余海鵬，赫廣迅，劉 鑫，孫 嘉

（哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

隨著我國(guó)發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步和成熟，人們已把更多的目光投向清潔能源和新能源。傳統(tǒng)火力發(fā)電面臨前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)，當(dāng)前性能最先進(jìn)的超超臨界大型火力發(fā)電機(jī)組在大容量、高參數(shù)的基礎(chǔ)上繼續(xù)挖掘機(jī)組潛能的空間和難度將不斷增加。近年來(lái)，受宏觀經(jīng)濟(jì)尤其是工業(yè)生產(chǎn)下行等影響，用電量保持低速增長(zhǎng)已經(jīng)成為常態(tài)。與此同時(shí)，我國(guó)電力生產(chǎn)經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的迅速擴(kuò)張和結(jié)構(gòu)調(diào)整，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大，能源結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，隨著風(fēng)電、水電和太陽(yáng)能發(fā)電等的大力發(fā)展，可再生能源和核電在電力結(jié)構(gòu)中所占比例逐步上升［1］。為順應(yīng)清潔、高效、環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)，許多火電機(jī)組紛紛進(jìn)行了節(jié)能減排技術(shù)改造和控制策略改進(jìn)，以滿(mǎn)足國(guó)家的新標(biāo)準(zhǔn)和新要求［2］。電網(wǎng)為了保證發(fā)電機(jī)組的供電質(zhì)量，對(duì)于火電機(jī)組一次調(diào)頻的投入率、調(diào)節(jié)指標(biāo)的考核較以往更加嚴(yán)格［3-4］，從而推動(dòng)了發(fā)電廠(chǎng)與設(shè)備廠(chǎng)家不斷追求技術(shù)進(jìn)步與革新。

火電機(jī)組最常見(jiàn)的配汽調(diào)節(jié)方式主要分為非全周進(jìn)汽配汽調(diào)節(jié)和全周進(jìn)汽配汽調(diào)節(jié)兩大類(lèi)，其中非全周進(jìn)汽配氣調(diào)節(jié)主要是指噴嘴調(diào)節(jié)，全周進(jìn)汽配汽調(diào)節(jié)又分為全周進(jìn)汽節(jié)流調(diào)節(jié)和全周進(jìn)汽補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)［5］。隨著超超臨界機(jī)組進(jìn)汽參數(shù)和容量的不斷提高，常規(guī)噴嘴調(diào)節(jié)技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)組高參數(shù)的技術(shù)要求，全周進(jìn)汽加補(bǔ)汽閥的配置逐漸成為追求技術(shù)進(jìn)步與革新的一個(gè)方向［6-7］。國(guó)際大型汽輪機(jī)設(shè)備制造商（如西門(mén)子、阿爾斯通等）和國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)廠(chǎng)家（如上海汽輪機(jī)廠(chǎng)、哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)等）都有帶補(bǔ)汽閥運(yùn)行的機(jī)組設(shè)計(jì)能力和投運(yùn)業(yè)績(jī)。帶補(bǔ)汽閥運(yùn)行作為660 MW 等級(jí)和1 000 MW 等級(jí)超超臨界機(jī)組主流運(yùn)行方式之一［8-9］，其帶來(lái)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益和核心技術(shù)將是任何一家公司發(fā)展不能忽略的重要競(jìng)爭(zhēng)力，必須投入人力、物力進(jìn)行研究，才能保證可以滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化的需求。

本文針對(duì)補(bǔ)汽閥設(shè)計(jì)與運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，主要解決了補(bǔ)汽閥設(shè)計(jì)工程中開(kāi)啟點(diǎn)選取、補(bǔ)汽位置選取、補(bǔ)汽閥流量配汽計(jì)算、補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)優(yōu)化、補(bǔ)汽閥機(jī)組一次調(diào)頻能力研究等問(wèn)題。

1 補(bǔ)汽閥技術(shù)

1.1 補(bǔ)汽閥進(jìn)汽原理

補(bǔ)汽閥技術(shù)主要是指通過(guò)在主進(jìn)汽與補(bǔ)汽位置之間增設(shè)一個(gè)補(bǔ)汽閥，當(dāng)機(jī)組達(dá)到額定通流能力后，通過(guò)補(bǔ)汽閥將一部分主汽流量直接送入補(bǔ)汽位置，從而達(dá)到在不增加主汽壓力的前提下提高機(jī)組負(fù)荷的目的。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：一是可以提高機(jī)組額定工況的主汽參數(shù)，從而提高機(jī)組效率；二是在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中可以通過(guò)快速升負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)組一次調(diào)頻功能。補(bǔ)汽閥機(jī)組進(jìn)汽方式如圖1所示。

