汽轮机滑压曲线修改效果分析

孟兆鹏

摘 要：该文详细阐述了2台300 MW机组配汽机构的特性及所采用的滑壓运行方式，分析比较了不同滑压运行方式下机组的经济性，并在机组配汽特性调整的基础上，优化了滑压运行曲线，采取了新的运行控制方式，保证了机组的安全稳定经济运行。

关键词：配汽机构 滑压曲线 优化运行 经济比较

中图分类号：TK26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（b）-0130-03

调节汽阀及其配汽机构是汽轮机调节系统的重要组成部分，同时也是重要的热力设备，其设备性能及工作特性的好坏，直接影响机组的调节特性和运行安全经济性。现亚临界参数以上机组设计普遍采用定—滑—定运行方式，一般设计的起始滑参数的负荷为90%，这往往不能保证其在最佳的阀位，而在滑压运行区内，给定负荷与给定主汽压力成固定的关系，特别是对于空冷机组来讲，由于机组运行中存在背压大幅度变化，相同负荷下，机组运行的阀位会发生较大的变化；对于供热机组来讲，机组负荷随着供热量的变化存在着较大范围的变化，机组运行的阀位同样有着较大的变化，这样更无法保证滑参数运行处于最佳的方式，因此也影响到机组滑参数运行的经济性，因此在机组配汽特性调整的基础上，确定出机组滑参数运行的最佳阀位，并通过合理的控制方式来实现机组定—滑—定方式的优化控制，对于机组的安全稳定经济性能有着重要的意义。

某公司2台300 MW机组为上海汽轮机厂生产的亚临界、单轴、中间再热、双缸双排汽、空冷、抽汽凝汽式汽轮机。机组正式运行后，一直以厂家给定的设计滑压曲线运行。因高压调门实际的流量特性与DEH中预置的流量特性曲线存在一定的差异，使得机组不在经济区域运行。为进一步掌握机组的实际配汽机构调节特性以及滑压运行方式，改进机组调节特性及滑压运行方式及控制方式，提升机组的整体安全稳定经济运行水平，开展了机组的定压-滑压-定压曲线优化运行试验。

1 系统及设备主要技术规范

1.1 系统简介

2台机组汽轮机均为300 MW亚临界、中间再热、单轴、直接空冷凝汽式、抽汽供热汽轮机。汽轮机DEH系统采用数字计算机作为控制器，电液转换机构、高压抗燃油供油系统（EH）和油动机作为执行器，对汽轮机实行自动控制。

汽轮机配汽采用阀门管理方法，能实现节流调节与喷嘴调节的切换。采用节流配汽时，高压部分6个调门根据控制系统的指令按相应的阀位开大、关小，对应于6组喷嘴同时进汽。采用喷嘴配汽，高压部分6个调门根据控制系统的负荷指令按相应的阀位顺序启闭——随着负荷的升高，依1-2-4-5-6-3的顺序渐次开启；关闭时阀门顺序相反。喷嘴组顺序及进汽管道示意图如下，从机头向发电机方向看为顺时针转动（见图1）。

1.2 汽轮机技术规范

型号：CZK300-16.7/0.4/537/537；

形式：亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽轮机；

额定功率：300 MW；

主汽门前蒸汽额定压力：16.7 MPa；

主汽门前蒸汽额定温度：537 ℃；

额定主汽流量：980.088 t/h；

高压缸排汽压力：3.808 MPa；

高压缸排汽温度：327.5 ℃；

再热汽压力：3.428 MPa；

再热汽温度：537 ℃；

额定凝汽器背压：16 kPa；

回热级数：7级（3台高加、3台低加、1台除氧器）；

调节系统型式：数字式电液控制；

机组的运行方式：机组启动过程采用单阀运行方式，正常运行采用顺序阀、定—滑—定运行方式。

2 试验后的参数

2.1 原滑压曲线

具体情况见表1。

2.2 滑压曲线采用调节级压力代替负荷

由于是直接空冷机组，夏季高背压工况以及供热工况下电负荷对应的主蒸汽流量在发生变化，偏离设计滑压曲线，造成主蒸汽压力偏低。统计数据如表2所示。

通过以上数据可以发现，随机组背压的不同，相同主蒸汽流量所做的功偏差较大，若采用负荷作为滑压曲线的横坐标，则高背压工况下主蒸汽流量大，调门开度增大，较设计滑压曲线主汽压力偏低。不能保证机组在最经济的工况下运行。此次滑压曲线修改横坐标采用调节级压力代替汽轮机负荷。

