān)，通過#1、4高壓調(diào)節(jié)汽閥開度變化適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化;

④機(jī)組在“噴嘴調(diào)節(jié)+變壓調(diào)節(jié)”模式下，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷增加，主蒸汽流量在48-62%額定流量時，使#2、3高壓調(diào)節(jié)汽閥全關(guān)，控制#1、4高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在38-42%之間，采用滑壓模式，通過主蒸汽壓力變化來適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化;

⑤機(jī)組在“噴嘴調(diào)節(jié)+變壓調(diào)節(jié)”模式下，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷繼續(xù)增加，主蒸汽流量在62-82%額定流量時，使#1、4高壓調(diào)節(jié)汽閥全開，#2高壓調(diào)節(jié)汽閥全關(guān)，控制#3高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在3.8-6.0%之間，繼續(xù)采用滑壓模式，通過主蒸汽壓力變化來適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化;

⑥機(jī)組在“噴嘴調(diào)節(jié)+變壓調(diào)節(jié)”模式下，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷繼續(xù)增加，在主蒸汽流量大于82%額定流量，且主蒸汽壓力接近額定壓力時（16.7MPa），采用定壓模式，保持主蒸汽壓力額定，使#1、4高壓調(diào)節(jié)汽閥全開，#2高壓調(diào)節(jié)汽閥全關(guān)，通過#3高壓調(diào)節(jié)汽閥開度變化來適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化;

⑦機(jī)組在“噴嘴調(diào)節(jié)+變壓調(diào)節(jié)”模式下，為最大限度降低節(jié)流損失，在保持各高壓調(diào)節(jié)汽閥開度不變，采用滑壓調(diào)節(jié)增、減機(jī)組負(fù)荷時，及時通過改變主蒸汽壓力目標(biāo)值、升壓速率、變負(fù)荷速率、煤量及風(fēng)量調(diào)整偏差等控制，使主蒸汽壓力變化及時滿足負(fù)荷變化需要，盡量避免各高壓調(diào)節(jié)汽閥開度落入振蕩區(qū);

⑧采用合理的機(jī)組熱負(fù)荷調(diào)度方式。機(jī)組在“噴嘴調(diào)節(jié)+變壓調(diào)節(jié)”模式下，汽輪機(jī)抽汽對外供汽選擇高負(fù)荷機(jī)組供汽，在機(jī)組負(fù)荷較低時，控制汽輪機(jī)中壓缸旋轉(zhuǎn)隔板和中、低壓缸連通閥節(jié)流開度不易過小，盡量減少節(jié)流損失。

4 應(yīng)用效果與分析

按照上述方案編制了《熱電機(jī)組閥門優(yōu)化控制節(jié)能技術(shù)措施》并在現(xiàn)場組織實施，在實際應(yīng)用過程中，兩臺CCJK330-16.67/1.2/0.5/538/538型汽輪機(jī)運行安全平穩(wěn)，對不同工況和控制模式下的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對，主要解決了以下幾個問題：

①機(jī)組運行平穩(wěn)且能夠及時滿足變負(fù)荷工況需要，對電網(wǎng)及抽汽供熱系統(tǒng)無安全影響;

②在進(jìn)汽負(fù)荷率較低下，降低#3調(diào)閥節(jié)流損失;

③縮短各調(diào)閥在重疊區(qū)域停留時間，有效避免了閥門振蕩;

④機(jī)組在“噴嘴調(diào)節(jié)+變壓調(diào)節(jié)”模式下，通過改變主蒸汽壓力和高壓調(diào)節(jié)汽閥開度控制，節(jié)能效果明顯，機(jī)組能耗明顯下降;

⑤機(jī)組發(fā)電負(fù)荷不變，汽輪機(jī)主蒸汽進(jìn)汽壓力升高的同時，鍋爐燃煤量相對減少，實現(xiàn)發(fā)電標(biāo)煤耗降低約3-6g/kWh，能耗明顯降低;

⑥機(jī)組發(fā)電負(fù)荷不變，汽輪機(jī)主蒸汽經(jīng)過速度級做功焓降差相對增加，主蒸汽流量減少，做功能力增強(qiáng)汽耗率降低。