圖1 補(bǔ)汽閥機(jī)組進(jìn)汽示意圖

1.2 采用補(bǔ)汽閥技術(shù)的必要性

隨著國(guó)內(nèi)火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，機(jī)組不斷向高參數(shù)、高容量方向發(fā)展，以追求更高的發(fā)電效率。當(dāng)前比較成熟的高效機(jī)組已經(jīng)達(dá)到1 000 MW的功率等級(jí)，同時(shí)進(jìn)汽參數(shù)達(dá)到28 MPa/600 ℃/620 ℃等級(jí)，并且不斷向更高參數(shù)31 MPa/630 ℃/630 ℃發(fā)展。隨著機(jī)組參數(shù)提升，必然需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的支持。在1 000 MW功率等級(jí)、28 MPa/600 ℃/620 ℃進(jìn)汽參數(shù)條件下，不同的配汽方式會(huì)有不同的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

在我國(guó)，火電機(jī)組常見(jiàn)的進(jìn)汽調(diào)節(jié)方式主要是噴嘴配汽調(diào)節(jié)、全周進(jìn)汽節(jié)流調(diào)節(jié)、全周進(jìn)汽補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)等3種調(diào)節(jié)模式。其中，噴嘴配汽調(diào)節(jié)適用于600 MW 等級(jí)超臨界參數(shù)及以下的機(jī)組，當(dāng)參數(shù)達(dá)到28 MPa/600 ℃/620 ℃時(shí)，噴嘴本身的安全裕度小、設(shè)計(jì)困難，如果強(qiáng)行采用噴嘴配汽調(diào)節(jié)，需要犧牲較大程度的經(jīng)濟(jì)性［11］，與提高機(jī)組效率的目標(biāo)不相符。目前最先進(jìn)的超超臨界機(jī)組都不采用噴嘴配汽調(diào)節(jié)技術(shù)。

全周進(jìn)汽節(jié)流調(diào)節(jié)和全周進(jìn)汽補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面均不存在安全問(wèn)題，唯一的差別是全周進(jìn)汽節(jié)流調(diào)節(jié)機(jī)組在設(shè)計(jì)運(yùn)行過(guò)程中需要保留一定的主汽壓力節(jié)流以滿(mǎn)足一次調(diào)頻需求，這就使得機(jī)組在全負(fù)荷范圍內(nèi)都有進(jìn)汽節(jié)流壓損，而且額定工況進(jìn)汽壓力往往低于額定進(jìn)汽壓力，機(jī)組運(yùn)行效率相對(duì)較差。與之相反，全周進(jìn)汽補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)機(jī)組由于其補(bǔ)汽閥技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻，機(jī)組運(yùn)行時(shí)不需要保留主汽壓力節(jié)流，而且額定工況進(jìn)汽壓力可以達(dá)到額定進(jìn)汽壓力，機(jī)組運(yùn)行效率相對(duì)較好。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)負(fù)荷時(shí)，全周進(jìn)汽補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)機(jī)組的熱耗一般比全周進(jìn)汽節(jié)流調(diào)節(jié)機(jī)組的熱耗低12～20 kJ/kWh，機(jī)組運(yùn)行效率更高［12］。所以，全周進(jìn)汽補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)機(jī)組既能滿(mǎn)足機(jī)組一次調(diào)頻需求，又能提高機(jī)組運(yùn)行效率，已大量應(yīng)用于超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)當(dāng)中。

1.3 補(bǔ)汽閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

某公司補(bǔ)汽閥結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：補(bǔ)汽閥與主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥為一個(gè)整體，主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥通過(guò)法蘭與汽缸連接在一起，補(bǔ)汽閥通過(guò)導(dǎo)汽管與高壓模塊進(jìn)行連接，補(bǔ)汽閥與汽缸之間的管道具有一定的撓性。補(bǔ)汽閥與主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥布置如圖2所示。

