汽輪機組配汽特性調整及優化運行

趙美鳳，劉雪斌山西電力技術學院；大唐太原第二熱電廠

汽輪機組配汽特性調整及優化運行

趙美鳳1，劉雪斌2
1山西電力技術學院；2大唐太原第二熱電廠

1　前言

汽輪機的配汽機構是汽輪機的重要調節裝置，它是指調節汽門及帶動調節汽門的傳動機構。它的配汽方式、運行方式、控制方式和設備性能影響機組的經濟性和機組運行的安全性。大機組通常由數字電液（DEH）系統控制調節汽門的開啟順序，可實現機組的單閥和順閥運行方式管理。一般情況下為了提高機組運行的經濟性，將汽輪機選擇順序閥運行方式。當機組存在閥門重疊度設計、順序閥閥序設計和閥門升程特性與流量特性匹配等問題時，會就影響機組的一次調頻性能和運行安全經濟性。

大唐太原第二熱電廠#10機組為上海汽輪機廠生產的300MW亞臨界、單軸、中間再熱、直接空冷凝汽式、抽汽供熱汽輪機。機組正式運行后，一直以廠家原設計給定的設計滑壓曲線運行，因高壓調門實際的流量特性與DEH中預置的流量特性曲線存在一定的差異，使得機組不在經濟區域運行。

圖1　高壓調節汽門布置與開啟順序

2　系統設備及實驗

2.1系統簡介

大唐太原第二熱電廠#10機組汽輪機為300MW亞臨界、中間再熱、單軸、直接空冷凝汽式、抽汽供熱汽輪機。汽輪機DEH系統采用數字計算機作為控制器，電液轉換機構、高壓抗燃油供油系統（EH）和油動機做為執行器，對汽輪機實行自動控制。

汽輪機配汽采用閥門管理方法，能實現節流調節與噴嘴調節的切換。采用節流配汽方式時，高壓部分6個調門根據控制系統發出的指令按相應的閥位開大或關小，對應于6組噴嘴同時進汽。采用噴嘴配汽，高壓部分6個調門根據控制系統的負荷指令按相應的閥位順序啟閉--隨著負荷的升高，依1-2-4-5-6-3的順序漸次開啟；關閉時閥門順序相反。噴嘴組順序及進汽管道示意圖如下，從機頭向發電機方向看為順時針轉動：（圖1所示）。

機組的運行方式：機組啟動過程采用單閥運行方式，正常運行采用順序閥、定-滑-定運行方式。

2.2相關實驗

通過機組定壓運行方式下的帶負荷試驗，測取機組負荷與DEH閥位指令的關系、高壓缸效率與DEH閥位指令等關系、軸系振動與負荷的關系，檢查配汽機構流量特性的線性關系，全面掌握機組的運行控制特性和經濟性。

通過機組不同滑壓運行方式下的變負荷試驗，測取機組負荷與DEH閥位指令的關系、高壓缸效率與DEH閥位指令等關系，以全面掌握機組不同滑壓運行方式下的運行控制特性和經濟性。

通過上述試驗，在對原配汽特性調整的基礎上，確定機組合理的定-滑-定運行方式，并給出合理的控制運行方式。在滿足機組適應電網調度的基礎上，最大限度地提高運行經濟性能。

從#10機組前期進行相關試驗及掌握的機組設計配汽特性情況分析來看，機組調節閥門存在著局部總指令與負荷非線性、局部開度指令過陡，各調門之間重疊度較大，表明機組配汽機構的流量特性不良，影響到了機組的調節特性和調頻性能。從相關試驗情況來看，機組現定壓-滑壓-定壓運行方式存在滑壓負荷起點偏高，閥點位置高壓缸效率高效區域優勢不明顯等問題，一定程度上影響了機組在滑壓運行區域的經濟性能。為此充分利用機組檢修機會進行了系統試驗調整和改進工作，對機組配汽機構特性及滑壓運行曲線作了修改。

2.3高壓調汽門特性的調整

1）機組單閥、順序閥的控制原理與特點

單、順閥控制的基本原理為DEH閥位總指令信號經各調節汽門的流量特性函數，向各調節汽門伺服機構輸出控制信號。單、順閥運行方式通過切換邏輯來實現。

2）單閥、順序閥的特性改進方案

根據機組前期進行相關試驗及掌握的機組設計配汽特性情況，結合機組單、順閥的控制特點以及將采用的機組滑壓運行方式特點，在綜合考慮滿足機組順序閥運行特性良好性、機組單閥-順序閥切換的負荷穩定性、機組運行經濟性等因素后，依據機組調節汽門的實際流量特性，合理調整閥門重疊度和重疊范圍，使機組配汽特性較之以前達到較好的水平。

