国产600MW超临界汽轮机阀序改造及问题分析

高 俊

（广东红海湾发电有限公司，广东汕尾，516623）

国产600MW超临界汽轮机阀序改造及问题分析

高 俊

（广东红海湾发电有限公司，广东汕尾，516623）

广东红海湾发电有限公司1号机组是国产600MW超临界机组，汽轮机型号是N600-24.2/566/566，型式为超临界压力、一次中间再热、单轴、双背压、三缸四排汽、凝汽冲动式汽轮机，汽轮机1、2号轴承采用可倾瓦，其余轴承均采用椭圆形轴承，汽轮机采用单阀模式和复合阀模式。2015年12月完成汽轮机配汽阀序改造，机组可以在复合阀模式与顺序阀模式间切换。

国产600MW；汽轮机阀

1　汽轮机的三种配汽模式

1.1单阀模式（全周进汽）

汽轮机的高压调门CV1、CV2、CV3、CV4同步开启，调节级360°全周进汽，调节级叶片加热均匀、应力均匀，但四个调门全都节流，节流损失大。本机组在冲转阶段采用单阀模式。

1.2顺序阀模式

高压调门按顺序开启，进汽不均匀，但节流损失最小。

1.3复合阀模式

中低负荷时用三个调门进行调节，第四个调门在高负荷阶段才开启，进汽相对均匀，节流损失相对小。

冷态正预暖冲转直至中速暖机阶段，汽轮机都是单阀模式，全周进汽。升速后直至切缸前高压调门同步关闭。切缸后汽轮机转入复合阀模式，主要用CV2、CV3、CV4进行调节。

表1　

2　使用顺序阀模式的必要性

2.1号汽轮机各高压调节阀在15%开度以下时流量为近似为0（由冷态正预暖冲转可知流量很小，实际不为0）；高压调节阀CV1、CV4在阀门开度达到60%左右，流量已达到95%左右（近似全开）、CV2在阀门开度达到45%左右，流量已达到95%左右（近似全开）、CV3在阀门开度达到41%左右，流量已达到95%左右（近似全开）。CV1和CV4是大阀，CV2和CV3是小阀，CV1和CV4开度在60%以前、CV2开度在45%以前、CV3开度在41%以前存在明显的节流。

下表1是顺序阀模式下，各阀门的开启顺序：

总阀位为0时CV1和CV3同步开启至15%，随后同步开大进行负荷调节。二者开至52%时CV4预开，CV1和CV3同步开启至59%时CV4预开完成、其开度是15%，随后CV1和CV3同步全开，用CV4调节负荷。CV4开至52.5%时CV3预开，CV4开至60%时CV3预开完成、其开度是15%，随后CV4全开，用CV3调节负荷。

在顺序阀模式下，总阀位在48.32%前只有CV1和CV3进行节流，总阀位在51.25%～79.93%阶段只有CV4进行节流，总阀位在82.96%～99.09%阶段只有CV2进行节流。而在复合阀模式下，机组500MW时总阀位是86.2%，CV1/CV2/CV3/CV4的开度分别是6.1/38/46/56%，三个调门都在节流。相比之下，顺序阀模式比复合阀模式的节流明显减小。下表2是机组在两种模式下的阀门开度对比：

1号机组投运顺序阀模式后，经过对比试验，其标准煤耗与复合阀模式相比降低了大约1.4g/kwh。

表2　

表3　

3　阀序选择问题

使用顺序阀模式必须考虑调节级叶片的强度是否满足要求。顺序阀模式下调节级的进汽区段变小、压力集中。对任一个叶片来说，从进汽区段进入非进汽区段、再从非进汽区段进入进汽区段都要承受冲击。选择CV1、CV3先同步开启时，叶片旋转一周要承受两次冲击；选择CV1、CV4先同步开启时，叶片旋转一周要承受四次冲击。经厂家核算，无论采用哪种模式，调节级叶片强度都满足要求。为稳妥起见，此次改造先采用CV1、CV3同步开启模式。

