汽轮机组配汽特性调整及优化运行

赵美凤，刘雪斌山西电力技术学院；大唐太原第二热电厂

汽轮机组配汽特性调整及优化运行

赵美凤1，刘雪斌2
1山西电力技术学院；2大唐太原第二热电厂

1　前言

汽轮机的配汽机构是汽轮机的重要调节装置，它是指调节汽门及带动调节汽门的传动机构。它的配汽方式、运行方式、控制方式和设备性能影响机组的经济性和机组运行的安全性。大机组通常由数字电液（DEH）系统控制调节汽门的开启顺序，可实现机组的单阀和顺阀运行方式管理。一般情况下为了提高机组运行的经济性，将汽轮机选择顺序阀运行方式。当机组存在阀门重叠度设计、顺序阀阀序设计和阀门升程特性与流量特性匹配等问题时，会就影响机组的一次调频性能和运行安全经济性。

大唐太原第二热电厂#10机组为上海汽轮机厂生产的300MW亚临界、单轴、中间再热、直接空冷凝汽式、抽汽供热汽轮机。机组正式运行后，一直以厂家原设计给定的设计滑压曲线运行，因高压调门实际的流量特性与DEH中预置的流量特性曲线存在一定的差异，使得机组不在经济区域运行。

图1　高压调节汽门布置与开启顺序

2　系统设备及实验

2.1系统简介

大唐太原第二热电厂#10机组汽轮机为300MW亚临界、中间再热、单轴、直接空冷凝汽式、抽汽供热汽轮机。汽轮机DEH系统采用数字计算机作为控制器，电液转换机构、高压抗燃油供油系统（EH）和油动机做为执行器，对汽轮机实行自动控制。

汽轮机配汽采用阀门管理方法，能实现节流调节与喷嘴调节的切换。采用节流配汽方式时，高压部分6个调门根据控制系统发出的指令按相应的阀位开大或关小，对应于6组喷嘴同时进汽。采用喷嘴配汽，高压部分6个调门根据控制系统的负荷指令按相应的阀位顺序启闭--随着负荷的升高，依1-2-4-5-6-3的顺序渐次开启；关闭时阀门顺序相反。喷嘴组顺序及进汽管道示意图如下，从机头向发电机方向看为顺时针转动：（图1所示）。

机组的运行方式：机组启动过程采用单阀运行方式，正常运行采用顺序阀、定-滑-定运行方式。

2.2相关实验

通过机组定压运行方式下的带负荷试验，测取机组负荷与DEH阀位指令的关系、高压缸效率与DEH阀位指令等关系、轴系振动与负荷的关系，检查配汽机构流量特性的线性关系，全面掌握机组的运行控制特性和经济性。

通过机组不同滑压运行方式下的变负荷试验，测取机组负荷与DEH阀位指令的关系、高压缸效率与DEH阀位指令等关系，以全面掌握机组不同滑压运行方式下的运行控制特性和经济性。

通过上述试验，在对原配汽特性调整的基础上，确定机组合理的定-滑-定运行方式，并给出合理的控制运行方式。在满足机组适应电网调度的基础上，最大限度地提高运行经济性能。

从#10机组前期进行相关试验及掌握的机组设计配汽特性情况分析来看，机组调节阀门存在着局部总指令与负荷非线性、局部开度指令过陡，各调门之间重叠度较大，表明机组配汽机构的流量特性不良，影响到了机组的调节特性和调频性能。从相关试验情况来看，机组现定压-滑压-定压运行方式存在滑压负荷起点偏高，阀点位置高压缸效率高效区域优势不明显等问题，一定程度上影响了机组在滑压运行区域的经济性能。为此充分利用机组检修机会进行了系统试验调整和改进工作，对机组配汽机构特性及滑压运行曲线作了修改。

