汽轮机配汽方式运行分析

张小力

摘要：现在大部分机组都带有阀门管理功能，实现机组能够安全顺利由单阀、顺阀转换，保证机组的安全启动与经济运行。

关键词：汽轮机；单阀；顺阀

1 机组配汽方式应用

现代电厂为提高机组负荷运行的经济性和提高机组的负荷响应性，大部分机组实行复合滑压运行模式，同时采用了阀门管理功能。阀门管理功能即根据运行工况的需要，使汽轮机的控制阀按设计好的运行模式运行，即单阀运行方式或顺序阀运行方式。运行中两种方式可相互无扰切换，利于提高汽轮机的调节性能和对各种运行方式的适应性，加强热应力控制，延长机组的使用寿命和运行可靠性。我公司机组的阀门管理功能即通过单阀与顺序阀控制方式的切换，保证机组的安全、经济运行。

2 机组配汽方式分类

2.1 顺序阀控制

机组在顺序阀控制即喷嘴调节方式，是指进入汽轮机的蒸汽都经过几个依次开启或关闭的调节汽门再通往第一级，为部分进汽。顺阀方式，在机组中低负荷运行时，具有较高的热经济性，是一种较有效的调节方式，但随着负荷的变化，第一级蒸汽温度变化很大，因此需要较长时间来完成负荷的变化。

2.2 单阀控制

机组在单阀控制即节流调节方式，是指进入汽轮机的蒸汽都经过一个或几个同时开启或同时关闭的节流调节汽门后，进入第一级喷嘴，为全周进汽。采用单阀方式能够加快机组的热膨胀，减小热应力，延长机组寿命；额定参数下变负荷运行时，此种单阀控制调节方式，在变工况时，第一级蒸汽温度变化较小，可允许较大的负荷变动率。

3 本厂机组阀门管理实际运行状况

我公司为机组为超高压、一次中间再热、冲动式、双缸双排汽、工业采暖、单抽汽供热凝汽式汽轮机，机组型号C135/N150-13.24/（0.981）/0.4/535/535/。机组在2009年正式投入运行，2010年11月由单阀切换为顺序阀运行。

3.1 机组切换实际过程

2#机组于11月10日11：26单阀切顺阀运行，负荷100MW，压力8.4Mpa，机组由100.5MW降到92.7MW。

1#机组11月18日9：31单阀切顺阀运行，负荷133.5MW，主汽压力10.7Mpa，机组负荷133.5降到126.2MW。

运行过程中1、2、3# 高调最大95%，4#高调最大开度70%；1、2#高调门在63%时，3#高调门开启；1、2#高调门在84%时，3#高调门47%，4#高调门开启。

缓解了调门波动问题：单阀时高调门在阀位32-36%摆动剧烈，负荷波动3-5MW。切顺阀后，3#高调门在31-34%摆动幅度15%；4#高调门在阀位21-24%摆动幅度13%，负荷波动1MW，1、2#高调门没有出现摆动。

3.2 阀门切换对机组的影响

3.2.1 汽耗率影响：机组负荷85MW，主汽压力10.5Mpa时主汽流量由260t/h减至243t/h。负荷100MW，主汽压力10.0Mpa，主汽流量302t/h。切顺阀后，主汽流量290t/h。负荷135MW，主汽压力13.1Mpa时主汽流量由398t/h减至383t/h，详见表1。

3.2.2 快速调负荷影响：机组减负荷，由135MW，11.7Mpa，主汽流量396t/h，此时调节级温度498℃，降负荷至85MW， 主汽流量239t/h，主汽压力11.4Mpa，调节级温度460℃。降负荷调节级温度下降了48℃，升降负荷应该控制好，主汽压力平滑下降，不要突升突降，以免给调节级带来应力损坏，机组顺阀运行不适合负荷较短时间较大变化。

对缸体温度的影响：在负荷135MW的情况下，切顺阀前后，调节级温度有所下降，高压缸上下缸温度有所下降，高排温度同时也有所下降。同样负荷135MW同样主汽压力13.14Mpa调节级压力8.63-8.46Mpa，调节级后温度494-471℃，上下缸温度507/511℃-499/504℃，上下缸温差由4-5℃，切顺阀前后高排压力2.38-2.32Mpa，温度328-311℃。

对机组膨胀的影响：负荷135MW高压缸胀差有所减小1.4mm-0.90mm。绝对膨胀由原来的18.06降到17.6mm，低压缸胀差4.27mm降到3.61mm。轴位移-0.21降到-0.22mm。

对各级抽汽的影响：各级抽汽压力、温度均有下降。一段抽汽压力3.36-3.26Mpa，温度375-325℃，二段抽汽压力2.36-2.30Mpa，温度318-306℃，三段抽汽压力0.57-0.56Mpa，温度369-359℃。

3.3 机组正常运行时，单阀、顺阀切换总结

改顺阀后由于喷嘴调节减少了节流损失，主蒸汽流量减少，主蒸汽流量减少的同时也对转子和缸体都起到冷却的作用，对转子的影响较大，尤其是调节级部分，导致各个胀差的减小。调节节后温度、压力下降，调节级做功多了，一段抽汽、二抽抽汽、高排压力温度变化说明高压缸做功能力增强。在主汽压力较低，调门全开时基本与单阀情况一样，必须在较高压力情况下，顺阀才有效果。高负荷定压运行，低负荷滑压运行，变负荷应缓慢改变压力，防止调节级温度短时间剧烈变化。锅炉应控制好主蒸汽温度主汽压力，避免主蒸汽温度和压力变化使调节级和转子产生交变应力，损害汽轮机汽缸、调节级和转子。同时好再热蒸汽温度，以免影响低压缸效率，末级蒸汽温度较低对低压缸末级叶片水蚀增加。

4 总束语

根据这几年机组运行实践，总结汽轮机配汽方式运行如下：

4.1 机组启动冲转与最小负荷阶段

在机组冷态启动时，汽轮机从冲转、升速、并网及低负荷暖机时，采用单阀控制，通过全部调节阀和喷嘴室供汽，达到全周进汽目的，这样使汽轮机高压通流部件得到均匀地加热。负荷至80MW以上，调节级温度达400℃以上时，可由单阀切换顺序阀运行，此时应严格控制负荷变动率。

4.2 负荷变化时阶段

在负荷变化期间，假如负荷迅速地变化或负荷值频繁地变更时，为了使汽轮机通流部分蒸汽温度变化较小，借以减少热应力，应当采用单阀调节方式。如果长期在低于额定负荷运行时，应当选用顺阀调节方式，以获得较高的热效率。

4.3 加负荷阶段

如果机组在单阀下运行，要求以尽可能快的速度增负荷，并在效率较高的喷嘴调节方式下维持较高负荷运行。应在负荷达到较高水平后立即进行阀切换，以保证转子内部温度变化最小。

4.4 减负荷阶段

如果机组在单阀下运行，要求以尽可能快的速度减负荷至一定数值，并保持低负荷运行较长的时间。应在低负荷运行一段时间后待第一级蒸汽及金属温度都达到稳定状态后进行阀切换，以减少转子内外温差。

4.5 停机阶段

使用单阀下停机，能在允许高压转子热应力情况下，快速降负荷，使汽轮机第一级区域内金属温度均匀降低，这种情况适用于临时停机不用揭缸的情况。采用顺阀停机，使机组第一级区域内金属温度降低至较低水平，停机后可缩短盘车时间。