330MW汽輪機組控制運行節能優化試驗分析

張 了，楊紅芳

（1.陜西電力科學研究院，陜西 西安710054；2.西安工業大學 工業中心，陜西 西安710021）

火力發電是我國現代電力發展的主要構成部分，其經濟性一直備受國家重視。汽輪機組作為火力發電的三大主機設備之一，其進行節能優化所起到的作用不言而喻。汽輪機組的優化包含熱平衡原理設計、換熱方式改造和運行操作優化等諸多方面，本文主要依據大量的熱力性能考核試驗數據，對運行操作優化方面進行分析，具體研究不同負荷下初壓大小的選取問題。

試驗對象為某火力發電廠330MW汽輪機組，試驗標準依據GB 8117—2008《電站汽輪機熱力性能驗收試驗規程》［1］，并參照美國機械工程師協會ASME PTC 6—2004《汽輪機性能試驗規程》有關部分執行，經濟性考核指標為熱耗率（汽輪機組耗熱量與做功產生電功率的比值）。

1 試驗數據的分析計算

試驗機組為額定330MW機組［2］，在其常用負荷段選取5個負荷點，分別進行不同初壓條件下的熱力性能試驗。具體如下。

1）機組在290MW負荷下進行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調節調門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

2）機組在270MW負荷下進行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調節調門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

3）機組在240MW負荷下進行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調節調門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

4）機組在210MW負荷下進行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調節調門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

5）機組在180MW負荷下進行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調節調門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

各初壓條件下的熱力性能試驗結果見表1。

5個負荷點在各初壓條件下得出“定壓－滑壓－定壓”試驗的初壓—熱耗率曲線，如圖1～圖5所示。理論最優初壓值和實際試驗值見表2。

表1 各初壓條件下的熱力性能試驗結果

表2 各初壓條件下試驗的理論和實際值

圖1 290MW初壓—熱耗率曲線

圖2 270MW初壓—熱耗率曲線

圖3 240MW初壓—熱耗率曲線

圖4 210MW初壓—熱耗率曲線

圖5 180MW初壓—熱耗率曲線

2 節能優化的制定

由初壓—熱耗率曲線圖可知，隨著負荷的增大，熱耗率拐點對應的初壓值越來越接近定壓（即最大初壓），由此推測，如繼續增加負荷，可能會出現拐點對應的初壓值等于或大于最大初壓的現象（即在定壓運行狀態下，熱耗率低于滑壓運行狀態），因此決定補充試驗負荷點340MW。另外，由于180MW以下接近鍋爐最低穩燃極限，在與廠方協商后決定將180MW以下工況排除在此次試驗之外。

繪制定滑壓運行下的功率—熱耗率曲線如圖6所示，模擬得到的交點是310MW，結合整體試驗數據可知，當負荷＜310MW時，采用滑壓運行方式結合閥位開度熱耗相對較低，而滑壓壓力的選擇是機組經濟運行的關鍵。

圖6 定滑壓運行下的功率—熱耗率曲線

由圖6可以看出，在眾多參數差異因素作用下，定壓、滑壓曲線可能有一個以上交點，這也意味著可能在單調的負荷變化段，會有控制運行方式的反復交替變化；因此，在進行相關試驗時，應盡可能多地挑選工況點進行，這樣才不至于漏掉經濟運行拐點。

通過計算得到的優化經濟運行表見表3，操作人員在不同負荷下依照表中所示調整閥位可得到最經濟的運行效果。

不同負荷下經濟運行狀況下的功率—初壓曲線如圖7所示。

表3 優化經濟運行表

圖7 經濟運行下的功率—初壓曲線

3 結語

本文研究了330MW級別火電機組控制運行方式在不同負荷段下的最優運行方式，對理論分析結果及試驗結果進行了論述，并根據優化原理確定了合理的經濟運行方案。在試驗過程中還針對部分試驗措施做出了新嘗試和改進，在提高試驗精度方面取得了良好的效果。

1）在180、210、240、270和290MW 負荷下分別進行了5個初壓點的熱力性能考核試驗，對340 MW工況進行了補充試驗，獲得了詳盡的試驗數據，得出實際運行方式變化趨勢，以及解決滑壓運行方式下的最佳初壓問題。

2）通過試驗數據計算得出了各工況下的熱經濟性考核指標，并繪制了考核性指標隨初壓變化曲線、考核性指標隨負荷變化曲線和最佳初壓隨負荷變化曲線，得出了具有實際可操作性的經濟運行表，使機組運行人員對控制運行方式的選擇有所借鑒。

［1］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 8117—2008 電站汽輪機熱力性能驗收試驗規程［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［2］肖延.韓城發電廠125MW汽輪發電機組優化運行試驗報告［R］.西安：西北電力試驗研究院，2001.