汽輪機(jī)配汽方式運(yùn)行分析

張小力

摘要：現(xiàn)在大部分機(jī)組都帶有閥門管理功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)組能夠安全順利由單閥、順閥轉(zhuǎn)換，保證機(jī)組的安全啟動(dòng)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；單閥；順閥

1 機(jī)組配汽方式應(yīng)用

現(xiàn)代電廠為提高機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和提高機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)性，大部分機(jī)組實(shí)行復(fù)合滑壓運(yùn)行模式，同時(shí)采用了閥門管理功能。閥門管理功能即根據(jù)運(yùn)行工況的需要，使汽輪機(jī)的控制閥按設(shè)計(jì)好的運(yùn)行模式運(yùn)行，即單閥運(yùn)行方式或順序閥運(yùn)行方式。運(yùn)行中兩種方式可相互無擾切換，利于提高汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)性能和對(duì)各種運(yùn)行方式的適應(yīng)性，加強(qiáng)熱應(yīng)力控制，延長機(jī)組的使用壽命和運(yùn)行可靠性。我公司機(jī)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(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 機(jī)組配汽方式分類

2.1 順序閥控制

機(jī)組在順序閥控制即噴嘴調(diào)節(jié)方式，是指進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽都經(jīng)過幾個(gè)依次開啟或關(guān)閉的調(diào)節(jié)汽門再通往第一級(jí)，為部分進(jìn)汽。順閥方式，在機(jī)組中低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，具有較高的熱經(jīng)濟(jì)性，是一種較有效的調(diào)節(jié)方式，但隨著負(fù)荷的變化，第一級(jí)蒸汽溫度變化很大，因此需要較長時(shí)間來完成負(fù)荷的變化。

2.2 單閥控制

機(jī)組在單閥控制即節(jié)流調(diào)節(jié)方式，是指進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽都經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)同時(shí)開啟或同時(shí)關(guān)閉的節(jié)流調(diào)節(jié)汽門后，進(jìn)入第一級(jí)噴嘴，為全周進(jìn)汽。采用單閥方式能夠加快機(jī)組的熱膨脹，減小熱應(yīng)力，延長機(jī)組壽命；額定參數(shù)下變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，此種單閥控制調(diào)節(jié)方式，在變工況時(shí)，第一級(jí)蒸汽溫度變化較小，可允許較大的負(fù)荷變動(dòng)率。

3 本廠機(jī)組閥門管理實(shí)際運(yùn)行狀況

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

3.1 機(jī)組切換實(shí)際過程

2#機(jī)組于11月10日11：26單閥切順閥運(yùn)行，負(fù)荷100MW，壓力8.4Mpa，機(jī)組由100.5MW降到92.7MW。

1#機(jī)組11月18日9：31單閥切順閥運(yùn)行，負(fù)荷133.5MW，主汽壓力10.7Mpa，機(jī)組負(fù)荷133.5降到126.2MW。

運(yùn)行過程中1、2、3# 高調(diào)最大95%，4#高調(diào)最大開度70%；1、2#高調(diào)門在63%時(shí)，3#高調(diào)門開啟；1、2#高調(diào)門在84%時(shí)，3#高調(diào)門47%，4#高調(diào)門開啟。

緩解了調(diào)門波動(dòng)問題：單閥時(shí)高調(diào)門在閥位32-36%擺動(dòng)劇烈，負(fù)荷波動(dòng)3-5MW。切順閥后，3#高調(diào)門在31-34%擺動(dòng)幅度15%；4#高調(diào)門在閥位21-24%擺動(dòng)幅度13%，負(fù)荷波動(dòng)1MW，1、2#高調(diào)門沒有出現(xiàn)擺動(dòng)。

3.2 閥門切換對(duì)機(jī)組的影響

3.2.1 汽耗率影響：機(jī)組負(fù)荷85MW，主汽壓力10.5Mpa時(shí)主汽流量由260t/h減至243t/h。負(fù)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(fù)荷135MW，主汽壓力13.1Mpa時(shí)主汽流量由398t/h減至383t/h，詳見表1。

3.2.2 快速調(diào)負(fù)荷影響：機(jī)組減負(fù)荷，由135MW，11.7Mpa，主汽流量396t/h，此時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)溫度498℃，降負(fù)荷至85MW， 主汽流量239t/h，主汽壓力11.4Mpa，調(diào)節(jié)級(jí)溫度460℃。降負(fù)荷調(diào)節(jié)級(jí)溫度下降了48℃，升降負(fù)荷應(yīng)該控制好，主汽壓力平滑下降，不要突升突降，以免給調(diào)節(jié)級(jí)帶來應(yīng)力損壞，機(jī)組順閥運(yùn)行不適合負(fù)荷較短時(shí)間較大變化。

