西屋引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)調(diào)門運行優(yōu)化試驗

劉峰

【摘 要】針對國內(nèi)大量的西屋引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)，進(jìn)行了調(diào)門運行優(yōu)化的試驗研究，在理論、試驗方法和結(jié)果實施上作了大量探索和改進(jìn)，結(jié)果表明，上海生產(chǎn)的該型汽輪機(jī)，以3閥滑壓-定壓運行最為經(jīng)濟(jì)。

【關(guān)鍵詞】300MW汽輪機(jī) 調(diào)門優(yōu)化 試驗

【中圖分類號】 F407.471【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】1672-5158（2013）07-0289-01

為充分利用現(xiàn)有設(shè)備，為優(yōu)化操作提供可靠的技術(shù)依據(jù)，安徽省電力科學(xué)研究院與淮北國安電廠合作，完成了國安#1機(jī)的調(diào)門尋優(yōu)試驗工作。試驗選用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的西屋引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)，配置6個調(diào)節(jié)閥，型號完全一致，額定工況設(shè)計熱耗7921kJ/kW.h。按常規(guī)，試驗安排50%，60%，70%，80%等4個負(fù)荷點。

一、試驗工況和試驗儀表

300MW汽輪機(jī)3閥一般最多能帶200MW左右，而4閥的最大負(fù)荷大約為250MW。因此50%和60%負(fù)荷都安排了3、4、5閥工況，雖然調(diào)門較多，但這些工況已經(jīng)足夠，最優(yōu)工況必定包含在其中，見（表1）試驗工況。

*國安#1機(jī)試驗用的是6閥工況。

試驗儀表尋優(yōu)試驗和汽輪機(jī)常規(guī)熱力試驗不同，理論上并不要求絕對的精度，但由于待選的工況都比較好，相互之間經(jīng)濟(jì)性差別小，因此，試驗難度主要在正確區(qū)分這微小的差別上。

引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)的主汽流量是根據(jù)調(diào)節(jié)級后參數(shù)計算得到的，精度很差，試驗中不能使用。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)大機(jī)組的主流量表普遍精度不好，有些甚至誤差達(dá)到10%。在老的國產(chǎn)機(jī)組中，還突出表現(xiàn)在給水流量加上過熱器減溫水量與主汽流量之間顯著不平衡。主流量表誤差大，使機(jī)組熱力試驗誤差增加，結(jié)果只能用來進(jìn)行大修前后的比較，也使反平衡能耗結(jié)果不可信。因此，恢復(fù)主流量表應(yīng)有的精度，是大機(jī)組節(jié)能的重要基礎(chǔ)工作。

80%負(fù)荷附近，鍋爐往往要使用大量過熱器減溫水，特別是一級減溫水。更低一些的負(fù)荷下，調(diào)門開度很大時，過熱器減溫水量也可能很大。同一負(fù)荷下的不同工況，減溫水的用量可能有很大差別。如果這個流量測量誤差較大，則給主汽流量帶來誤差，而且這部分減溫水的單位流量吸熱量比給水大得多，不僅給熱耗結(jié)果帶來很大誤差，而且直接影響工況間的比較。因此，該流量同樣需要認(rèn)真對待。

二、過橋漏汽量測量試驗

過橋汽封是所有汽封中最容易發(fā)生摩擦的，西屋引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)的過橋漏汽量往往大大超過設(shè)計值，如果熱耗計算中，該漏量按設(shè)計要求取值，則誤差較大。因此，需要安排兩個特殊的工況測量過橋漏汽量，汽輪機(jī)熱耗計算中，這個漏汽量以實測值為依據(jù)，與主汽流量成正比。試驗方法于1984年在美國發(fā)表，80年代末由西屋公司引入國內(nèi)。

過橋漏汽量測量試驗工況如下：

（1）主汽溫度額定，再熱汽溫盡可能降低，最好到510℃；

（2）主汽溫度盡可能降低，最好到510℃，再熱汽溫額定。

其基本依據(jù)是，兩個工況下，中壓缸實際通流效率不變，由此可以得到漏汽量和中壓缸進(jìn)汽量的比，即漏汽率。試驗中，一、二次汽溫差別越大，結(jié)果越準(zhǔn)確可靠。一、二次汽溫調(diào)節(jié)是試驗的關(guān)鍵，難度很大，因此，需要經(jīng)驗豐富的運行人員操作。

我們對試驗方法進(jìn)行了研究和改進(jìn)，適當(dāng)降低試驗負(fù)荷，不在額定負(fù)荷下完成，試驗時調(diào)門保持全開。在很大的負(fù)荷范圍內(nèi)，只要不使用再熱器減溫水，漏汽率是不變的。試驗中最好不用再熱器減溫水，鍋爐用改變風(fēng)量的方法調(diào)整蒸汽溫度。

