大型火電廠(chǎng)DEH系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化

楊宇

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.049

摘 要：某火電廠(chǎng)汽輪機(jī)采用噴嘴配汽，調(diào)節(jié)級(jí)設(shè)有4個(gè)噴嘴組。現(xiàn)有的DEH系統(tǒng)閥門(mén)管理程序，在順序閥（或稱(chēng)多閥）方式下，進(jìn)汽順序?yàn)?2與#3高壓調(diào)門(mén)同步開(kāi)啟（II與III噴嘴組同時(shí)進(jìn)汽），其后#4和#1高壓調(diào)門(mén)順序開(kāi)啟（IV、I噴嘴組其后順序進(jìn)汽）。機(jī)組長(zhǎng)期單閥節(jié)流配汽運(yùn)行，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不及多閥方式時(shí)的變壓運(yùn)行，另一方面，由于高壓調(diào)門(mén)的流量特性，不僅與高壓調(diào)門(mén)有關(guān)，而且還要受調(diào)節(jié)級(jí)和高壓缸通流特性影響，制造廠(chǎng)理論計(jì)算的DEH閥門(mén)管理曲線(xiàn)，與高壓調(diào)門(mén)的實(shí)際流量特性會(huì)存在一定偏差，特別是機(jī)組變壓運(yùn)行方式時(shí)，對(duì)機(jī)組的一次調(diào)頻和AGC會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此，有必要采用多閥噴嘴配汽，對(duì)DEH系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：火電廠(chǎng) DEH系統(tǒng) 優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（b）-0049-02

DEH是汽輪機(jī)的數(shù)字化電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是汽輪機(jī)組的心臟和大腦，它控制汽輪機(jī)的啟動(dòng)、升速、帶負(fù)荷、負(fù)荷調(diào)節(jié)，保證汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行。該文主要介紹大型火電廠(chǎng)DEH系統(tǒng)運(yùn)行情況，以及為了兼顧機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行的運(yùn)行方式優(yōu)化試驗(yàn)。

1 單閥/多閥切換試驗(yàn)

#1機(jī)該次試驗(yàn)采取GV2和GV3同步開(kāi)啟、GV4和GV1隨后順序開(kāi)啟進(jìn)汽方式進(jìn)行。試驗(yàn)后得出結(jié)論如下。

機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子在右向不平衡汽流力作用下，振動(dòng)特性是穩(wěn)定的，軸承溫度變化可控。綜合高壓轉(zhuǎn)子的軸振與軸承瓦塊溫度變化的安全風(fēng)險(xiǎn)，選用GV2和GV3同步開(kāi)啟、GV4和GV1隨后順序開(kāi)啟的進(jìn)汽方式是合理、恰當(dāng)?shù)摹?/p>

2 高壓調(diào)門(mén)流量特性與閥門(mén)管理優(yōu)化試驗(yàn)

該項(xiàng)試驗(yàn)的具體目的如下。

（1）多閥方式下，4個(gè)高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度與機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求取額定主蒸汽壓力下高壓調(diào)門(mén)的流量特性。

（2）單閥方式下，高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度與機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求取單閥方式時(shí)、額定主蒸汽壓力下的高壓調(diào)門(mén)的流量特性。

（3）基于單閥和多閥方式下的高壓調(diào)門(mén)流量特性試驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)DEH閥門(mén)管理程序，以及與閥門(mén)管理程序相關(guān)的手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾切換的流量與開(kāi)度跟蹤程序。

在對(duì)#1、#2機(jī)進(jìn)行了單閥切多閥的安全可行性試驗(yàn)后，確認(rèn)了GV2和GV3同步開(kāi)啟、GV4和GV1隨后順序開(kāi)啟進(jìn)汽方式的安全性，基于理論計(jì)算和工程經(jīng)驗(yàn)，修改了順序閥控制的原始閥門(mén)管理曲線(xiàn)，分別進(jìn)行了單閥和順序閥控制方式下的高壓調(diào)門(mén)流量特性和閥門(mén)管理優(yōu)化試驗(yàn)，其主要結(jié)論如下。

高壓調(diào)門(mén)流量特性與DEH閥門(mén)管理優(yōu)化試驗(yàn)所得閥門(mén)管理曲線(xiàn)，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。基于運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)等運(yùn)行數(shù)據(jù)的閥門(mén)管理進(jìn)一步優(yōu)化，能更好地改善高壓調(diào)門(mén)順序開(kāi)啟結(jié)合部處機(jī)組功率平滑性。

基于#2機(jī)進(jìn)行的運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)及CCS試驗(yàn)所獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)所得順序閥控制閥門(mén)管理曲線(xiàn)作進(jìn)一步優(yōu)化，圖1為優(yōu)化后順序閥控制的閥門(mén)管理曲線(xiàn)。

3 汽輪機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)

