大型汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化策略研究技術(shù)總結(jié)報告

1、密 級 檢索號16-090318浙江省電力試驗(yàn)研究院科學(xué)技術(shù)文件大型汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化策略研究技術(shù)總結(jié)報告二九年十一月大型汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化策略研究技術(shù)總結(jié)報告編寫者： 朱松強(qiáng)審核者： 審批者： 批準(zhǔn)者：工作人員：浙江省電力試驗(yàn)研究院：童小忠 吳文健 樊印龍 包勁松 朱梅芳 孫永平浙江省能源集團(tuán)有限公司：朱松強(qiáng) 董昊炯目 錄1 前言12 汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行控制方式的影響因素分析42.1 汽輪機(jī)定、滑壓運(yùn)行控制方式特點(diǎn)介紹42.2 機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力和調(diào)門開度三者關(guān)聯(lián)影響分析52.3 機(jī)組實(shí)際滑壓方式偏離設(shè)計要求的影響因素分析63 滑壓運(yùn)行優(yōu)化的研究策略133.1 汽輪機(jī)運(yùn)行滑壓尋優(yōu)策略介紹133.2 汽輪

2、機(jī)運(yùn)行滑壓尋優(yōu)“總策略”的研究133.3 “子策略一”“滑壓試驗(yàn)比較法”的研究163.4 “子策略二”“滑壓耗差分析法”的研究183.5 汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化“修正策略”的研究254 汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化尋優(yōu)策略的應(yīng)用業(yè)績324.1 滑壓優(yōu)化策略在超高壓125MW機(jī)組上的應(yīng)用324.2 滑壓優(yōu)化策略在超高壓200MW機(jī)組上的應(yīng)用364.3 滑壓優(yōu)化策略在亞臨界300MW機(jī)組上的應(yīng)用414.4 滑壓優(yōu)化策略在亞臨界600MW機(jī)組上的應(yīng)用434.5 滑壓優(yōu)化策略在超臨界600MW機(jī)組上的應(yīng)用545 滑壓優(yōu)化策略的回顧和總結(jié)55摘 要 進(jìn)行機(jī)組日常變負(fù)荷運(yùn)行期間的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化方法開展研究工作，對改善機(jī)組低負(fù)荷

3、階段運(yùn)行效率偏低狀況具有十分重要的意義。本研究項(xiàng)目以各型汽輪發(fā)電機(jī)組滑壓優(yōu)化和調(diào)整試驗(yàn)分析為基礎(chǔ)，對機(jī)組日常變負(fù)荷運(yùn)行過程中偏離最佳滑壓運(yùn)行方式的現(xiàn)象進(jìn)行原因分析，得出一系列機(jī)組滑壓運(yùn)行方式的優(yōu)化策略，幫助查找和確定機(jī)組滑壓優(yōu)化控制曲線。并通過滑壓修正的方法，消除各類運(yùn)行參數(shù)以及機(jī)組熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化對汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行調(diào)門開度的偏差影響，從而確保機(jī)組滑壓優(yōu)化運(yùn)行的節(jié)能降耗效果。這些研究成果在浙江省內(nèi)各電廠的125、200、300、600MW等多臺汽輪機(jī)組得到了成功地應(yīng)用，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞 汽輪機(jī) 滑壓優(yōu)化 策略研究 偏差修正 應(yīng)用效果 分析總結(jié)1 前言電力工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要

4、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，燃煤火力發(fā)電企業(yè)是為社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供電力能源的企業(yè)，同時也是大量消耗一次能源和水資源的行業(yè)。隨著我國和全球經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)保形勢的發(fā)展，火力發(fā)電企目前面臨著一些新的發(fā)展形勢和要求。（1） 節(jié)能減排是國家發(fā)展的約束性指標(biāo)國務(wù)院發(fā)布的能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要明確提出了節(jié)能和減排兩個約束性目標(biāo)。在節(jié)能方面，規(guī)劃提出到2010年，中國萬元GDP能耗要降低20(即由2005年的1.22噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降到0.98噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右)；一次能源消費(fèi)總量控制目標(biāo)為27億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右；年均增長4；在減排方面，規(guī)劃提出到2010年要減少排放二氧化硫840萬噸、二氧化碳3.6億噸。國家發(fā)展和改革委員會在節(jié)能中

5、長期專項(xiàng)規(guī)劃中對火電企業(yè)提出了明確的目標(biāo)：2010年火電平均供電煤耗控制在355g/(kW·h)，2020年火電平均供電煤耗控制在320g/(kW·h)。（2） 降低煤耗率是火力發(fā)電廠生存的客觀需要由于社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會對資源需求快速增長，電煤供應(yīng)也趨于緊張，煤炭價格的持續(xù)上漲直接造成了發(fā)電成本的增加，而電價聯(lián)動機(jī)制受國家整體經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響而滯后。這一切都給發(fā)電企業(yè)造成了巨大的經(jīng)營壓力，企業(yè)利潤大幅下降甚至出現(xiàn)虧損。發(fā)電企業(yè)能夠開展的工作就是降低單位能耗、盡量減少發(fā)電成本。因此，火電機(jī)組的運(yùn)行節(jié)能降耗已成為企業(yè)生存的客觀需要。（3） 改善火電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行性能是亟待解

6、決的問題近年來，社會電力用電結(jié)構(gòu)已發(fā)生了較大的變化，電網(wǎng)負(fù)荷晝夜峰谷差越來越大。而隨著國家宏觀調(diào)控及電源建設(shè)的快速發(fā)展，大量600、1000MW容量等級的超臨界、超超臨界火電發(fā)電機(jī)組開始投運(yùn)，電力供需矛盾已趨緩和。但帶來的問題是，火電機(jī)組的利用小時數(shù)逐年降低，低負(fù)荷運(yùn)行時間普遍增加。一些原先設(shè)計為帶基本負(fù)荷的大型汽輪發(fā)電機(jī)組也被要求深度調(diào)峰，長期處于低負(fù)荷運(yùn)行工況，機(jī)組效率大大降低，廠用電率隨之增加。因此，如何提高機(jī)組在低負(fù)荷階段的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性成為一個亟待解決的問題。從全國大機(jī)組協(xié)作組的歷年統(tǒng)計資料來看，浙江省內(nèi)大型火電機(jī)組的可靠性與經(jīng)濟(jì)性均居于國內(nèi)同類機(jī)組前列，省內(nèi)300、600MW機(jī)組的供電