2.3高压调汽门特性的调整

1）机组单阀、顺序阀的控制原理与特点

单、顺阀控制的基本原理为DEH阀位总指令信号经各调节汽门的流量特性函数，向各调节汽门伺服机构输出控制信号。单、顺阀运行方式通过切换逻辑来实现。

2）单阀、顺序阀的特性改进方案

根据机组前期进行相关试验及掌握的机组设计配汽特性情况，结合机组单、顺阀的控制特点以及将采用的机组滑压运行方式特点，在综合考虑满足机组顺序阀运行特性良好性、机组单阀-顺序阀切换的负荷稳定性、机组运行经济性等因素后，依据机组调节汽门的实际流量特性，合理调整阀门重叠度和重叠范围，使机组配汽特性较之以前达到较好的水平。

3）机组定-滑-定运行控制方案

从机组前期进行相关试验及掌握的机组设计配汽特性情况来看，机组原设计的定-滑-定运行方式存在滑压负荷起点偏高，滑压运行区域过大，阀点位置高压缸效率高效区域优势不明显等问题，一定程度上影响了机组在滑压运行区域的经济性。结果综合比较表明：机组以三阀点开始滑压，滑压负荷区域在205MW-160MW之间，机组整体经济性能较好。

考虑到机组为直接空冷供热机组，夏季机组运行背压随环境气温变化幅度较大，冬季机组出力随着供热量的变化而变化，传统采用负荷-主蒸汽压力的控制方式难以确保机组滑压区域的经济性，故采用调节级压力-主汽压力的控制方式来实现机组的定-滑-定运行，并引入给定负荷与实际负荷差对调节级压力产生的动态偏差函数，以完成整个控制方案。同时，考虑到机组在195MW-210MW之间负荷区域的特殊性，将机组滑压运行曲线进行了局部优化，以适应电网调度要求和便于运行人员的操作。

3　实验分析

选择机组典型负荷210MW在原滑压和优化后滑压两种不同运行方式的主要参数指标进行了比较，从而定量得出不同滑压方式的经济优劣性。

表1　经济优劣性比较表

从表1中运行方式经济性比较来看，机组在三阀点滑压时的经济性较原始滑压运行方式好。其中在三阀点滑压时的高压缸效率较原滑压运行方式时的高压缸效率低2.92%，电动给水泵耗功增加709 kW，但主蒸汽压力较原运行方式时的主蒸汽压力高出3.04MPa，热力循环效率更高，整体经济性能较好。综合比较来看，三阀点滑压时的经济性较原始滑压运行方式汽机热耗可下降约42 k J/kW.h，折合煤耗约1.7g/kW.h。

4　结论

机组在原设计定-滑-定运行曲线下运行时，存在滑压负荷起点偏高、滑压运行区内个别高调门存在较大的节流损失、阀点位置高压缸效率高效区域优势不明显等问题，影响了机组在滑压运行区域的经济性能，机组配汽特性及运行方式有较大节能优化潜力。

不同滑压运行方式的试验表明，机组在三阀点滑压运行时较原设计滑压方式的整体经济性高，且机组调节系统、给水系统、减温水系统有较好的适应能力，主汽、再热蒸汽参数可正常控制，减温水量变化范围合理，在正常调峰范围内可保证机组安全运行。

通过对原配汽特性进行了优化调整，保证了机组阀位指令与负荷呈线性关系。实施了以调节级压力对负荷控制回路的组态，有效地保证机组在夏季高背压和供热工况下的运行经济性。

［1］DL/T-711-1999.《汽轮机调节控制系统试验导则》［S］.

［2］DL 5011-92.《电力建设施工与验收技术规范（汽机篇）》［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

本文介绍了汽轮机组配汽机构以及所采用的滑压运行方式，分析了不同滑压运行方式，并对机组的经济性进行了比较，优化了滑压运行曲线，采取了新的运行控制方式，保证了机组的安全稳定经济运行。

配汽机构；滑压曲线；优化运行

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