圖2 補(bǔ)汽閥與主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥布置

主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥采用彈簧支架，同時(shí)主汽閥與汽缸之間為剛性連接，因此主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥與高壓缸可以作為整體結(jié)構(gòu)。當(dāng)補(bǔ)汽閥開(kāi)啟時(shí)，閥體本身振動(dòng)的一部分會(huì)被彈簧支撐吸收，同時(shí)由于導(dǎo)汽管具有一定的撓性，因此不會(huì)將振動(dòng)傳遞到汽缸本體。

補(bǔ)汽閥開(kāi)啟時(shí)，蒸汽從補(bǔ)汽閥出口經(jīng)導(dǎo)汽管進(jìn)入高壓通流。高壓內(nèi)缸補(bǔ)汽位置為環(huán)腔結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，使得補(bǔ)汽汽流的沖擊不會(huì)直接作用在轉(zhuǎn)子上，而是在補(bǔ)汽環(huán)腔內(nèi)進(jìn)行分流，經(jīng)過(guò)導(dǎo)汽流道進(jìn)入通流部分。導(dǎo)汽流道出口方向與主蒸汽的流動(dòng)方向有一定的夾角，補(bǔ)汽進(jìn)入通流部分時(shí)會(huì)對(duì)主汽產(chǎn)生微小的擾動(dòng)，因此在補(bǔ)汽閥開(kāi)啟時(shí)不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子造成額外的振動(dòng)。

2 補(bǔ)汽閥的選型及設(shè)計(jì)

2.1 補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)選取

在主汽壓力達(dá)到額定值且主汽調(diào)節(jié)閥已經(jīng)全開(kāi)時(shí)的汽輪機(jī)進(jìn)汽量，稱(chēng)為補(bǔ)汽閥的開(kāi)啟點(diǎn)［13-14］，此時(shí)已經(jīng)達(dá)到機(jī)組最大通流能力。

如果開(kāi)啟點(diǎn)設(shè)置小于額定工況，雖然在部分負(fù)荷時(shí)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性有所提高，但額定工況存在補(bǔ)汽損失，機(jī)組熱耗偏高；如果開(kāi)啟點(diǎn)大于額定工況，額定工況存在滑壓運(yùn)行損失，機(jī)組熱耗同樣升高，只有機(jī)組在大于額定負(fù)荷點(diǎn)（補(bǔ)汽閥設(shè)置開(kāi)啟點(diǎn)）運(yùn)行時(shí)才達(dá)到機(jī)組最優(yōu)性能。補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)對(duì)額定工況熱耗的影響如圖3所示。所以補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)設(shè)置為額定工況時(shí)，機(jī)組額定負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，并且加權(quán)負(fù)荷同樣具有較高的經(jīng)濟(jì)性能。

圖3 補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)對(duì)額定工況熱耗的影響

根據(jù)圖3對(duì)比可知，與開(kāi)啟點(diǎn)在100%負(fù)荷的額定工況熱耗相比，開(kāi)啟點(diǎn)在96.2%負(fù)荷時(shí)額定工況熱耗增加16.8 kJ/kWh，開(kāi)啟點(diǎn)在103.8%負(fù)荷時(shí)額定工況熱耗增加6.9 kJ/kWh。因此，補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)設(shè)置在100%負(fù)荷時(shí)，額定工況熱耗最低。

2.2 補(bǔ)汽位置選取

在主進(jìn)汽與補(bǔ)汽位置之間增設(shè)一個(gè)補(bǔ)汽閥，具體位置根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、補(bǔ)汽前后溫差、補(bǔ)汽對(duì)主調(diào)門(mén)通流能力的影響等方面來(lái)確定。主要考慮以下3點(diǎn)選取原則：

1）防止補(bǔ)汽閥出口達(dá)到音速，補(bǔ)汽閥前后壓比不能低于臨界壓比0.546。

2）補(bǔ)汽溫差建議不超過(guò)70 ℃，避免熱應(yīng)力大影響設(shè)備壽命。

3）補(bǔ)汽流量盡量小。

以百萬(wàn)超超臨界機(jī)組為例，補(bǔ)汽位置選取在不同級(jí)后的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同補(bǔ)汽位置的機(jī)組參數(shù)

根據(jù)以上選型原則，經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算分析，得出結(jié)論為：補(bǔ)汽引入位置在高壓第4級(jí)后的機(jī)組相對(duì)熱耗最低，補(bǔ)汽溫差最小，設(shè)計(jì)最為合理。