7、煤耗率普遍低于國內(nèi)同類型機(jī)組的平均水平。在下表1中，給出了2008年度浙江省內(nèi)各火力發(fā)電公司（廠）的主要能耗指標(biāo)完成情況。從表中數(shù)據(jù)可以看出，2008年度浙江省納入節(jié)能監(jiān)督管理的20個火力發(fā)電公司（廠）共完成發(fā)電量1266.79億度，創(chuàng)歷史新高，較2007年度增加33.52億度，增幅為2.72；供電煤耗值完成325.03 g/kW.h，較2007年度降低了1.26g/kW.h；廠用電率指標(biāo)完成5.68，較2007年度上升0.08。全省火力發(fā)電機(jī)組2008年的總體煤耗指標(biāo)能夠比2007年有所下降，主要得益于一些新建高參數(shù)、大容量機(jī)組的相繼投運(yùn)，以及關(guān)停小機(jī)組等共同影響。而對于一些火電機(jī)組而言，由

8、于機(jī)組負(fù)荷率降低導(dǎo)致運(yùn)行效率降低以及新建脫硫系統(tǒng)投運(yùn)后的廠用電率增加等因素影響，機(jī)組煤耗指標(biāo)和廠用電率還有所上升。目前，隨著600MW以上大容量機(jī)組陸續(xù)投運(yùn)的影響，各發(fā)電企業(yè)的機(jī)組平均負(fù)荷率進(jìn)一步下降，低負(fù)荷運(yùn)行時間隨之增加，因此，開展大型汽輪發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行階段的滑壓優(yōu)化策略研究，確定機(jī)組運(yùn)行效率較佳的滑壓運(yùn)行方式，對改善機(jī)組運(yùn)行效率狀況具有十分重要的意義。浙江省電力試驗(yàn)研究院與浙江省能源集團(tuán)有限公司合作，為解決大型汽輪發(fā)電機(jī)組的滑壓運(yùn)行方式優(yōu)化問題，在各電廠的125、200、300、600MW多種類型機(jī)組進(jìn)行了大量的滑壓優(yōu)化試驗(yàn)研究工作。本研究項(xiàng)目以各型汽輪發(fā)電機(jī)組滑壓優(yōu)化和調(diào)整試驗(yàn)的大

9、量數(shù)據(jù)和結(jié)果分析為基礎(chǔ)，對機(jī)組變負(fù)荷滑壓優(yōu)化與汽輪機(jī)高壓調(diào)門運(yùn)行方式的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系開展技術(shù)研究，總結(jié)得出了一系列機(jī)組滑壓運(yùn)行方式的尋優(yōu)策略。表1 2008年度浙江省內(nèi)各發(fā)電公司（廠）的主要能耗指標(biāo)完成情況單位名稱2008年/2007年發(fā)電量MWh供電煤耗g/kWh廠用電率%負(fù)荷率%浙江發(fā)電126679359/123327294325.03/326.295.68/5.60-/-浙江能源81406995/77919252330.40/330.865.99/5.85-/-國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司7223514/7340907324.5/326.25.42/5.0879.22/80.40北侖發(fā)電有

10、限責(zé)任公司11229830/10984920328.2/326.95.52/5.1278.23/76.62嘉興發(fā)電有限責(zé)任公司3437886.0/3633036.0334.8/336.94.79/5.0677.77/72.46浙江嘉華發(fā)電有限責(zé)任公司14203028.0/13975659.0325.0/325.54.43/4.4479.74/72.66浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司14822291/12923526316.5/319.85.77/5.7277.20/78.28臺州發(fā)電廠10318222.8/9160282.6336.8/336.27.66/7.2466.83/76.14長興發(fā)電有限責(zé)

11、任公司7258314.00 /7469748.00336.0 /336.15.82 /5.9774.92 /77.79鎮(zhèn)海發(fā)電有限責(zé)任公司5363049.60/5291762.4339.0/343.07.66/7.5379.37/76.80溫州發(fā)電有限責(zé)任公司10634992/9089722.8336.9/337.16.32/6.5675.70/76.65溫州特魯萊發(fā)電有限責(zé)任公司3492312.0/3723084.0335.0/334.76.16/6.1876.41/77.49蕭山發(fā)電廠1588728.9/1620707.5360.1/360.19.21/9.3075.07/76.39錢清發(fā)

12、電有限責(zé)任公司1512172/1617282360.0/359.68.66/8.4173.49/76.6浙江國華浙能發(fā)電有限公司150448703/323.35.41/5.7881.83/76.12大唐烏沙山電廠14222170.0/14164140.0309.5/314.54.32/4.4481.37/74.88杭州華電半山發(fā)電有限公司5241670.3/5929177.9277.7/284.84.15/4.1680.42/80.64浙江華能長興電廠1515937.7/1602815.9362.3/363.68.24/8.0379.63/78.65舟山朗熹發(fā)電有限責(zé)

13、任公司1845326.8 /1903649.2356/3567.61/7.1087.38/92.24鎮(zhèn)海聯(lián)合發(fā)電有限公司347038.0/712224.6316.0/305.04.45/3.3357.02/59.74溫州燃機(jī)發(fā)電有限公司401088.0/727539.0306.7/313.02.51/2.2763.94/64.57金華燃機(jī)發(fā)電有限責(zé)任公司290354.9/712841.8305.7/285.93.75/3.1673.40/74.00浙江國華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司178874.6/295932.4281.19/269.076.90/5.32-/-2 汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行控制方式的影響