我們對調(diào)節(jié)級后溫度、中壓缸排汽參數(shù)等測點的測量進(jìn)行了誤差分析，結(jié)果表明，該試驗對這些參數(shù)的誤差比較敏感。因此，除了儀表外，試驗對參數(shù)穩(wěn)定的要求很高，至少要達(dá)到汽輪機(jī)熱力試驗中對主要參數(shù)的穩(wěn)定要求。

（3）試驗中鍋爐汽溫特性的影響和操作要點

為了客觀評價各調(diào)門位置的優(yōu)劣，試驗中既需要使有關(guān)參數(shù)盡量接近設(shè)計值，例如一、二次汽溫，盡量減少鍋爐減溫水用量，同時，鍋爐調(diào)整又必須限制在一定的范圍內(nèi)，特別是風(fēng)量的調(diào)整，目的是在同負(fù)荷的不同工況中，盡量使鍋爐保持好的運行狀態(tài)，熱效率保持不變。

如果鍋爐燃燒器能夠擺動或配置再熱器煙氣擋板，則應(yīng)當(dāng)用來作為主要的汽溫調(diào)節(jié)手段。另外，在鍋爐燃燒調(diào)整工作比較好的機(jī)組上進(jìn)行試驗，顯然更為合理。

（4）參數(shù)修正計算要點

同一負(fù)荷下，背壓修正可按常規(guī)方法進(jìn)行，再熱器壓損可以不修正，因為它實際上不可控。各滑壓工況下，主汽壓力不修正，定壓工況下，也不修正，因為調(diào)門不在閥點位置，修正肯定會有誤差。

三、主要結(jié)論

國安#1機(jī)試驗于2003年5月完成，該機(jī)經(jīng)大修后，性能較好，額定工況熱耗8287kJ/kW.h。鍋爐燃燒器火嘴可以擺動。限于現(xiàn)場條件，試驗儀表幾乎全部使用DAS和DEH儀表，只有發(fā)電機(jī)功率安裝了0.1級的試驗儀表，給水流量則選擇一臺變送器，直接讀取其輸出電流，根據(jù)節(jié)流件設(shè)計計算書得到最終流量。試驗結(jié)果如表2。結(jié)果表明，各負(fù)荷點大致都以壓力最高的閥點位置運行效益最佳。180MW工況4閥、5閥工況熱耗很高是由于使用超量減溫水的緣故，對此進(jìn)行修正后，熱耗分別為8648/8688kJ/kW.h，其余工況減溫水用量很少，可以忽略。由于調(diào)門控制不可能允許在200MW處，由3閥突然轉(zhuǎn)為4閥運行，因此，我們建議的優(yōu)化方式是200MW以內(nèi)3閥滑壓，200MW以上全部定壓運行，這和制造廠建議的4閥-定壓方式不一致。上汽的產(chǎn)品通流面積一般比較大，包括調(diào)門，這可能是3閥滑壓比較經(jīng)濟(jì)的原因。

由于最先開啟的3個調(diào)門都通向下缸，因此，我們建議，根據(jù)先下后上，對沖進(jìn)汽的原則，調(diào)整調(diào)門的開啟順序，第3個開啟的調(diào)門應(yīng)通向上缸。#1機(jī)2003年初大修前，過橋漏汽率為7%，大修后仍有3.5%，大大超過設(shè)計值1.4%。（表2）為國安#1機(jī)試驗結(jié)果。

試驗結(jié)果，仍是3閥-定壓最佳，優(yōu)勢明顯，并在2003年10月投入使用，運行檢查表明，機(jī)組的能耗確實有所降低。為應(yīng)對環(huán)境溫度的變化，在冬季、夏季和春秋兩季各使用一條主汽壓力-負(fù)荷曲線，結(jié)果表明，調(diào)門位置偏差較小，可以滿意。理論上，為準(zhǔn)確地使調(diào)門位于閥點，可以用測得的真空或排汽溫度，對主汽壓力-負(fù)荷曲線作出實時修正，但比較復(fù)雜，還要考慮測點出現(xiàn)故障后的應(yīng)對。對125MW和引進(jìn)型300MW的多次試驗表明，雖然各負(fù)荷下，主汽壓力的變化范圍很大，但相互之間的實際汽耗差別較小，一般不超過3%，而最優(yōu)閥點位置和原有方式的汽耗差別還要小得多。因此，為了更準(zhǔn)確地實現(xiàn)閥點運行，可以制作最優(yōu)閥點下，主汽壓力和主汽流量的關(guān)系曲線，先按主汽壓力-負(fù)荷曲線粗調(diào)，隨后根據(jù)主汽壓力-主汽流量細(xì)調(diào)，調(diào)門當(dāng)然會更加準(zhǔn)確。不過，這要改變目前調(diào)門控制的框架結(jié)構(gòu)，難度很大。以上試驗，對于熱力系統(tǒng)泄漏不嚴(yán)重的西屋引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)（上汽6閥型），3閥滑壓-定壓的調(diào)門優(yōu)化運行方式，具有普遍的意義。對于少數(shù)鍋爐汽溫明顯偏低的機(jī)組，4閥滑壓-定壓方式也是良好的選擇。