2.3 配汽流量計(jì)算

常規(guī)調(diào)節(jié)閥和主汽閥前后壓損較小，一般為4%以?xún)?nèi)，閥門(mén)口徑選型時(shí)，可按照常規(guī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)喉部流速進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。根據(jù)大量運(yùn)行機(jī)組經(jīng)驗(yàn)反饋，該閥門(mén)口徑選型方式合理，能滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)行要求。

為解決該問(wèn)題，補(bǔ)汽閥設(shè)計(jì)需從流量配汽方法入手，按照補(bǔ)汽閥相對(duì)口徑不同來(lái)進(jìn)行配汽對(duì)比計(jì)算，主要是對(duì)比達(dá)到最大補(bǔ)汽流量時(shí)閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度。最大補(bǔ)汽時(shí)閥門(mén)開(kāi)度與相對(duì)口徑的關(guān)系曲線(xiàn)如圖4所示。

圖4 最大補(bǔ)汽時(shí)閥門(mén)開(kāi)度與相對(duì)口徑的關(guān)系曲線(xiàn)

根據(jù)圖4曲線(xiàn)對(duì)比可知：補(bǔ)汽閥閥門(mén)相對(duì)口徑越大，最大補(bǔ)汽時(shí)的閥門(mén)開(kāi)度就越小，越容易出現(xiàn)小開(kāi)度下閥碟頻繁磕碰閥座的現(xiàn)象；補(bǔ)汽閥閥門(mén)相對(duì)口徑越小，達(dá)到最大補(bǔ)汽時(shí)的閥門(mén)開(kāi)度就越大，即越有利于機(jī)組安全運(yùn)行。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，建議最大補(bǔ)汽時(shí)閥門(mén)開(kāi)度在50%以上，可以保證補(bǔ)汽閥參與機(jī)組一次調(diào)頻時(shí)閥碟不會(huì)頻繁磕碰閥座，機(jī)組參與一次調(diào)頻更安全。

3 調(diào)峰機(jī)組補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)優(yōu)化

當(dāng)前，帶補(bǔ)汽閥的調(diào)峰機(jī)組在調(diào)峰過(guò)程中負(fù)荷較低，一般處于開(kāi)啟點(diǎn)以下，此時(shí)機(jī)組運(yùn)行存在滑壓運(yùn)行損失，機(jī)組運(yùn)行熱耗變高。開(kāi)啟點(diǎn)對(duì)機(jī)組參數(shù)的影響如圖5、圖6所示。補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)設(shè)置越低，相同的調(diào)峰負(fù)荷下滑壓損失越小，調(diào)峰負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性就越好［15］。

圖5 開(kāi)啟點(diǎn)對(duì)主蒸汽壓力的影響

圖6 開(kāi)啟點(diǎn)對(duì)各工況熱耗的影響

以100%負(fù)荷作為補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)為基準(zhǔn)，補(bǔ)汽閥在90%負(fù)荷開(kāi)啟和80%負(fù)荷開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的各部分負(fù)荷工況下，機(jī)組熱耗變化如表2所示。

表2 不同補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)下各部分負(fù)荷下的機(jī)組熱耗

根據(jù)表2的對(duì)比可知：與100%負(fù)荷作為補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)相比，90%負(fù)荷作為開(kāi)啟點(diǎn)時(shí)，90%負(fù)荷以上時(shí)機(jī)組熱耗升高，90%負(fù)荷以下熱耗降低；80%負(fù)荷作為開(kāi)啟點(diǎn)時(shí)，80%負(fù)荷以上時(shí)機(jī)組熱耗升高，80%負(fù)荷以下熱耗降低。可以看出，降低補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)負(fù)荷后，與100%負(fù)荷作為補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)相比，開(kāi)啟點(diǎn)以上負(fù)荷熱耗升高，開(kāi)啟點(diǎn)以下負(fù)荷熱耗降低。因此，具體項(xiàng)目最終的補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)需要根據(jù)全年負(fù)荷情況進(jìn)行核算后統(tǒng)籌考慮。

4 補(bǔ)汽閥機(jī)組一次調(diào)頻能力研究

4.1 超超臨界機(jī)組一次調(diào)頻特性

汽輪發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻主要靠汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的瞬間動(dòng)作來(lái)釋放蒸汽管道及鍋爐內(nèi)部?jī)?chǔ)存的能量，從而快速提高機(jī)組出力，達(dá)到電網(wǎng)對(duì)于機(jī)組一次調(diào)頻負(fù)荷增加的要求。超超臨界機(jī)組采用的直流鍋爐不設(shè)汽包，因此用于儲(chǔ)存熱量的體積有限，一次調(diào)頻能力較差，只能靠犧牲壓力指標(biāo)來(lái)盡量滿(mǎn)足負(fù)荷波動(dòng)需求，導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作大才能滿(mǎn)足調(diào)頻要求［16］。

