汽輪機配汽方式運行分析

張小力

摘要：現在大部分機組都帶有閥門管理功能，實現機組能夠安全順利由單閥、順閥轉換，保證機組的安全啟動與經濟運行。

關鍵詞：汽輪機；單閥；順閥

1 機組配汽方式應用

現代電廠為提高機組負荷運行的經濟性和提高機組的負荷響應性，大部分機組實行復合滑壓運行模式，同時采用了閥門管理功能。閥門管理功能即根據運行工況的需要，使汽輪機的控制閥按設計好的運行模式運行，即單閥運行方式或順序閥運行方式。運行中兩種方式可相互無擾切換，利于提高汽輪機的調節性能和對各種運行方式的適應性，加強熱應力控制，延長機組的使用壽命和運行可靠性。我公司機組的閥門管理功能即通過單閥與順序閥控制方式的切換，保證機組的安全、經濟運行。

2 機組配汽方式分類

2.1 順序閥控制

機組在順序閥控制即噴嘴調節方式，是指進入汽輪機的蒸汽都經過幾個依次開啟或關閉的調節汽門再通往第一級，為部分進汽。順閥方式，在機組中低負荷運行時，具有較高的熱經濟性，是一種較有效的調節方式，但隨著負荷的變化，第一級蒸汽溫度變化很大，因此需要較長時間來完成負荷的變化。

2.2 單閥控制

機組在單閥控制即節流調節方式，是指進入汽輪機的蒸汽都經過一個或幾個同時開啟或同時關閉的節流調節汽門后，進入第一級噴嘴，為全周進汽。采用單閥方式能夠加快機組的熱膨脹，減小熱應力，延長機組壽命；額定參數下變負荷運行時，此種單閥控制調節方式，在變工況時，第一級蒸汽溫度變化較小，可允許較大的負荷變動率。

3 本廠機組閥門管理實際運行狀況

我公司為機組為超高壓、一次中間再熱、沖動式、雙缸雙排汽、工業采暖、單抽汽供熱凝汽式汽輪機，機組型號C135/N150-13.24/（0.981）/0.4/535/535/。機組在2009年正式投入運行，2010年11月由單閥切換為順序閥運行。

3.1 機組切換實際過程

2#機組于11月10日11：26單閥切順閥運行，負荷100MW，壓力8.4Mpa，機組由100.5MW降到92.7MW。

1#機組11月18日9：31單閥切順閥運行，負荷133.5MW，主汽壓力10.7Mpa，機組負荷133.5降到126.2MW。

運行過程中1、2、3# 高調最大95%，4#高調最大開度70%；1、2#高調門在63%時，3#高調門開啟；1、2#高調門在84%時，3#高調門47%，4#高調門開啟。

緩解了調門波動問題：單閥時高調門在閥位32-36%擺動劇烈，負荷波動3-5MW。切順閥后，3#高調門在31-34%擺動幅度15%；4#高調門在閥位21-24%擺動幅度13%，負荷波動1MW，1、2#高調門沒有出現擺動。

3.2 閥門切換對機組的影響

3.2.1 汽耗率影響：機組負荷85MW，主汽壓力10.5Mpa時主汽流量由260t/h減至243t/h。負荷100MW，主汽壓力10.0Mpa，主汽流量302t/h。切順閥后，主汽流量290t/h。負荷135MW，主汽壓力13.1Mpa時主汽流量由398t/h減至383t/h，詳見表1。

3.2.2 快速調負荷影響：機組減負荷，由135MW，11.7Mpa，主汽流量396t/h，此時調節級溫度498℃，降負荷至85MW， 主汽流量239t/h，主汽壓力11.4Mpa，調節級溫度460℃。降負荷調節級溫度下降了48℃，升降負荷應該控制好，主汽壓力平滑下降，不要突升突降，以免給調節級帶來應力損壞，機組順閥運行不適合負荷較短時間較大變化。

