600MW直接空冷機組汽輪機配汽控制策略優化

李佳東，周凱，黃振鑫，孟剛

(華能銅川電廠，陜西 銅川 727100)

0 引言

噴嘴調節配汽是汽輪機普遍采用的配汽方式，在變負荷過程中，它通過改變調節級進汽面積，采用部分進汽的方式減少進汽節流損失，提高運行的經濟性。若噴嘴配汽設計不合理，調節級在部分進汽時就會產生較大的配汽不平衡汽流力，給機組的運行帶來不利影響。華能銅川電廠一期工程2×600 MW空冷燃煤發電機組采用東方汽輪機廠生產的NZK600－16．7/538/538型亞臨界凝汽式汽輪機，該機組采用全電調控制的基于單閥控制設計的復合閥配汽方式。該配汽方式既可在啟動和低負荷階段按節流配汽方式運行，也可在額定負荷下按噴嘴配汽方式運行。該配汽方式在額定負荷下的效率較高，但在部分負荷時的節流損失較大，影響機組運行的經濟性。

2010年機組A級檢修期間，華能銅川電廠將機組調門的配汽方式由復合閥序修改為順序閥序，修改后在節能方面取得了良好的效果，機組運行的安全性也得到了提升。

1 閥序配汽控制策略優化

2010年，華能銅川電廠進行了汽輪機配汽控制優化工作。配汽優化后，采用了順序閥對角進汽的噴嘴配汽方案。機組平均熱耗改善量約為37．3 kJ/(kW·h)，機組煤耗降低約1．45 g/(kW·h)，降低了節流損失，提高了機組在高負荷區的效率。優化后的配汽曲線如圖1所示。

圖1 高壓調節閥閥門開度與流量指令關系曲線

從圖1可以看出，高調門1和高調門3按照同樣的曲線首先動作，在流量指令達到67．57%時，高調門2從0開度逐漸開啟，在流量指令達到86．3%時，高調門4從0開度逐漸開啟。根據配汽優化試驗結果，機組負荷在300～350MW時采用兩閥滑壓運行方式，在350～540MW時采用三閥漸開滑壓運行方式，在540MW以上時采用定壓運行方式。

2 配汽控制優化效果分析

2．1 控制方面

2．1．1 操作員站設計

分散控制系統(DCS)操作員站設計了復合閥序與順序閥切換操作界面，操作員站畫面上顯示整個切換進程并設置了大負荷擾動自動保持切換功能，待負荷穩定后繼續切換，確保切換過程中機組負荷穩定。

2．1．2 復合閥與順序閥切換設計要點

(1)在投入功率回路的情況下，切換過程中若實際負荷與目標負荷偏差超過12MW，則切換暫停，待實際負荷與目標負荷偏差小于8MW并延時3 s后，切換繼續進行。

(2)在切換過程中，若出現控制器初始化等故障，切換暫停，待正常后繼續進行。

(3)數字電液調節系統(DEH)流量曲線切換完成10min后，自動發指令到DCS，進行DCS中的滑壓曲線切換。

(4)投入功率回路，如果鍋爐主蒸汽壓力無法穩定而導致負荷發散波動，可切除功率回路至閥位控制方式進行流量曲線切換。

(5)當閥門參考指令大于99．99%或機組已跳閘時，實現閥序的快速切換。

(6)在進行切換操作前，需先將協調控制解除，DEH側與協調控制系統(CCS)側的一次調頻解除。

(7)從原閥序向順序閥切換時，負荷需要在360 MW以上;從順序閥向原閥序切換時，可在300MW以上進行。

2．2 運行參數分析

2．2．1 順序閥改造后瓦溫變化

汽輪機由復合閥改為順序閥后，軸承的負載變化不大，#1，#2軸承基本工作在設計工況下，瓦溫和軸振與復合閥運行時基本相當，保持在安全范圍內。在順序閥運行方式下，與復合閥運行狀態相比，瓦溫平均值偏低(見表1)。具體情況為:在復合閥運行狀態下，左側#1瓦溫度高于右側#1瓦溫度，右側#2瓦溫度高于左側#2瓦溫度。在順序閥運行狀態下，低負荷時，右側#1瓦溫度高于左側#1瓦溫度，左側#2瓦溫度高于右側#2瓦溫度;高負荷時，左側#1瓦溫度高于右側#1瓦溫度，右側#2瓦溫度高于左側#2瓦溫度。

表1 機組負荷為540MW時#1，#2瓦溫度對比 ℃

2．2．2 順序閥改造后軸心軌跡變化

汽輪機配汽改造后，機組采用對角進汽，調節級配汽不平衡汽流力較小，軸心軌跡在變負荷過程中變化不大。

#1軸承軸心軌跡:在復合閥序下，X軸方向活動范圍為－12～15μm，Y軸方向活動范圍為－15～12 μm;在順序閥序下，X軸方向活動范圍為－14～15 μm，Y軸方向活動范圍為－15～15μm。#2軸承軸心軌跡:在復合閥序下，X軸方向活動范圍為－6～6 μm，Y軸方向活動范圍為 －15～21μm;順序閥序下，X軸方向活動范圍為－6～6μm，Y軸方向活動范圍為－21～18μm。

2．2．3 順序閥改造后軸心位置變化

汽輪機配汽改造后，在分析軸系對中的影響時發現，機組采用對角進汽，調節級配汽不平衡汽流力較小，機組在變負荷過程中#1瓦和#2瓦處軸心位置與單閥運行時幾乎不會發生變化，因此，機組在動態運行過程中軸系對中狀況良好。

3 閥序改造發生的問題及解決辦法

機組調門的配汽方式由復合閥序修改為順序閥序后，在節能方面取得了良好的效果。但汽輪機綜合閥位在85．4%～86．4%時，高調門2閥位指令將從50．0%迅速開啟至90．0%。因此，在機組主蒸汽壓力和負荷在一定區間時，高調門2出現大幅快速抖動情況，不利于機組的安全、穩定運行。同時，機組在高負荷時仍出現比較明顯的汽流激振現象，導致機組振動較大，影響機組的穩定運行。針對這種情況，在順序閥的基礎上對配汽方式進行了修改，具體為保持高調門1和高調門3的曲線不變，將高調門2和高調門4的開啟順序對調并對其曲線參數進行修改。參數修改后，機組在高負荷時汽流激振現象得以明顯緩解。

4 結束語

華能銅川電廠順序閥改造后的運行狀況表明，機組在低負荷區的效率有所提高，機組流量特性的線性度有所改善，提高了機組在高負荷區運行的安全性。在保障機組安全的情況下，機組單序、順序閥2套函數不僅能實現相互無擾切換，而且機組在順序閥狀態下減少了閥門的節流損失，提高了機組的經濟性。

華能銅川電廠在順序閥改造過程中，由于氣流激增問題將#2和#4閥門開啟順序對調并對流量參數進行了修訂，取得了良好的效果。順序閥改造應根據機組運行的具體情況而定，優先保證機組安全、穩定運行。

［1］陸頌元．汽輪發電機組振動［M］．北京:中國電力出版社，2000．