14、因素分析汽輪發(fā)電機(jī)組在日常變負(fù)荷運(yùn)行過程中，可以采取定壓運(yùn)行，也可以采取滑壓運(yùn)行。為了提高機(jī)組運(yùn)行效率，大型汽輪發(fā)電機(jī)組一般采取復(fù)合滑壓運(yùn)行方式，即在高負(fù)荷區(qū)采取定壓運(yùn)行方式，在較低負(fù)荷區(qū)轉(zhuǎn)為滑壓運(yùn)行方式。但一個需解決的問題是：如何合理確定汽輪機(jī)從定壓方式轉(zhuǎn)為滑壓運(yùn)行方式的“起滑點(diǎn)”？在滑壓運(yùn)行階段如何確定高壓調(diào)門的最佳閥位？由此而引出了對汽輪機(jī)不同滑壓運(yùn)行方式進(jìn)行性能試驗(yàn)比較和尋優(yōu)策略的研究工作。2.1 汽輪機(jī)定、滑壓運(yùn)行控制方式特點(diǎn)介紹（1） 定壓運(yùn)行方式采取定壓運(yùn)行方式的機(jī)組，主蒸汽壓力保持不變，由汽輪機(jī)高壓調(diào)門變化來對主汽流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以機(jī)組變負(fù)荷響應(yīng)速度較快，但不足之處是在低負(fù)荷階

15、段的汽輪機(jī)調(diào)門開度過小，節(jié)流損失較大，機(jī)組效率較差。定壓運(yùn)行方式可適用于節(jié)流調(diào)節(jié)汽輪機(jī)，也適用于噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)。對節(jié)流調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)而言，所有的高壓調(diào)門都參與節(jié)流調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)對汽輪機(jī)進(jìn)汽流量、負(fù)荷的調(diào)節(jié)；對噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)而言，主要是通過其中一只或幾個高壓調(diào)門開度的調(diào)節(jié)來改變負(fù)荷。（2） 滑壓運(yùn)行方式采取滑壓運(yùn)行的汽輪機(jī)，一般保持相對固定的高壓調(diào)門開度，主要依靠鍋爐產(chǎn)汽量的改變引起汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力的變化來調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷。在整個變負(fù)荷滑壓運(yùn)行階段，汽輪機(jī)高壓調(diào)門都可以保持較小的節(jié)流損失。（3） 復(fù)合滑壓運(yùn)行復(fù)合滑壓運(yùn)行是滑壓與定壓相結(jié)合的一種運(yùn)行方式，采用這種運(yùn)行方式時，在高負(fù)荷區(qū)，保持定壓運(yùn)行，通

16、過改變高壓調(diào)門開度來控制機(jī)組出力；在中間負(fù)荷區(qū)，采取滑壓運(yùn)行，由主汽壓力的改變來控制機(jī)組出力；而在低負(fù)荷區(qū)，則保持一個相對較低的主汽壓力運(yùn)行。復(fù)合滑壓運(yùn)行方式既可保持高負(fù)荷區(qū)的較高熱效率，緩解鍋爐的熱應(yīng)力，又防止低負(fù)荷時因主汽壓力下降過多而引起運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能變差的情況，所以為大多數(shù)機(jī)組所廣泛采用。實(shí)際上，這也是制造廠通常推薦的汽輪機(jī)變負(fù)荷運(yùn)行方式，如下圖1所示，為汽輪機(jī)制造廠提供的一臺超臨界600MW機(jī)組的復(fù)合滑壓運(yùn)行控制曲線。從圖中曲線可以看出，機(jī)組在3090額定負(fù)荷變化范圍內(nèi)，采取滑壓運(yùn)行方式；機(jī)組在90額定負(fù)荷以上，采取定壓運(yùn)行方式，主汽壓力保持在額定值24.2MPa；機(jī)組在30額定負(fù)荷以

17、下，也采取定壓運(yùn)行方式，只是主汽壓力保持為8.73MPa。圖1 一臺超臨界600MW機(jī)組的廠家推薦復(fù)合滑壓運(yùn)行控制曲線。汽輪機(jī)制造廠給出的滑壓控制曲線是根據(jù)汽輪機(jī)設(shè)計資料計算提供的，設(shè)置進(jìn)入機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）中，作為機(jī)、爐參數(shù)匹配運(yùn)行控制的依據(jù)。然而，汽輪機(jī)制造廠給出的滑壓運(yùn)行控制曲線畢竟是依據(jù)機(jī)組設(shè)備的設(shè)計特性而作出的，當(dāng)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行效率、高壓調(diào)門工作特性以及機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、熱力系統(tǒng)運(yùn)行條件等發(fā)生變化時，必然會對機(jī)組的滑壓控制曲線產(chǎn)生相應(yīng)的影響。所以，要確定適用于實(shí)際運(yùn)行機(jī)組的最優(yōu)滑壓控制曲線，就需要對該機(jī)組進(jìn)行不同滑壓運(yùn)行方式的尋優(yōu)比較試驗(yàn)。2.2 機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力和調(diào)門開度三者關(guān)

18、聯(lián)影響分析針對一臺具體的汽輪發(fā)電機(jī)組，在機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)都變化不大的情況下，機(jī)組負(fù)荷與主蒸汽流量成一一對應(yīng)的變化關(guān)系，而主蒸汽流量又與汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)汽門開度、主蒸汽壓力成正比例變化關(guān)系，所以可以采用下面的關(guān)系式來表述機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽壓力以及高壓調(diào)門開度這三者之間相互關(guān)聯(lián)、相互制約的關(guān)系： （1）式（1）中，Ng為機(jī)組負(fù)荷，P0為主蒸汽壓力，Cv為高壓調(diào)門開度指令，它可以看作為一個線性化了的、反映幾個高壓調(diào)節(jié)汽門開度的綜合參數(shù)。從上面的關(guān)系式可以看出，機(jī)組負(fù)荷正比于主蒸汽壓力與高壓調(diào)節(jié)汽門開度之積，這可以看作為汽輪機(jī)負(fù)荷控制的基礎(chǔ)關(guān)系式。通常地，機(jī)組負(fù)荷是由電網(wǎng)需求所確定的，必須滿