3）機組定-滑-定運行控制方案

從機組前期進行相關試驗及掌握的機組設計配汽特性情況來看，機組原設計的定-滑-定運行方式存在滑壓負荷起點偏高，滑壓運行區域過大，閥點位置高壓缸效率高效區域優勢不明顯等問題，一定程度上影響了機組在滑壓運行區域的經濟性。結果綜合比較表明：機組以三閥點開始滑壓，滑壓負荷區域在205MW-160MW之間，機組整體經濟性能較好。

考慮到機組為直接空冷供熱機組，夏季機組運行背壓隨環境氣溫變化幅度較大，冬季機組出力隨著供熱量的變化而變化，傳統采用負荷-主蒸汽壓力的控制方式難以確保機組滑壓區域的經濟性，故采用調節級壓力-主汽壓力的控制方式來實現機組的定-滑-定運行，并引入給定負荷與實際負荷差對調節級壓力產生的動態偏差函數，以完成整個控制方案。同時，考慮到機組在195MW-210MW之間負荷區域的特殊性，將機組滑壓運行曲線進行了局部優化，以適應電網調度要求和便于運行人員的操作。

3　實驗分析

選擇機組典型負荷210MW在原滑壓和優化后滑壓兩種不同運行方式的主要參數指標進行了比較，從而定量得出不同滑壓方式的經濟優劣性。

表1　經濟優劣性比較表

從表1中運行方式經濟性比較來看，機組在三閥點滑壓時的經濟性較原始滑壓運行方式好。其中在三閥點滑壓時的高壓缸效率較原滑壓運行方式時的高壓缸效率低2.92%，電動給水泵耗功增加709 kW，但主蒸汽壓力較原運行方式時的主蒸汽壓力高出3.04MPa，熱力循環效率更高，整體經濟性能較好。綜合比較來看，三閥點滑壓時的經濟性較原始滑壓運行方式汽機熱耗可下降約42 k J/kW.h，折合煤耗約1.7g/kW.h。

4　結論

機組在原設計定-滑-定運行曲線下運行時，存在滑壓負荷起點偏高、滑壓運行區內個別高調門存在較大的節流損失、閥點位置高壓缸效率高效區域優勢不明顯等問題，影響了機組在滑壓運行區域的經濟性能，機組配汽特性及運行方式有較大節能優化潛力。

不同滑壓運行方式的試驗表明，機組在三閥點滑壓運行時較原設計滑壓方式的整體經濟性高，且機組調節系統、給水系統、減溫水系統有較好的適應能力，主汽、再熱蒸汽參數可正常控制，減溫水量變化范圍合理，在正常調峰范圍內可保證機組安全運行。

通過對原配汽特性進行了優化調整，保證了機組閥位指令與負荷呈線性關系。實施了以調節級壓力對負荷控制回路的組態，有效地保證機組在夏季高背壓和供熱工況下的運行經濟性。

［1］DL/T-711-1999.《汽輪機調節控制系統試驗導則》［S］.

［2］DL 5011-92.《電力建設施工與驗收技術規范（汽機篇）》［S］.

Adjustment of turbine steam distribu tion and characteristic of operation optimization

ZHAO Meifeng1，Liu Xuebin2
1Electric Power Occupational Technical Institute of SEPC；2Datang Taiyuan Co-generation Power Plant

本文介紹了汽輪機組配汽機構以及所采用的滑壓運行方式，分析了不同滑壓運行方式，并對機組的經濟性進行了比較，優化了滑壓運行曲線，采取了新的運行控制方式，保證了機組的安全穩定經濟運行。

配汽機構；滑壓曲線；優化運行

This paper introduces the turbine steam distribution mechanism and the sliding pressure operation mode，analyzes different sliding pressure operation mode，and the econom ic performance of the unit are compared，optim ize the pressure operation curve，take the new control mode，to ensure safe and stable operation of unit.

steam distribution mechanism；sliding pressure curve；optimize the operation