喷嘴配汽方式600MW汽轮机组运行优化研究

Abstract ： An operation mode jointly considering the valve point and operation load was proposed in this paper， based on the analysis and study of a large number of unit operation optimization methods． In addition， according to the steamexcited vibration occurred during the optimization process when the nozzle governing steam turbine switch single valve operation mode to multivalve operation mode， a steam distribution optimization program was proposed to replenish optimization program． This comprehensive program considering the steamexcited vibration problem was applied to a 600MW steam turbine unit， the optimal sliding pressure curve and the optimal operation mode were obtained， and the steamexcited vibration problem was solved successfully by using the steam distribution optimization program． Compared with the previous this mode is more accurate and safer for the actual operation． operation optimization mode， Key words： 600 MW unit； steamflow excitation； operation optimization； unit efficiency 调门的动作又会使部分进汽的状态发生变化， 往往会 状态，
）， 玲（ 1987女， 硕士研究生， 研究方向为汽轮机故障诊断与分析。
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汽
轮
机
技
术
第 53 卷
3 出的联合使用负荷与阀位基准的概念， 在 2 阀与 3 阀之间、 阀与 4 阀之间， 提出复合滑压运行方式， 保持 2 阀（ 或 3 阀）
况。参考国内同类试验并结合该厂实际运行情况及机组在 3 80% 、 阀及 2 阀 全 开 时 所 能 带 最 大 负 荷， 试 验 安 排 90% 、
每阀控制 喷嘴数 34 34 34 34
每阀控制面积 mm2 11 105． 7 11 105． 7 11 105． 7 11 105． 7
累计喷嘴数 34 68 102 136
累计喷嘴面积 mm2 11 105． 7 22 211． 4 11 117． 1 44 411． 8
图4
600MW 汽轮机轴系示意简图
0
前
言
引发汽流激振， 造成的危害较大， 通常与机组所带的负荷有 关， 主要 产 生 于 大 容 量 高 参 数 机 组 的 高 压 和 高 中 压 转 子 ［2 ， 3 ］ ， 上 有时候为了考虑安全性而不得不牺牲一定的经济效 益。若能合理解决汽流激振问题， 将会提高机组的安全性， 从而进一步提高经济效益 。
摘要： 在分析和研究了大量机组运行优化方式的基础上， 提出联合考虑负荷和阀点的运行优化方式， 并考虑喷嘴配 汽汽轮机组在单阀切换多阀运行时出现的汽流激振问题， 提出相应的配汽优化方案 。 将该综合考虑汽流激振问题 的优化方案应用于某 600MW 汽轮机组， 通过试验研究得到该机组的最佳滑压曲线和最优运行方式， 并成功地解决 该方案更准确、 更安全， 更适用于实际运行情况 。 了过程中出现的汽流激振问题 。与以往运行优化方案相比， 关键词： 600MW 机组； 运行优化； 汽流激振； 机组效率 5884 （ 2011 ） 03020904 文献标识码： A 文章编号： 1001分类号： TK267
近年 来， 为 满 足 持 续 增 长 的 全 国 电 力 需 求 总 量， 大批 600MW 及以上机组投入运行， 逐渐在电网中承担主力机组 。 大多 数 已 投 运 的 600MW 汽 轮 机 组 常 年 运 行 在 400MW 500MW 负荷区间， 新建机组也提出参与调峰的要求 。 机组 长时间偏离设计工况运行， 会导致运行经济性降低 、 存在安 全隐患等诸多问题， 如何保证机组在调峰运行时的经济性与 ［1 ］ 安全性， 是各厂家关注的重点 。 尤其是对于 600MW 及以 上机组来说， 提高运行安全性与经济性对于国家电网安全及 节能减排具有重要作用 。针对这个问题， 国内外不少研究学 者和制造商都进行了大量的研究工作， 并且提出了众多运行 优化方案， 较为合理地解决了运行优化问题 。 但以往的大多 数研究往往只着眼于经济性而忽略了安全性 。 对于国内采 “顺阀” 用喷嘴配汽 运行方式的机组， 尤其是超临界、 超超临 界机组而言， 运行优化过程中暴露的安全性问题越来越突 出。因为， 顺序阀控制方式只有一个高压调节阀进行开度调 节， 其余的阀门保持全开或全关， 处于非对称性的部分进汽