19、足電網(wǎng)調(diào)度AGC指令的要求，所以需重點(diǎn)討論在滿足機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)需求的前提下，主蒸汽壓力P0與高壓調(diào)門開度Cv之間的優(yōu)化匹配關(guān)系。從上述關(guān)系式（1）中可以看出，一旦確定了機(jī)組變負(fù)荷過程中的高壓調(diào)門開度Cv控制方式，也就確定了機(jī)組負(fù)荷與主蒸汽壓力之間的對應(yīng)關(guān)系，于是，機(jī)組主蒸汽壓力控制曲線也就固定下來了。汽輪機(jī)采取“順序閥方式”運(yùn)行時，按照主蒸汽壓力的變化情況，機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行方式可以分為定壓運(yùn)行方式和滑壓運(yùn)行方式。當(dāng)汽輪機(jī)定壓運(yùn)行時，主蒸汽壓力不變，主要靠高壓調(diào)節(jié)汽門開度Cv的變化來實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷控制。因此，上面的公式（1）可以改寫為：，反映出在主汽壓力保持不變的情況下，機(jī)組負(fù)荷近似地與高壓調(diào)門開度成

20、正比。當(dāng)汽輪機(jī)采取滑壓運(yùn)行時，高壓調(diào)節(jié)汽門開度Cv保持不變，靠主汽壓力的變化來實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷控制。因此，上面的公式（1）可以改寫為：，反映出在高壓調(diào)門開度保持不變的情況下，機(jī)組負(fù)荷近似地與主汽壓力成正比。當(dāng)然，機(jī)組定、滑壓運(yùn)行方式控制曲線所反映的主汽壓力、調(diào)門開度與負(fù)荷的對應(yīng)關(guān)系，都是對穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況而言的。若是機(jī)組處于升、降負(fù)荷的暫態(tài)運(yùn)行過程中，則無論機(jī)組采用處于定壓或是滑壓運(yùn)行方式，都需要通過汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度的迅速改變，來滿足電網(wǎng)AGC負(fù)荷調(diào)度的要求，此時的主蒸汽壓力就會暫時地偏離預(yù)先設(shè)定的滑壓控制曲線，待恢復(fù)至穩(wěn)定負(fù)荷狀態(tài)時，主蒸汽壓力與調(diào)門開度的對應(yīng)關(guān)系才會逐步恢復(fù)至機(jī)組CCS中滑壓控制

21、曲線的要求。2.3 機(jī)組實(shí)際滑壓方式偏離設(shè)計要求的影響因素分析2.3.1 汽輪機(jī)通流改造以及DEH、DCS改造的影響1995年2005年間，浙江省內(nèi)眾多的125、200MW機(jī)組相繼進(jìn)行了汽輪機(jī)通流部分現(xiàn)代化改造以及調(diào)速系統(tǒng)（DEH）、熱工控制系統(tǒng)（DCS）的改造，這些機(jī)組改造后的運(yùn)行特性與改造前相比發(fā)生了較大的改變。在下表2中列出了一臺125MW汽輪機(jī)改造前、后的每只高壓調(diào)門以及所控制的調(diào)節(jié)級噴嘴面積數(shù)據(jù)。對表中這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后可知，改造后汽輪機(jī)在高壓調(diào)門“兩閥點(diǎn)”、“三閥點(diǎn)”和“四閥全開”位置所對應(yīng)的調(diào)節(jié)級噴嘴面積比改造前分別增大約15、15和10。這使得該汽輪機(jī)在“三閥點(diǎn)”工況的額定出

22、力從125MW增加到145MW，汽輪機(jī)功率增加幅度約為16，即使與該機(jī)組改造后的銘牌出力135MW相比，也超出約5.6%。由此表明，改造后的汽輪機(jī)通流能力大大超出了改造目標(biāo)的需求。 表2 汽輪機(jī)改造前、后高壓調(diào)門及調(diào)節(jié)級噴嘴面積比較調(diào)門序號調(diào)門內(nèi)徑及面積每閥控制噴嘴數(shù)及面積累計噴嘴數(shù)及面積D(mm)F(mm2)ZFZ(mm2)ZFZ(mm2)改造后120113102935292935291201131029352958705910078542935298710588100785424352911113509改造前10078506306763067100785063067126134100785

23、0630671892011007850630672412268由于該汽輪機(jī)在三只高壓調(diào)門全開之前就有了足夠的過負(fù)荷能力，最后一只調(diào)門當(dāng)然就無需開啟了。該機(jī)組自改造后投運(yùn)以來的實(shí)際運(yùn)行情況也表明：盡管經(jīng)歷了各種負(fù)荷、主蒸汽參數(shù)變化以及夏季工況凝汽器真空變差等運(yùn)行條件的改變，汽輪機(jī)4高壓調(diào)門卻從未開啟過。針對該汽輪機(jī)改造后通流能力偏大的問題，若是改造后的汽輪機(jī)仍然采取“兩閥滑壓”運(yùn)行方式，則機(jī)組原先的滑壓運(yùn)行控制曲線就必須向右側(cè)平移。相應(yīng)地，汽輪機(jī)定、滑壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)負(fù)荷將從改造前的90MW左右上移至105MW左右。事實(shí)上，由于一些汽輪機(jī)本體改造廠家以及DEH、DCS改造廠家都沒有提供新的機(jī)組滑壓控制曲