汽輪機(jī)組的運(yùn)行有定壓和滑壓兩種方式。機(jī)組定、滑壓運(yùn)行時(shí)，隨負(fù)荷改變，損失的方式和大小各不相同。定壓運(yùn)行時(shí)，損失的變化主要表現(xiàn)在高調(diào)門(mén)節(jié)流、調(diào)節(jié)級(jí)部分進(jìn)汽和給水系統(tǒng)的節(jié)流及泵效率等方面，隨著機(jī)組負(fù)荷下降，這些損失隨之增大。滑壓運(yùn)行時(shí)，高調(diào)門(mén)節(jié)流和調(diào)節(jié)級(jí)部分進(jìn)汽損失較小，因主蒸汽壓力隨機(jī)組負(fù)荷減小而下降，雖然導(dǎo)致機(jī)組循環(huán)效率下降，但可以節(jié)省給水泵的軸功率，由此節(jié)省給水泵汽輪機(jī)的汽耗量，這部分蒸汽在主汽輪機(jī)膨脹作功可以增大機(jī)組的發(fā)電出力。因此，在部分負(fù)荷工況下，定壓和滑壓運(yùn)行之間存在著經(jīng)濟(jì)性更好的優(yōu)化選擇。

汽輪機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)，旨在通過(guò)多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)下變主蒸汽壓力試驗(yàn)，分析計(jì)算對(duì)應(yīng)負(fù)荷點(diǎn)下經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的主蒸汽壓力。#1、#2機(jī)在580 MW、550 MW、500 MW、450 MW、400 MW、350 MW和300 MW7個(gè)負(fù)荷工況下，分別進(jìn)行了變主蒸汽壓力的熱力性能優(yōu)化試驗(yàn)，分別求得了對(duì)應(yīng)負(fù)荷下熱耗率為最低的主蒸汽壓力。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出以下幾點(diǎn)。

（1）當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于400 MW時(shí)，GV2/GV3、GV4開(kāi)啟則主蒸汽壓力下降較多，故3個(gè)高壓調(diào)門(mén)開(kāi)啟的最低負(fù)荷設(shè)定為400 MW。

（2）在GV2/GV3開(kāi)啟時(shí)，額定主蒸汽壓力下機(jī)組最大能發(fā)出480 MW電功率。因此，GV2/GV3同步開(kāi)啟時(shí)，最大負(fù)荷可設(shè)定為400 MW，對(duì)應(yīng)的主蒸汽壓力為14.4 MPa。

機(jī)組在660 MW→550 MW間，采用額定參數(shù)的定壓運(yùn)行；在550 MW→400 MW間，采用變壓運(yùn)行，主蒸汽壓力由16.5 MPa降低到13.25 MPa；400 MW→370 MW間，采用壓力為13.25 MPa的定壓運(yùn)行，高壓調(diào)門(mén)由3個(gè)開(kāi)啟向2個(gè)開(kāi)啟過(guò)渡；在370 MW→247 MW間，采用變壓運(yùn)行，主蒸汽壓力由13.25 MPa下降到10.0 MPa；在247 MW→0 MW間，采用壓力為10.0 MPa的定壓運(yùn)行。

4 運(yùn)行優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性分析

該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，包含單閥切多閥和運(yùn)行優(yōu)化兩個(gè)方面。#1、#2機(jī)原采用單閥運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)比順序閥控制時(shí)差。在額定負(fù)荷工況下，熱耗率偏差在30 kJ/kW·h以上；隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，熱耗率降低更顯著。

在順序閥控制方式下，通過(guò)主蒸汽壓力的定壓—變壓—定壓—變壓—定壓復(fù)合配汽方式，在滿(mǎn)足機(jī)組一次調(diào)頻性能前提下，重新配置調(diào)節(jié)級(jí)的焓降，使部分負(fù)荷時(shí)機(jī)組熱耗率低于定壓運(yùn)行。評(píng)估機(jī)組全負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)行優(yōu)化的熱力性能，是項(xiàng)復(fù)雜與浩大的工作，這里僅以部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)作分析。在600 MW→570 MW之間，主蒸汽壓力采用16.5 MPa運(yùn)行，估計(jì)比額定主蒸汽壓力時(shí)降低熱耗率約5.0 kJ/kW·h；在570 MW→400 MW之間，采用16.5 MPa→13.2 MPa的變壓運(yùn)行，與額定主蒸汽壓力和定壓運(yùn)行相比，隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，節(jié)省的熱耗率隨之增大，在450MW附近，節(jié)省熱耗率不小于90.0 kJ/kW·h；在400 MW→370 MW之間，主蒸汽壓力采用13.2 MPa定壓運(yùn)行，因由3個(gè)調(diào)門(mén)切換到2個(gè)調(diào)門(mén)運(yùn)行，熱耗的節(jié)省將減小，估計(jì)平均降低在50.0 kJ/kW·h左右；在370 MW→250 MW間，主蒸汽壓力采用13.2 MPa→10.0 MPa的變壓運(yùn)行，節(jié)省的熱耗率隨機(jī)組負(fù)荷降低而增大，在300 MW附近，估計(jì)節(jié)省熱耗率在150 kJ/kW·h以上。

5 結(jié)語(yǔ)

綜所上述，在當(dāng)前火電廠(chǎng)單機(jī)發(fā)電負(fù)荷普遍偏低的大環(huán)境下，對(duì)DEH系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行合理優(yōu)化，采用復(fù)合變壓運(yùn)行，可有效降低機(jī)組的熱耗率，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，為火力發(fā)電企業(yè)降低發(fā)電成本，提高利潤(rùn)產(chǎn)生積極的影響。