對缸體溫度的影響：在負荷135MW的情況下，切順閥前后，調節級溫度有所下降，高壓缸上下缸溫度有所下降，高排溫度同時也有所下降。同樣負荷135MW同樣主汽壓力13.14Mpa調節級壓力8.63-8.46Mpa，調節級后溫度494-471℃，上下缸溫度507/511℃-499/504℃，上下缸溫差由4-5℃，切順閥前后高排壓力2.38-2.32Mpa，溫度328-311℃。

對機組膨脹的影響：負荷135MW高壓缸脹差有所減小1.4mm-0.90mm。絕對膨脹由原來的18.06降到17.6mm，低壓缸脹差4.27mm降到3.61mm。軸位移-0.21降到-0.22mm。

對各級抽汽的影響：各級抽汽壓力、溫度均有下降。一段抽汽壓力3.36-3.26Mpa，溫度375-325℃，二段抽汽壓力2.36-2.30Mpa，溫度318-306℃，三段抽汽壓力0.57-0.56Mpa，溫度369-359℃。

3.3 機組正常運行時，單閥、順閥切換總結

改順閥后由于噴嘴調節減少了節流損失，主蒸汽流量減少，主蒸汽流量減少的同時也對轉子和缸體都起到冷卻的作用，對轉子的影響較大，尤其是調節級部分，導致各個脹差的減小。調節節后溫度、壓力下降，調節級做功多了，一段抽汽、二抽抽汽、高排壓力溫度變化說明高壓缸做功能力增強。在主汽壓力較低，調門全開時基本與單閥情況一樣，必須在較高壓力情況下，順閥才有效果。高負荷定壓運行，低負荷滑壓運行，變負荷應緩慢改變壓力，防止調節級溫度短時間劇烈變化。鍋爐應控制好主蒸汽溫度主汽壓力，避免主蒸汽溫度和壓力變化使調節級和轉子產生交變應力，損害汽輪機汽缸、調節級和轉子。同時好再熱蒸汽溫度，以免影響低壓缸效率，末級蒸汽溫度較低對低壓缸末級葉片水蝕增加。

4 總束語

根據這幾年機組運行實踐，總結汽輪機配汽方式運行如下：

4.1 機組啟動沖轉與最小負荷階段

在機組冷態啟動時，汽輪機從沖轉、升速、并網及低負荷暖機時，采用單閥控制，通過全部調節閥和噴嘴室供汽，達到全周進汽目的，這樣使汽輪機高壓通流部件得到均勻地加熱。負荷至80MW以上，調節級溫度達400℃以上時，可由單閥切換順序閥運行，此時應嚴格控制負荷變動率。

4.2 負荷變化時階段

在負荷變化期間，假如負荷迅速地變化或負荷值頻繁地變更時，為了使汽輪機通流部分蒸汽溫度變化較小，借以減少熱應力，應當采用單閥調節方式。如果長期在低于額定負荷運行時，應當選用順閥調節方式，以獲得較高的熱效率。

4.3 加負荷階段

如果機組在單閥下運行，要求以盡可能快的速度增負荷，并在效率較高的噴嘴調節方式下維持較高負荷運行。應在負荷達到較高水平后立即進行閥切換，以保證轉子內部溫度變化最小。

4.4 減負荷階段

如果機組在單閥下運行，要求以盡可能快的速度減負荷至一定數值，并保持低負荷運行較長的時間。應在低負荷運行一段時間后待第一級蒸汽及金屬溫度都達到穩定狀態后進行閥切換，以減少轉子內外溫差。

4.5 停機階段

使用單閥下停機，能在允許高壓轉子熱應力情況下，快速降負荷，使汽輪機第一級區域內金屬溫度均勻降低，這種情況適用于臨時停機不用揭缸的情況。采用順閥停機，使機組第一級區域內金屬溫度降低至較低水平，停機后可縮短盤車時間。