對(duì)缸體溫度的影響：在負(fù)荷135MW的情況下，切順閥前后，調(diào)節(jié)級(jí)溫度有所下降，高壓缸上下缸溫度有所下降，高排溫度同時(shí)也有所下降。同樣負(fù)荷135MW同樣主汽壓力13.14Mpa調(diào)節(jié)級(jí)壓力8.63-8.46Mpa，調(diào)節(jié)級(jí)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(duì)機(jī)組膨脹的影響：負(fù)荷135MW高壓缸脹差有所減小1.4mm-0.90mm。絕對(duì)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(duì)各級(jí)抽汽的影響：各級(jí)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(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，單閥、順閥切換總結(jié)

改順閥后由于噴嘴調(diào)節(jié)減少了節(jié)流損失，主蒸汽流量減少，主蒸汽流量減少的同時(shí)也對(duì)轉(zhuǎn)子和缸體都起到冷卻的作用，對(duì)轉(zhuǎn)子的影響較大，尤其是調(diào)節(jié)級(jí)部分，導(dǎo)致各個(gè)脹差的減小。調(diào)節(jié)節(jié)后溫度、壓力下降，調(diào)節(jié)級(jí)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(qiáng)。在主汽壓力較低，調(diào)門全開時(shí)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(fù)荷定壓運(yùn)行，低負(fù)荷滑壓運(yùn)行，變負(fù)荷應(yīng)緩慢改變壓力，防止調(diào)節(jié)級(jí)溫度短時(shí)間劇烈變化。鍋爐應(yīng)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(diào)節(jié)級(jí)和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生交變應(yīng)力，損害汽輪機(jī)汽缸、調(diào)節(jié)級(jí)和轉(zhuǎn)子。同時(shí)好再熱蒸汽溫度，以免影響低壓缸效率，末級(jí)蒸汽溫度較低對(duì)低壓缸末級(jí)葉片水蝕增加。

4 總束語

根據(jù)這幾年機(jī)組運(yùn)行實(shí)踐，總結(jié)汽輪機(jī)配汽方式運(yùn)行如下：

4.1 機(jī)組啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)與最小負(fù)荷階段

在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)從沖轉(zhuǎn)、升速、并網(wǎng)及低負(fù)荷暖機(jī)時(shí)，采用單閥控制，通過全部調(diào)節(jié)閥和噴嘴室供汽，達(dá)到全周進(jìn)汽目的，這樣使汽輪機(jī)高壓通流部件得到均勻地加熱。負(fù)荷至80MW以上，調(diào)節(jié)級(jí)溫度達(dá)400℃以上時(shí)，可由單閥切換順序閥運(yùn)行，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制負(fù)荷變動(dòng)率。

4.2 負(fù)荷變化時(shí)階段

在負(fù)荷變化期間，假如負(fù)荷迅速地變化或負(fù)荷值頻繁地變更時(shí)，為了使汽輪機(jī)通流部分蒸汽溫度變化較小，借以減少熱應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)采用單閥調(diào)節(jié)方式。如果長期在低于額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用順閥調(diào)節(jié)方式，以獲得較高的熱效率。

4.3 加負(fù)荷階段

如果機(jī)組在單閥下運(yùn)行，要求以盡可能快的速度增負(fù)荷，并在效率較高的噴嘴調(diào)節(jié)方式下維持較高負(fù)荷運(yùn)行。應(yīng)在負(fù)荷達(dá)到較高水平后立即進(jìn)行閥切換，以保證轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度變化最小。

4.4 減負(fù)荷階段

如果機(jī)組在單閥下運(yùn)行，要求以盡可能快的速度減負(fù)荷至一定數(shù)值，并保持低負(fù)荷運(yùn)行較長的時(shí)間。應(yīng)在低負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間后待第一級(jí)蒸汽及金屬溫度都達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后進(jìn)行閥切換，以減少轉(zhuǎn)子內(nèi)外溫差。

4.5 停機(jī)階段

使用單閥下停機(jī)，能在允許高壓轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力情況下，快速降負(fù)荷，使汽輪機(jī)第一級(jí)區(qū)域內(nèi)金屬溫度均勻降低，這種情況適用于臨時(shí)停機(jī)不用揭缸的情況。采用順閥停機(jī)，使機(jī)組第一級(jí)區(qū)域內(nèi)金屬溫度降低至較低水平，停機(jī)后可縮短盤車時(shí)間。