直流鍋爐儲(chǔ)熱體積為固定值，導(dǎo)致總儲(chǔ)熱能量與主蒸汽壓力有很大關(guān)系，如圖7所示。由圖7可知：在相同主汽溫度條件下，蒸汽比容隨主汽壓力降低而增加，固定儲(chǔ)熱體積的儲(chǔ)熱能力隨主汽壓力降低而降低。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活方式的改變，越來(lái)越多的人們選擇自由行，以滿(mǎn)足其對(duì)個(gè)性化要求的愿望。互助外語(yǔ)導(dǎo)游服務(wù)的形式，其中一方的目標(biāo)群體指向的是具有外語(yǔ)類(lèi)院校的在校大學(xué)生，雖然其服務(wù)前提是已取得外語(yǔ)導(dǎo)游證或臨時(shí)導(dǎo)游證等從業(yè)資質(zhì)，但在導(dǎo)游專(zhuān)業(yè)技能和工作經(jīng)驗(yàn)等方面相較而言會(huì)有所欠缺，因此互助外語(yǔ)導(dǎo)游不太適合于帶團(tuán)出游模式。相反，一對(duì)一的或一對(duì)多的服務(wù)模式能夠?yàn)橥鈬?guó)游客帶去目的地深度旅行體驗(yàn)，這更切合當(dāng)下自由行和個(gè)性化定制旅行的行業(yè)趨勢(shì)。

圖7 機(jī)組主蒸汽壓力與儲(chǔ)熱能力關(guān)系

在不同主蒸汽壓力下運(yùn)行時(shí)，相同的壓損調(diào)整帶來(lái)的可用于調(diào)頻的蒸汽質(zhì)量（相對(duì)儲(chǔ)熱量）如圖8所示。由圖8可知：在相同壓力變化率條件下，主蒸汽壓力越低，參與一次調(diào)頻的可用蒸汽質(zhì)量流量越小。超超臨界機(jī)組主汽壓力隨機(jī)組負(fù)荷降低而降低，表明機(jī)組在負(fù)荷較低時(shí)一次調(diào)頻能力更差。

圖8 機(jī)組主蒸汽壓力與相對(duì)儲(chǔ)熱量關(guān)系

根據(jù)計(jì)算，可以用于調(diào)頻的質(zhì)量基本正比于調(diào)頻功率，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，相同功率調(diào)頻量與所需主蒸汽壓力變化率關(guān)系曲線(xiàn)如圖9所示。由圖9可知：在相同調(diào)頻量下，主汽壓力越高，所需壓損變化率越小，此時(shí)一次調(diào)頻速度更容易；主汽壓力越低，所需壓損變化率越大，此時(shí)一次調(diào)頻速度更難。根據(jù)計(jì)算，常規(guī)百萬(wàn)超超臨界機(jī)組，采用5%預(yù)節(jié)流，額定工況下可以調(diào)整的一次調(diào)頻功率為26.8 MW，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速調(diào)頻量為4.0 r/min。

圖9 機(jī)組相同功率調(diào)頻量所需壓損變化率關(guān)系

4.2 補(bǔ)汽閥機(jī)組的一次調(diào)頻能力

在一次調(diào)頻時(shí)，由于鍋爐蒸發(fā)量無(wú)法迅速改變，因此需要開(kāi)啟補(bǔ)汽閥迅速增加高壓缸的進(jìn)汽量，從而迅速增加機(jī)組出力，以滿(mǎn)足一次調(diào)頻的功率要求［17-18］。以百萬(wàn)超超臨界機(jī)組為例，預(yù)節(jié)流調(diào)節(jié)與補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)一次調(diào)頻能力對(duì)比如圖10所示。