4　顺序阀模式带来的问题及分析

经过试运，顺序阀模式下，本机组主要存在两个问题：未全开的高压调门频繁快速摆动和1、2号轴承轴瓦温度明显上升，下面对这两个问题进行分析。

图1　

4.1未全开的高压调门频繁快速摆动

图1由上往下：第一条绿色是CV3、第二条红色是CV1、第三条黑色是机侧主汽压力、第四条蓝色是CV4、最下一条粉色是CV2

当时负荷是350MW左右，CV1和CV3全开，CV2全关，CV4开度在20%～40%之间快速频繁摆动。根据分析，摆动的原因是汽轮机只有未全开的CV4能起到调节作用，一次调频及AGC变负荷时CV4都要动作以调负荷、调压力，所以造成CV4频繁快速摆动。这种工作状态跟设计（在复合阀模式下，多个调门一起调节，各阀门动作缓慢、幅度小）偏离较大，对调门的安全稳定不利。

4.2汽轮机1、2号轴承轴瓦温度明显上升

下表3是1号机组在复合阀模式与顺序阀模式的部分参数对比：

1号机组投入顺序阀模式后1、2号轴承振动下降，但轴瓦温度明显上升，500MW时1号轴瓦温度超过99℃。

复合阀模式下主要是CV2、CV3、CV4进汽，顺序阀模式下主要是CV1、CV3或CV1、CV3、CV4进汽。1号机组投入顺序阀模式后，1、2轴瓦温度高主要是由进汽区段变化后转子轴心偏移造成的。

1号汽轮机调节级叶片及其它各级叶片都是冲动式叶片，蒸汽压降主要发生在喷嘴中，很少一部分产生在动叶中，动叶片前后压差很小。调节级后面的所有叶片都是全周进汽，如果略去抽汽口等不均匀因素，可以认为动叶上的蒸汽作用力在周向上是一致的，因此，蒸汽作用在动叶上的切向力只产生旋转，对轴承载荷不产生影响。对于处在进汽区段的任一调节级叶片来说，蒸汽推动叶片会产生切向力F和轴向力，轴向力很小，暂不考虑。此切向力不仅使转子旋转，其水平分量还使转子产生平动，导致轴承载荷发生变化。依据力的平移原理，切向力F可以等效地移至转子的中心，得到大小、方向与之相同的等效力F1以及使转子旋转的力矩M。F1的水平分量F2使转子产生平动，垂直分量F3使转子下压。F3与转子的自重形成合力F4，F2与F4产生新的合力F5，F5会使转子轴心产生偏移。调节级的每一个动叶片上的切向力方向都不同，但都可以按照这个原理进行分解、合成，形成一个最终的等效合力F6，F6最终使转子轴心产生偏移。

1号汽轮机的1、2号轴承是可倾瓦，润滑转子的润滑油并不是靠压力压入，而是靠转子旋转带入油楔。转子轴心产生偏移后，可倾瓦的油楔大小会变化，导致带入的润滑油流量变化，影响润滑效果，最终反应在轴瓦温度上，造成轴瓦温度升高。

高俊、1980年12月）、性别（男）、民族（汉），籍贯（河南省信阳市潢川县）、现供职单位全称（广东红海湾发电有限公司）、职称（集控运行工程师）、学位（本科学士）、研究方向（集控运行优化及节能减排）。

Analysis of the valve order reconstruction and problems of domestic 600MW supercritical steam turbine

Gao Jun
（Guangdong Red Bay Power Generation Co.，Ltd.）

Guangdong honghaiwan power company limited unit 1 is a domestic 600MW supercritical unit，the turbine model is N600-24.2/566/566 type of supercritical pressure and a reheat，single shaft，double pressure，three cylinder，four exhaust steam impulse turbine，steam turbine，1 No.2 bearing a tilting pad bearing，the rest using elliptical bearing，turbine with single valve mode and composite valve mode.December 2015 to complete the transformation of steam turbine valve sequence，the unit can be switched in the mode of composite valve and sequential valve mode.

domestic 600MW；steam turbine valve