330MW汽轮机组控制运行节能优化试验分析

张 了，杨红芳

（1.陕西电力科学研究院，陕西 西安710054；2.西安工业大学 工业中心，陕西 西安710021）

火力发电是我国现代电力发展的主要构成部分，其经济性一直备受国家重视。汽轮机组作为火力发电的三大主机设备之一，其进行节能优化所起到的作用不言而喻。汽轮机组的优化包含热平衡原理设计、换热方式改造和运行操作优化等诸多方面，本文主要依据大量的热力性能考核试验数据，对运行操作优化方面进行分析，具体研究不同负荷下初压大小的选取问题。

试验对象为某火力发电厂330MW汽轮机组，试验标准依据GB 8117—2008《电站汽轮机热力性能验收试验规程》［1］，并参照美国机械工程师协会ASME PTC 6—2004《汽轮机性能试验规程》有关部分执行，经济性考核指标为热耗率（汽轮机组耗热量与做功产生电功率的比值）。

1 试验数据的分析计算

试验机组为额定330MW机组［2］，在其常用负荷段选取5个负荷点，分别进行不同初压条件下的热力性能试验。具体如下。

1）机组在290MW负荷下进行“定压－滑压－定压”试验，从定压运行工况开始，通过调节调门开度一共取5个主汽压力点，做5个工况。

2）机组在270MW负荷下进行“定压－滑压－定压”试验，从定压运行工况开始，通过调节调门开度一共取5个主汽压力点，做5个工况。

3）机组在240MW负荷下进行“定压－滑压－定压”试验，从定压运行工况开始，通过调节调门开度一共取5个主汽压力点，做5个工况。

4）机组在210MW负荷下进行“定压－滑压－定压”试验，从定压运行工况开始，通过调节调门开度一共取5个主汽压力点，做5个工况。

5）机组在180MW负荷下进行“定压－滑压－定压”试验，从定压运行工况开始，通过调节调门开度一共取5个主汽压力点，做5个工况。

各初压条件下的热力性能试验结果见表1。

5个负荷点在各初压条件下得出“定压－滑压－定压”试验的初压—热耗率曲线，如图1～图5所示。理论最优初压值和实际试验值见表2。

表1 各初压条件下的热力性能试验结果

表2 各初压条件下试验的理论和实际值

图1 290MW初压—热耗率曲线

图2 270MW初压—热耗率曲线

图3 240MW初压—热耗率曲线

图4 210MW初压—热耗率曲线

图5 180MW初压—热耗率曲线

2 节能优化的制定

由初压—热耗率曲线图可知，随着负荷的增大，热耗率拐点对应的初压值越来越接近定压（即最大初压），由此推测，如继续增加负荷，可能会出现拐点对应的初压值等于或大于最大初压的现象（即在定压运行状态下，热耗率低于滑压运行状态），因此决定补充试验负荷点340MW。另外，由于180MW以下接近锅炉最低稳燃极限，在与厂方协商后决定将180MW以下工况排除在此次试验之外。

绘制定滑压运行下的功率—热耗率曲线如图6所示，模拟得到的交点是310MW，结合整体试验数据可知，当负荷＜310MW时，采用滑压运行方式结合阀位开度热耗相对较低，而滑压压力的选择是机组经济运行的关键。

图6 定滑压运行下的功率—热耗率曲线

由图6可以看出，在众多参数差异因素作用下，定压、滑压曲线可能有一个以上交点，这也意味着可能在单调的负荷变化段，会有控制运行方式的反复交替变化；因此，在进行相关试验时，应尽可能多地挑选工况点进行，这样才不至于漏掉经济运行拐点。

通过计算得到的优化经济运行表见表3，操作人员在不同负荷下依照表中所示调整阀位可得到最经济的运行效果。

不同负荷下经济运行状况下的功率—初压曲线如图7所示。

表3 优化经济运行表

图7 经济运行下的功率—初压曲线

3 结语

本文研究了330MW级别火电机组控制运行方式在不同负荷段下的最优运行方式，对理论分析结果及试验结果进行了论述，并根据优化原理确定了合理的经济运行方案。在试验过程中还针对部分试验措施做出了新尝试和改进，在提高试验精度方面取得了良好的效果。

1）在180、210、240、270和290MW 负荷下分别进行了5个初压点的热力性能考核试验，对340 MW工况进行了补充试验，获得了详尽的试验数据，得出实际运行方式变化趋势，以及解决滑压运行方式下的最佳初压问题。

2）通过试验数据计算得出了各工况下的热经济性考核指标，并绘制了考核性指标随初压变化曲线、考核性指标随负荷变化曲线和最佳初压随负荷变化曲线，得出了具有实际可操作性的经济运行表，使机组运行人员对控制运行方式的选择有所借鉴。

［1］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 8117—2008 电站汽轮机热力性能验收试验规程［S］.北京：中国标准出版社，2008.

［2］肖延.韩城发电厂125MW汽轮发电机组优化运行试验报告［R］.西安：西北电力试验研究院，2001.