圖10 機(jī)組一次調(diào)頻能力與負(fù)荷關(guān)系

由圖10 可知：在100%負(fù)荷下，預(yù)節(jié)流最大一次調(diào)頻負(fù)荷為26.8 MW，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速調(diào)頻量為4.0 r/min；補(bǔ)汽閥最大一次調(diào)頻負(fù)荷為41.1 MW，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速調(diào)頻量為6.13 r/min。在30%負(fù)荷下，預(yù)節(jié)流最大一次調(diào)頻負(fù)荷為7.4 MW，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速調(diào)頻量為1.10 r/min；補(bǔ)汽閥最大一次調(diào)頻負(fù)荷為11.3 MW，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速調(diào)頻量為1.69 r/min。根據(jù)上述對(duì)比計(jì)算，相比5%預(yù)節(jié)流調(diào)節(jié)，補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)在全負(fù)荷范圍內(nèi)的一次調(diào)頻量增加了約53%。

4.3 補(bǔ)汽閥防振動(dòng)措施

當(dāng)前投運(yùn)的很多百萬(wàn)機(jī)組補(bǔ)汽閥開(kāi)啟時(shí)均會(huì)產(chǎn)生一定程度的振動(dòng)，導(dǎo)致補(bǔ)汽閥無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間投運(yùn)。根據(jù)補(bǔ)汽閥的設(shè)計(jì)和運(yùn)行特點(diǎn)，可以考慮從以下5個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

1）補(bǔ)汽閥設(shè)計(jì)時(shí)采用合適的閥體結(jié)構(gòu)，如采用籠式閥，可以使其在小流量時(shí)仍有較大開(kāi)度，避免出現(xiàn)閥門(mén)在小開(kāi)度時(shí)形成氣流渦引起振動(dòng)。

2）補(bǔ)汽閥與主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥設(shè)計(jì)為一個(gè)整體，同時(shí)采用彈簧支架，使補(bǔ)汽閥本身振動(dòng)不會(huì)影響振動(dòng)。

3）高壓內(nèi)缸補(bǔ)汽位置設(shè)計(jì)環(huán)腔導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，補(bǔ)汽汽流不會(huì)直接沖擊轉(zhuǎn)子，而是與主蒸汽的流動(dòng)方向有一定的夾角進(jìn)入通流，在補(bǔ)汽閥開(kāi)啟時(shí)不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子造成額外的振動(dòng)。

4）優(yōu)化補(bǔ)汽閥控制邏輯，減少補(bǔ)汽閥在調(diào)負(fù)荷時(shí)的頻繁動(dòng)作，保證補(bǔ)汽閥盡量在必要調(diào)頻時(shí)才做出開(kāi)啟響應(yīng)動(dòng)作。

5）在補(bǔ)汽閥開(kāi)啟過(guò)程中設(shè)置開(kāi)度節(jié)點(diǎn)，使補(bǔ)汽閥每次都動(dòng)作一定行程。同時(shí)，讓主汽調(diào)節(jié)閥協(xié)助實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，防止出現(xiàn)因?yàn)檠a(bǔ)汽閥開(kāi)度大幅頻繁調(diào)整而引起汽流不穩(wěn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)超超臨界機(jī)組補(bǔ)汽閥的設(shè)計(jì)選型和運(yùn)行相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究，介紹了補(bǔ)汽閥的基本原理和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)了補(bǔ)汽閥設(shè)計(jì)過(guò)程中開(kāi)啟點(diǎn)選取、補(bǔ)汽位置選取、不同口徑補(bǔ)汽閥配汽流量對(duì)比的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)調(diào)峰機(jī)組對(duì)比了不同負(fù)荷作為開(kāi)啟點(diǎn)對(duì)機(jī)組整個(gè)負(fù)荷區(qū)間的熱耗影響，結(jié)果表明調(diào)峰機(jī)組補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)需要根據(jù)全年負(fù)荷情況進(jìn)行核算后統(tǒng)籌考慮。針對(duì)機(jī)組的一次調(diào)頻能力，對(duì)補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)和節(jié)流調(diào)節(jié)的調(diào)頻能力進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明在全負(fù)荷范圍內(nèi)補(bǔ)汽閥調(diào)節(jié)的一次調(diào)頻能力比5%預(yù)節(jié)流調(diào)節(jié)增加了53%左右。

本文研究的設(shè)計(jì)技術(shù)可以應(yīng)用于后續(xù)所有帶補(bǔ)汽閥機(jī)組。補(bǔ)汽閥開(kāi)啟點(diǎn)優(yōu)化技術(shù)，可以考慮在參與深度調(diào)峰的超超臨界機(jī)組項(xiàng)目中進(jìn)行推廣，提高設(shè)計(jì)機(jī)組在寬負(fù)荷范圍內(nèi)的運(yùn)行效率。