24、線，無法確定汽輪機(jī)改造之后的合理滑壓控制模式。因此，當(dāng)這些汽輪機(jī)改造完成后，電廠用戶只得自己確定機(jī)組的變負(fù)荷運(yùn)行方式，有些機(jī)組采取定壓運(yùn)行方式，有些機(jī)組采取全開所有調(diào)門的滑壓運(yùn)行方式，這些不合理的運(yùn)行控制方式會對機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能造成損害。2.3.2 汽輪機(jī)效率變化的影響近年來，大量新機(jī)組投產(chǎn)后的性能試驗(yàn)結(jié)果表明，汽輪機(jī)試驗(yàn)熱耗率往往高于設(shè)計值，偏高幅度達(dá)23左右。在下表3中，給出了浙江省內(nèi)近年來投運(yùn)的一些汽輪發(fā)電機(jī)組的性能試驗(yàn)結(jié)果以及與設(shè)計性能之間的差異狀況。當(dāng)這些機(jī)組按照制造廠提供的設(shè)計滑壓控制曲線運(yùn)行時，由于汽輪機(jī)效率達(dá)不到設(shè)計值，同一負(fù)荷所要求的主汽流量將要增加，因而高壓調(diào)門開度也

25、會隨之而增加，最終導(dǎo)致汽輪機(jī)實(shí)際的調(diào)門開度偏離于原先的設(shè)計要求。按照表3中一臺600MW機(jī)組試驗(yàn)熱耗率偏高于設(shè)計值約3的情況來考慮，若為了讓機(jī)組在滑壓運(yùn)行階段能夠保持原先設(shè)計的調(diào)門開度，則機(jī)組滑壓控制曲線應(yīng)該適當(dāng)?shù)刈笠疲鄳?yīng)地，機(jī)組定、滑壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)的負(fù)荷需調(diào)低3左右，即起滑點(diǎn)負(fù)荷需降低約1.8MW。表3 省內(nèi)各型汽輪機(jī)試驗(yàn)熱耗率與設(shè)計保證值比較表序號名稱單位額定負(fù)荷工況（THA）某型超臨界600MW機(jī)組1試驗(yàn)修正后機(jī)組熱耗率kJ/kWh78002機(jī)組熱耗率保證值kJ/kWh75373機(jī)組熱耗率偏差百分比3.5某型亞臨界600MW機(jī)組1修正后機(jī)組熱耗率kJ/kWh79682機(jī)組熱耗率保證值kJ/k

26、Wh77463機(jī)組熱耗率偏差百分比2.9某型亞臨界300MW機(jī)組1修正后機(jī)組熱耗率kJ/kWh80652機(jī)組熱耗率保證值kJ/kWh79183機(jī)組熱耗率偏差百分比1.9某型200MW機(jī)組（通流改造后）1修正后機(jī)組熱耗率kJ/kWh82622機(jī)組熱耗率保證值kJ/kWh80303機(jī)組熱耗率偏差百分比2.9某型135MW機(jī)組（通流改造后）1修正后機(jī)組熱耗率kJ/kWh82082機(jī)組熱耗率保證值kJ/kWh81183機(jī)組熱耗率偏差百分比1.1省內(nèi)一些125、200MW機(jī)組，僅完成了汽輪機(jī)中、低壓缸通流改造，而未進(jìn)行高壓缸和高壓調(diào)門的改造。對這類改造后的汽輪機(jī)而言，機(jī)組效率會提高35左右，因此，機(jī)組在

27、相同負(fù)荷點(diǎn)運(yùn)行的主汽流量需求將有所下降。但由于高壓調(diào)門的流量特性、控制方式等都沒有改變，仍然按照原先的滑壓控制曲線運(yùn)行時，汽輪機(jī)調(diào)門開度就會小于原先滑壓控制曲線設(shè)置的數(shù)值。為了保持原先滑壓運(yùn)行時的調(diào)門開度與主汽壓力對應(yīng)關(guān)系，改造后機(jī)組應(yīng)該將滑壓控制曲線適當(dāng)?shù)赜乙疲礄C(jī)組定、滑壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)的負(fù)荷需相應(yīng)地調(diào)高35，讓機(jī)組在降負(fù)荷過程中提早由定壓運(yùn)行轉(zhuǎn)入滑壓運(yùn)行狀態(tài)。2.3.3 汽輪機(jī)調(diào)門工作特性變化的影響汽輪機(jī)設(shè)計滑壓控制曲線能否正常投運(yùn)，必須由良好的調(diào)門流量特性來保證。在下圖2中，給出了由汽輪機(jī)廠家提供的某臺國產(chǎn)300MW汽輪機(jī)順序閥方式下設(shè)計與試驗(yàn)配汽特性曲線的對比圖，圖中帶（D）標(biāo)記的一組為設(shè)計

28、的高壓調(diào)門特性曲線，圖中帶（T）標(biāo)記的另一組則為試驗(yàn)的高壓調(diào)門特性曲線。從圖中兩組曲線比較可以看出：當(dāng)流量指令在40以上時，汽輪機(jī)四只高壓調(diào)門GV4、GV5、GV6、GV3相繼順序開啟，其中前三只調(diào)門GV4、GV5、GV6的試驗(yàn)特性曲線明顯高于設(shè)計特性曲線。因此，當(dāng)DEH流量指令在4090范圍內(nèi)變化時，高壓調(diào)門的實(shí)際開度往往會比設(shè)計值偏大。該汽輪機(jī)實(shí)際單閥切換至多閥的試驗(yàn)表明，確實(shí)出現(xiàn)了機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力大幅度擾動變化的情況。由以上各高壓調(diào)門流量特性試驗(yàn)的比較結(jié)果可知，汽輪機(jī)各只高壓調(diào)門的實(shí)際工作特性與設(shè)計特性之間存在著一些差異。若是原封不動地照搬制造廠提供的滑壓控制曲線，則必然會使汽輪機(jī)實(shí)際

