330MW机组高调门流量特性优化探讨

孙迪

摘 要：针对330MW机组在长期运行以后,汽轮机高调门实际流量特性会偏离设计值，这将对机组安全、稳定、经济运行带来不利影响，同时，对汽轮机高调门流量特性曲线优化也是机组节能降耗的重要措施之一，本文基于历史运行数据，研究高调门流量特性优化，在典型工况模式下实际流量特性曲线进行线性度分析,对非线性区域进行了线性优化,修改了高调门的重叠度,减少了高调门的节流损失、降低了煤耗,取得良好的节能效果。

关键词：流量特性 线性优化 节流损失

1概述

公司#4 汽轮机是东方汽轮机有限公司生产制造的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、双抽凝汽式汽轮机，型号为 CC330/261.1－16.7/2.5/1.5/537/537，高中压缸采用分缸结构，反向布置，缸体部分为双层缸。汽轮机组的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。采用节流配汽时，高压部分4个高调门根据控制系统的指令按相应的阀位开大、关小，对应于4组喷嘴同时进汽。采用喷嘴配汽，高压部分4个高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CV1、CV2同时开启，后CV3、CV4顺序渐次开启，关闭时阀门顺序相反。

2数据采集及分析

为真实了解#4机组汽轮机高调门实际流量特性，在纯凝状态不同负荷下采集了30多个工况的数据，分别进行分析：

2.1 定压带负荷：通过定压带负荷数据，测取机组顺阀运行负荷与总阀位、调门开度的关系；测取高压缸效率与负荷、主汽流量及总阀位的关系，系统测定汽轮机各高调门在不同开度下的流量，并绘制流量与开度的关系曲线。机组在阀位指令70%-80%之间，调门流量特性非线性严重，该区域即为机组第三阀开启与前两阀衔接的区域，直接表现为该区域内机组的负荷响应特性较差。如下图阀位指令与负荷、主蒸汽流量、高调门开度关系。

机组总阀位指令与各高调门的特性曲线，机组两阀点综合指令约在72%左右，三阀点综合指令约在91%左右；所对应的机组纯凝工况的两阀点带负荷能力约为272MW，三阀点带负荷能力为338MW，四阀全开的带负荷能力为366MW；机组前三阀即可带额定负荷运行，第四阀作为正常带负荷时的调整补充阀即可。从机组高压缸运行效率与阀位指令关系，机组高压缸运行效率与机组负荷的关系曲线来看，机组高压缸效率两阀位特性显著，三阀位运行特征不明显，在各高调门衔接区域，高压缸通流效率变化平缓，且两阀运行和三阀运行的高压缸效率偏差较大。如两阀运行时，高压缸效率为75%左右，三阀时为运行高压缸效率达78%，四阀全开时运行高压缸效率为80.5%左右。整体而言，机组高压缸同流效率较低，不同阀位开度下的高压缸效率偏差较大，具有较大的节能优化空间，如下图阀位指令、功率与高压缸效率的关系。

2.2 滑压运行方式：分别选300MW、270MW、240MW、200MW、160MW工况数据分析，数据如下：

由上表可知，300MW负荷时，随着主汽压力的升高，热耗率逐步降低，高压缸效率也逐步降低，机组在额定主蒸汽压力下运行较为经济。在机组近270MW负荷区域，此时高调门CV1、CV2接近全开，CV3为主要调节阀，其开度对机组运行主汽压力影响较大，在开度14%-24%范围内，主蒸汽压力运行区间在14MPa-16.7MPa之间，运行高压缸效率在76.6%左右，变化幅度不大；显然，此时机组在额定主蒸汽压力下运行较为经济。如工况4的运行经济性要较工况2好约54kJ/(kW•h)，效果明显。机组在中负荷240MW，机组进而滑压运行区域，此时高调门CV1、CV2接近全开，CV3为主要调节阀，当其开度10%-15%范围内，主蒸汽压力运行区间在14.4MPa-14.8MPa之间，运行高压缸效率在76.6%左右，变化幅度不大，主蒸汽压力变化也不大，此区域间的机组运行经济相当。机组在中低负荷200MW区间，机组进而滑压运行区域，此时高调门CV1、CV2接近全开也可参与调节，当CV1、CV2全开时，CV3为主要调节阀，当其开度10%-16%范围内，主蒸汽压力运行区间在12MPa附近，运行高压缸效率在76.5%左右，变化幅度不大，主蒸汽压力变化也不大，此区域间的机组运行经济相当；当CV1、CV2参与调节时，CV3和CV4均关闭，CV12的开度在35%-40%之间，此时机组的运行主蒸汽压力在13.5MPa-14.5MPa之间，运行高压缸效率在71.8%-73.8%之间，工况1的运行经济性要优于工况2；滑压运行的优势得到有效体现。机组在中低负荷160MW-180MW区间，机组进而滑压运行区域，当CV1、CV2全开时，CV3开度10%-16%范围内，机组负荷在180MW左右时，主蒸汽压力运行区间在11MPa附近，运行高压缸效率在76.4%左右，变化幅度不大，主蒸汽压力变化也不大，此区域间的机组运行经济相当，变化不大；当CV1、CV2参与调节时，CV3和CV4均关闭，CV12的开度在31%左右时，机组电负荷在180MW左右时，此时机组的运行主蒸汽压力在13.5MPa左右，运行高压缸效率在67%之间，高压缸效率劣化严重，不利于整体运行经济。

3机组高调门流量特性调整及滑压方式完善方案

调整机组的配汽机构的流量非线性补偿特性，使机组汽门的重叠度和重叠范围合理，保证机组在滑压运行的阀位点附近运行调节特性良好； 调整机组的配汽机构使机组在阀位附近有明显的高效运行区，保证机组滑参数运行的经济性； 在正常调峰运行滑压运行工况的机组一次调频能力、AGC性能满足电网要求； 保证调峰运行工况给水系统、设备运行的安全稳定性；在满足机组调节特性、调频性能要求和运行安全性的条件下，最大限度提高机组运行的经济性。结合机组配汽机构原始特性函数，针对机组配汽机构的实际运行特性，并结合机组的滑压运行方式，特对配汽机构特性进行了调整优化。考虑到运行的实际情况，在配汽机构特性函数调整过程中，对四个高调阀的高限进行了高限设置至98%，优化后配汽机构特性关系曲线如下。

4结论

通过对原DEH高调门流量特性的优化调整，保证了机组阀位指令与负荷的良好响应关系， 通过不同负荷工况，不同运行主蒸汽压力的工况比较，分析了不同负荷区域合理运行方式，为滑压曲线的优化提供指导依据，根据机组的实际运行特性，修改完善了调节级与主蒸汽流量的关系曲线，为保证优化后的滑压曲线合理精准控制打下了条件，机组经过定-滑-定运行方式优化后，有效改善了机组运行经济性能，在典型滑压负荷250MW-200MW区域运行时，运行方式优化后的机组经济性要较原滑压运行方式经济性明显，约可使机组的运行热耗率下降约35 kJ/kWh-45kJ/kWh，整体经济性能良好，优化后机组运行平稳、调节能力良好，满足现场运行要求，有效地支撑了机组安全、稳定、经济运行。

5参考文献

1 汽轮机制造厂《DEH逻辑图》、《DEH设计及操作使用说明》.

作者简介

孙迪 南京化学工业园热电有限公司 值长