1 个阀门处于节流状态进行滑压， 70% 、 60% 、 50% 等负荷点， 全开， 定义为复合滑压工 拟定以下工况， 见表 1 。 表1 某 600MW 机组定滑压运行试验工况
负荷 580MW 540MW 480MW 420MW 360MW 300MW 工况 1 定压运行工况 定压运行工况 定压运行工况 复合滑压工况 1 2 阀点滑压工况 2 阀点滑压工况 工况 2 － － 3 阀点滑压工况 3 阀点滑压工况 3 阀点滑压工况 3 阀点滑压工况 工况 3 － － 复合滑压工况 复合滑压工况 2 复合滑压工况 复合滑压工况 工况 4 － 常规滑压工况 常规滑压工况 常规滑压工况 常规滑压工况 —
0804 收稿日期： 2010作者简介： 李
1
运行优化试验方案
本文针对某电厂 600MW 汽轮机组通流改造后， 为进一
步提高机组在低负荷运行时的经济性， 进行定滑压运行优化 试验。 通流改造后， 原最优滑压曲线将不再适用， 为了重新获 得最优滑压曲线， 保证机组运行经济性， 需要进行定滑压运 行优化研究。以往大部分运行优化试验认为喷嘴部分进汽 不影响非调节级的内效率， 研究表明部分进汽对高压缸后续 流场也会造成影响， 并且部分进汽度越小对非调节级影响越 ［4 ］ 大 ， 造成非调节级相对内效率下降， 导致装置效率下降。 5］ 在实际操作过程中， 考虑可操作性和安全性， 使用文献［ 提
图3
阀门配置和开启顺序（ 从机头向发电机看）
序 1 2 3 4 5 号 负 MW 荷， 540 480 450 370 300
2
运行优化过程中汽流激振问题及解决方式
在机组运行优化过程中， 汽机单阀切换多阀运行时， 引
480MW， 复合滑压； 480MW
2 号瓦温度急骤升高， 起 1 号、 短时最高达 105ħ ， 后下降， 稳 定在 91ħ ； 且振动异常变化， 振动最大达 108 μm， 变化非常敏 感。分析表明， 喷嘴配汽引起的汽流激振是产生轴系振动和 轴瓦温度升高的根本原因， 而不平衡汽流力是引发汽流激振 的主要原因。机组设计的阀门配置和开启顺序如图 3 所示， 即顺序阀为 3 + 4 →1 →2 ， 配汽机构数据见表 3 ， C6 简化试验方法， 测量汽轮机 组热耗率， 根据各试验工况修正后的热耗率和电力功率绘制 如图 1 所示。 热耗率与负荷的曲线，
图2
机组定滑压运行曲线
图中曲线在 420MW 480MW 负荷间的最佳压力并不是
图1 机组热耗与负荷关系曲线
直线上升的而是呈现出近似水平的一段， 这与常规滑压曲线 不一样（ 见图 2 中虚线所示） 。相比较而言， 该方法得到的滑 压曲线更精细， 能够准确地找到机组经济运行方式， 并且在 实际操作过程中也完全可以实现 。 根据图 2 中的最佳滑压 曲线， 可以确定机组在各负荷下的经济运行参考方式， 见表 2。
580 540 480 450 370
第3 期
表3
阀号 1 2 3 4 阀门公称内径 mm 196． 85 196． 85 196． 85 196． 85
李
玲等： 喷嘴配汽方式 600MW 汽轮机组运行优化研究
配汽机构数据表
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阀门公称面 mm2 30 434 30 434 30 434 30 434
最优运行方式 定压运行 复合滑压运行 3 阀点滑压运行 复合滑压运行 2 阀点滑压运行 阀门开启情况 3 阀全开 1 阀节流 3 阀全开 1 阀节流 3 阀全开 2 阀全开 1 阀节流 2 阀全开
不同负荷优化运行方式及阀门开启情况
MPa 主蒸汽压力（ 范围） ， 16． 70 14． 97 14． 85 13． 44 11． 17 16． 70 14． 97 14． 85 13． 44
图中每个点对应表 1 中每一个工况点， 从图中可以看 出： 在高负荷段， 常规滑压运行热耗率高于定压运行热耗率； 确定了几种基准负荷工况运行 的 经 济 性， 机 组 在 580MW、 540MW、 480MW、 420MW、 360MW、 300MW 负荷点时的最低热 8 319． 6 kJ / （ kW · h ） 、 耗率分 别 为： 8 202． 7 kJ / （ kW · h ） 、 8 339． 4 kJ / （ kW · h ） 、8 435． 8 kJ / （ kW · h ） 、8 613． 9 kJ / （ kW·h） 、 8 899． 4kJ / （ kW·h） ； 寻找最低热耗率运行方 定压运行； 540MW 式作为经济运行方式： 580MW 540MW， 450MW， 3 阀点滑压； 450MW 370MW 330MW ， 3 阀 点 滑 压； 370MW， 复 合 滑 压； 在 330MW 300MW， 2 阀点滑压。 根据上述经济运行方式， 考虑操作上存在一定难度， 并 故在 370MW 330MW 负荷段， 采 可能存在一定的安全隐患， 用2 阀点滑压 。 最后结合现场可操作性 、 安全性及相应修正 理论得到最佳滑压曲线如图 2 所示。 表2