29、滑壓運(yùn)行的調(diào)門開度偏離原先設(shè)計的“最佳調(diào)門開度”。圖2 一臺300MW汽輪機(jī)順序閥方式下設(shè)計與試驗(yàn)配汽特性曲線比較圖通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一些汽輪機(jī)存在著高壓進(jìn)汽壓損偏大的問題，這也會對機(jī)組滑壓運(yùn)行控制曲線的確定造成一定的影響。在下圖3中，給出了某臺600MW汽輪機(jī)按照不同的滑壓運(yùn)行方式進(jìn)行變負(fù)荷運(yùn)行過程中的高壓進(jìn)汽壓損變化曲線。機(jī)組按照通常的“滑壓A”方式降負(fù)荷的過程中，負(fù)荷降至540MW左右時轉(zhuǎn)入穩(wěn)定的滑壓運(yùn)行階段，此時的1、2、3調(diào)門開度平均值約為54，相應(yīng)的1、2、3調(diào)門平均壓損約為17；若是采用較為優(yōu)化的“滑壓B”方式，機(jī)組滑壓運(yùn)行階段的1、2、3調(diào)門平均開度約為65，而高壓調(diào)門平均壓損可以

30、降低至11左右；若是采用試驗(yàn)比較的“滑壓C”方式，由于調(diào)門開度已接近“三閥點(diǎn)”狀態(tài)，機(jī)組從600MW額定負(fù)荷時就開始轉(zhuǎn)入滑壓運(yùn)行了，調(diào)門壓損則可以降低至9左右。由此可知，采取不同的高壓調(diào)門開度進(jìn)行滑壓運(yùn)行，是與不同的高壓進(jìn)汽壓損相對應(yīng)的。圖3 一臺600MW機(jī)組調(diào)門進(jìn)汽壓損在調(diào)門開度改變時的變化曲線對投產(chǎn)運(yùn)行的機(jī)組而言，實(shí)際的高壓進(jìn)汽壓損狀況可以通過專項(xiàng)試驗(yàn)來測定，但在機(jī)組設(shè)計階段卻很難掌握較為確切的調(diào)門特性數(shù)據(jù)。當(dāng)高壓調(diào)門實(shí)際流量特性、壓損特性與設(shè)計預(yù)期之間發(fā)生較大偏差時，就會使汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行的定、滑壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)以及滑壓時的調(diào)門開度偏離當(dāng)初的設(shè)計意圖，引起機(jī)組滑壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能的下降。2.3.4

31、汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)的偏差影響汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)主要包括主汽溫度、再熱蒸汽溫度以及凝汽器壓力等，這些參數(shù)的變化會影響到機(jī)組設(shè)計滑壓控制曲線的實(shí)際應(yīng)用效果。其中影響最大的當(dāng)屬凝汽器壓力。如下圖4所示為一臺300MW機(jī)組凝汽器的設(shè)計特性曲線圖，從圖中可以看出，在流過凝汽器的循環(huán)水流量不變的情況下，隨著機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)冷卻水溫度的變化，凝汽器壓力也作相應(yīng)地改變。從圖4的性能曲線中可以看出，當(dāng)機(jī)組在冬季、夏季工況運(yùn)行時，循環(huán)水溫度從5升高至35，凝汽器100運(yùn)行負(fù)荷所對應(yīng)的凝汽器壓力將從3 kPa上升至11 kPa，變化幅度竟然達(dá)到8 kPa。由此表明，冬季、夏季自然環(huán)境條件的改變是引起凝汽器壓力大幅度變化的主要

32、影響因素。圖4 一臺300MW機(jī)組凝汽器的設(shè)計特性曲線圖每臺運(yùn)行機(jī)組都會經(jīng)歷夏季、冬季工況的自然變更以及日常負(fù)荷的高、低變化，因而凝汽器壓力會出現(xiàn)一定幅度的變化，對機(jī)組負(fù)荷產(chǎn)生影響。從一臺機(jī)組的真空變化修正曲線可以查知，凝汽器壓力每變化1kPa，對汽機(jī)出力的影響約為1。以此推算，當(dāng)汽輪機(jī)在冬季、夏季的凝汽器壓力偏差達(dá)到8kPa時，同一負(fù)荷所對應(yīng)的主汽流量需求偏差約為8。當(dāng)凝汽器壓力發(fā)生較大幅度變化時，若機(jī)組仍按照原先的滑壓控制曲線運(yùn)行，由機(jī)組負(fù)荷、主蒸汽壓力以及調(diào)門開度這三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系分析可知，必然會出現(xiàn)汽輪機(jī)調(diào)門開度在夏季工況開大和在冬季工況關(guān)小的運(yùn)行情況，從而使機(jī)組實(shí)際滑壓運(yùn)行方式偏離

33、原先的設(shè)計要求。在下圖5中，給出了一臺600MW機(jī)組在冬季、夏季變負(fù)荷工況的高壓缸效率試驗(yàn)比較曲線。這臺機(jī)組在冬季、夏季工況的凝汽器壓力差異約為4.5kPa，從圖中曲線比較可以看出，該汽輪機(jī)在冬季工況的高壓缸效率明顯偏低于夏季工況，偏低幅度約為1.5。由此可知，在外界環(huán)境條件改變的情況下，凝汽器壓力的大幅度變化，引起汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行的調(diào)門開度偏離原先設(shè)計的最佳開度，因而會對汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能產(chǎn)生不利的影響。圖5 一臺600MW機(jī)組夏季、冬季工況的高壓缸效率變化曲線2.3.5 熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的偏差影響機(jī)組熱力系統(tǒng)運(yùn)行條件的變化通常包括機(jī)組對外供熱、鍋爐吹灰、排污以及過熱器、再熱器減溫水的大量