2.3 采用4阀滑压曲线，顺序阀阀序为（1、2-4-6-5-3）

具体情况见表3、图2。

2.4 2号机采用3阀滑压曲线，顺序阀阀序为（1、2-4-5-6-3）

具体情况见表4、图3。

3 3种滑压参数对机组经济型的影响

（1）背压16 kPa，对比3组滑压曲线对应的主汽压力（说明：由于三阀滑压曲线与四阀滑压曲线采用调节级压力，故表5对应的负荷是通过背压修正而来）。

（2）由于三阀滑压初参数提高，造成阀门节流损失增大，高压缸效率较低（见表6）。

（3）综合对比四阀滑压与三阀滑压对经济性的影响，如表7所示，三阀滑压在70%负荷附近供电煤耗相比四阀滑压下降3.6 g/kWh，高负荷附近三阀滑压经济性不明显。

4 修改后的滑压曲线以及顺序阀阀序对汽轮机轴系的影响

（1）1号机组试验过的阀序共有4套，分别如下：6、3-5-4-1-2；1、2-4-5-6-3；1、2-5-4-6-3；1、2-4-6-5-3。喷嘴组示意图见图1。

（2）各阀序运行情况。

①1、2-4-5-6-3阀序切换试验。切换过程中振动最大145 μm，切换后1X：106 μm，1Y：107 μm，瓦温75 ℃/85 ℃，升负荷至220 MW，5号调门开度20%时，振动在120～140 μm之间波动，轴系不稳定，切为单阀，阀序重新恢复。

②1、2-4-6-5-3阀序切换试验。切换过程中振动最大1Y：133 μm，切换后1X：116 μm，1Y：107 μm，瓦温78 ℃/82 ℃，带负荷试验过程当6号调门开度变化过程中1X方向振动最大至148 μm。

③阀序改变对轴系的扰动分析。1、2-4-6-5-3阀序、1、2-4-5-6-3阀序属于同一类型的阀序，都是先下半缸进汽然后再上半缸进汽，下半缸进汽1号轴承载荷较小，轴瓦金属温度较低，但由于1号轴承载荷较小引起轴系稳定性较差，在上半缸进汽的时候对轴系扰动较大；6、3-5-4-1-2阀序属于一类型的阀序，首先是上半缸进汽，增加1号轴承载荷，轴振较小，但1号轴瓦金属温度偏高，最高至106 ℃。

5 结论与建议

（1）机组在原设计定—滑—定运行曲线下运行时，在滑压运行区内个别高调门存在较大的节流损失，配汽特性局部有待改善，有着较大节能优化潜力。

（2）不同滑压运行方式的试验表明，机组在三阀点滑压运行时较原设计滑压方式、四阀点滑压方式的整体经济性高，且机组调节系统、给水系统、减温水系统有较好的适应能力，主汽、再热蒸汽参数可正常控制，减温水量变化范围合理，在正常调峰范围内可保证机组安全运行。

（3）定—滑—定运行方式优化后，机组在210 MW负荷区域运行时，三阀点滑压运行方式较原滑压运行方式机组的发电煤耗下降约3.6 g/kWh，有效提升了机组在中低负荷区域间的整体经济性。

（4）目前机组轴系稳定性较差，对阀序变化较为敏感，建议在大修过程中重新调整轴系并做动平衡试验。

参考文献

[1] 林万超.火电厂系统节能原理[M].西安：西安交通大学出版社，1994.

[2] 黄仕涛.350 MW机组热力计算及热经济性研究[D].南京工程学院，2003.

[3] CZK300-16.7/0.4538/538型300 MW中间再热空冷抽汽凝汽式汽轮机说明书（结构系统说明、热力性能说明书、运行说明书）[Z].