34、投運(yùn)等汽水工質(zhì)進(jìn)出熱力系統(tǒng)的狀況，以及加熱器運(yùn)行狀態(tài)的變化、給水泵等重要輔機(jī)的投切等。這些熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化會對機(jī)組滑壓運(yùn)行效果產(chǎn)生影響。其中影響最大的當(dāng)屬對外供熱。隨著節(jié)能減排工作的深入開展，一些電廠根據(jù)周圍熱用戶的實(shí)際供熱需求，紛紛將原先單純發(fā)電的火電機(jī)組改為抽汽供熱，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。目前，最常見的供熱接出方式為冷再熱管道抽汽，這部分供熱抽汽在高壓缸內(nèi)完成做功后就被抽出，而沒有在中、低壓缸內(nèi)繼續(xù)做功，減少了蒸汽做功量。汽輪機(jī)在增加供熱流量的情況下，若是沿用原先純發(fā)電狀態(tài)的滑壓控制曲線不變，那么根據(jù)公式（1）中主汽壓力、負(fù)荷與調(diào)門開度這三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行分析后可知，汽輪機(jī)必須開大調(diào)門開

35、度才能保證增加進(jìn)汽流量，由此造成了汽輪機(jī)在供熱狀態(tài)下的調(diào)門開度偏離原先的設(shè)計要求。而且供熱抽汽的能級越高、流量越大，對機(jī)組滑壓運(yùn)行方式造成的偏差因素也就越顯著。以一臺125MW（改造后為130MW）機(jī)組的實(shí)際試驗(yàn)情況為例，該電廠由兩臺125MW機(jī)組組成，從冷再熱管道抽汽供熱，兩臺機(jī)組之間可進(jìn)行供熱負(fù)荷的切換，總體上滿足對外抽汽約16t/h的供熱流量要求。機(jī)組原先的優(yōu)化滑壓運(yùn)行方式是按照不供熱運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置的，在110MW負(fù)荷以下轉(zhuǎn)入兩閥滑壓運(yùn)行方式。當(dāng)一臺機(jī)組接帶16t/h供熱負(fù)荷、并按照原先的滑壓控制曲線運(yùn)行時，為了同時滿足發(fā)電、供熱的負(fù)荷要求，汽輪機(jī)進(jìn)汽流量相應(yīng)增加，原先處于全關(guān)狀態(tài)的3高壓

36、調(diào)門也增加開啟至10左右，這會引起較大的調(diào)門節(jié)流損失，使機(jī)組運(yùn)行效率也有所降低。由此表明，對外供熱與否確實(shí)會對機(jī)組滑壓運(yùn)行狀態(tài)造成一定的影響。3 滑壓運(yùn)行優(yōu)化的研究策略3.1 汽輪機(jī)運(yùn)行滑壓尋優(yōu)策略介紹為了解決大型汽輪機(jī)實(shí)際滑壓運(yùn)行方式受自身工作特性以及外界運(yùn)行條件改變影響而偏離設(shè)計滑壓性能的問題，我們對省內(nèi)125、200、300、600MW等各種容量、不同機(jī)型的汽輪機(jī)開展了大量的試驗(yàn)研究工作，通過對滑壓運(yùn)行各關(guān)聯(lián)因素的研究，總結(jié)得出了大型汽輪機(jī)滑壓尋優(yōu)的一些研究策略。機(jī)組滑壓優(yōu)化的“總策略”是：尋找和確定汽輪機(jī)“最佳滑壓閥位”，并以此作為汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行的主要控制參量。從表面上看，機(jī)組滑壓控制

37、曲線，反映的是主蒸汽壓力與機(jī)組負(fù)荷之間的一一對應(yīng)關(guān)系，但由于機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力以及高壓調(diào)門開度這三者之間存在著相互關(guān)聯(lián)、相互制約的關(guān)系，所以確定機(jī)組最佳滑壓控制曲線的過程，實(shí)質(zhì)就是確定汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度的合理控制方式。為了確定滑壓優(yōu)化“總策略”提出的“最佳滑壓閥位”要求，需要通過設(shè)置機(jī)組不同滑壓運(yùn)行方式的試驗(yàn)負(fù)荷工況，采用“子策略一”直接采用“滑壓試驗(yàn)比較法”進(jìn)行不同滑壓運(yùn)行曲線的經(jīng)濟(jì)性能比較試驗(yàn)，以機(jī)組熱耗率結(jié)果差異程度來確定不同滑壓運(yùn)行方式的優(yōu)劣比較。在對機(jī)組滑壓優(yōu)化試驗(yàn)參數(shù)和結(jié)果進(jìn)行分析的過程中，我們總結(jié)得出了滑壓優(yōu)化尋優(yōu)“子策略二”采用“滑壓耗差分析法”進(jìn)行滑壓運(yùn)行參數(shù)的匹配尋優(yōu)。這種

38、方法通過對滑壓運(yùn)行性能相關(guān)的一些重要運(yùn)行參數(shù)的耗差分析，以總耗差收益變化情況作為滑壓優(yōu)化的評價依據(jù)，通過試驗(yàn)實(shí)例的比對，這種簡化滑壓尋優(yōu)方法也具有較好的結(jié)果精度。確定機(jī)組滑壓優(yōu)化控制曲線之后，下一步就是將其設(shè)置進(jìn)入CCS控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。為了消除機(jī)組日常運(yùn)行過程中出現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整、熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)改變等因素對機(jī)組滑壓運(yùn)行性能的影響，我們提出了滑壓優(yōu)化的“修正策略”即在機(jī)組滑壓優(yōu)化曲線投入運(yùn)行后，為了保證滑壓優(yōu)化試驗(yàn)得到的滑壓優(yōu)化方式免受內(nèi)、外運(yùn)行條件變化的影響，對機(jī)組滑壓運(yùn)行控制曲線的機(jī)組負(fù)荷和主汽壓力引入各項(xiàng)修正系數(shù)，用以消除機(jī)組如凝汽器壓力等運(yùn)行參數(shù)變化以及機(jī)組對外供熱等熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀

39、態(tài)等運(yùn)行變化因素對汽輪機(jī)實(shí)際滑壓運(yùn)行性能的影響。3.2 汽輪機(jī)運(yùn)行滑壓尋優(yōu)“總策略”的研究從滑壓曲線的產(chǎn)生理論可以推論得出，求取機(jī)組優(yōu)化滑壓控制曲線的過程實(shí)際上就是確定“最佳滑壓閥位”的過程。汽輪機(jī)按照“順序閥方式”運(yùn)行時，高壓調(diào)門是逐個順序地開啟或關(guān)閉的，于是就會出現(xiàn)前面一只或幾只調(diào)門已接近全開、而后續(xù)調(diào)門處于“將開未開”的特殊閥位，這被稱為“閥點(diǎn)”位置。當(dāng)汽輪機(jī)處于“閥點(diǎn)”狀態(tài)運(yùn)行時，調(diào)門的節(jié)流效應(yīng)最小，在局部負(fù)荷變化范圍內(nèi)，機(jī)組效率也就較高。因此，在機(jī)組負(fù)荷下降的過程中，汽輪機(jī)由定壓轉(zhuǎn)為滑壓運(yùn)行方式時，一般應(yīng)選擇合理的滑壓運(yùn)行參數(shù)，盡量使汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度接近“閥點(diǎn)”位置。汽輪機(jī)高壓調(diào)門

40、“閥點(diǎn)”位置的確定方法大致如下：（1） 調(diào)門閥桿升程測量法通過就地觀察各調(diào)門閥桿升程的方法，可以確定某只高壓調(diào)門處于即將開啟的“閥點(diǎn)”位置時，其它已經(jīng)開啟的調(diào)門位置。對于有預(yù)啟閥功能的調(diào)門，還必須事先知道預(yù)啟閥升程，并以主閥開啟作為“閥點(diǎn)”位置的確定標(biāo)志。（2） 實(shí)際試驗(yàn)法實(shí)際運(yùn)行機(jī)組的“閥點(diǎn)”，也可以通過試驗(yàn)來確定：汽輪機(jī)在順序閥控制方式下，緩慢地降低機(jī)組負(fù)荷，測試各只高壓調(diào)門后壓力與調(diào)節(jié)級后壓力的變化關(guān)系，當(dāng)高壓調(diào)門后壓力與調(diào)節(jié)級后壓力基本一致時，表明這只調(diào)門通過的蒸汽量非常小，已接近全關(guān)，這一調(diào)門開度即為“閥點(diǎn)”位置。相應(yīng)地，通過各只調(diào)門前、后壓力狀況的測試，還可以知曉各只調(diào)門的實(shí)際壓損

41、狀況。（3） 查圖確定法如下圖6所示，為一臺國產(chǎn)亞臨界600MW汽輪機(jī)在順序閥方式下的配汽特性曲線圖。由圖中曲線可以查找得知：隨著流量指令的增加，汽輪機(jī)#1、2高壓調(diào)節(jié)汽門首先同時開啟，當(dāng)流量指令為68時，#1、2高壓調(diào)節(jié)汽門開度也為68，此時3高壓調(diào)門處于“將開未開”狀態(tài)，這一調(diào)門開度稱為“兩閥點(diǎn)”位置；繼續(xù)增加流量指令，汽輪機(jī)#3高壓調(diào)節(jié)汽門開度增加，當(dāng)流量指令為89時，#3高壓調(diào)節(jié)汽門開度為4050，此時4高壓調(diào)門處于“將開未開”狀態(tài)，這一調(diào)門開度稱為“三閥點(diǎn)”位置。當(dāng)流量指令增加至100時，#4高壓調(diào)節(jié)汽門也已完全開啟，此時的調(diào)門開度稱為“四閥全開”位置。圖6 一臺國產(chǎn)亞臨界600MW

42、汽輪機(jī)在順序閥方式下的配汽特性曲線圖一般地，一臺汽輪機(jī)設(shè)有多個高壓調(diào)門，當(dāng)汽輪機(jī)處于“單閥方式”運(yùn)行狀態(tài)時，這些調(diào)門都是同時開啟和關(guān)閉的，就如同一個調(diào)門的動作方式一樣。因此可以通過調(diào)門開度變化試驗(yàn)，得出該型汽輪機(jī)調(diào)門開度變化對蒸汽節(jié)流效應(yīng)的影響程度。在一臺上海汽輪機(jī)有限公司N60016.7/538/538型亞臨界、中間再熱凝汽式汽輪機(jī)投產(chǎn)初期，我們利用汽輪機(jī)單閥運(yùn)行的機(jī)會，進(jìn)行了該機(jī)組不同負(fù)荷、不同閥位的運(yùn)行特性試驗(yàn)。如下圖7所示，為各個試驗(yàn)工況測得的高壓缸效率與高壓調(diào)門開度之間的關(guān)系曲線。由圖中曲線變化情況可以看出，當(dāng)該型汽輪機(jī)的調(diào)門開度在45以上時，實(shí)際測得的高壓缸效率基本穩(wěn)定，與理想的“

43、四閥全開”高壓缸效率已十分接近；隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，調(diào)門開度在2040范圍內(nèi)，其節(jié)流效應(yīng)較為明顯，高壓缸效率出現(xiàn)了較大幅度的變化；而當(dāng)調(diào)門開度逐步關(guān)小至20以下時，高壓缸效率會急劇下降至70以下，反映出高壓調(diào)門處于較小開度時顯著的節(jié)流效應(yīng)。圖7 一臺汽輪機(jī)“常規(guī)單閥”運(yùn)行的高壓缸效率隨調(diào)門開度變化曲線圖從以上試驗(yàn)比較結(jié)果來看，對該型亞臨界600MW機(jī)組而言，調(diào)門開度在45左右時，高壓調(diào)門的壓損已經(jīng)較小。因此，在設(shè)置“最佳滑壓閥位”進(jìn)行滑壓優(yōu)化比較時，可將高壓調(diào)門開度45左右作為預(yù)選的比較方案。對各型汽輪機(jī)進(jìn)行滑壓優(yōu)化比較試驗(yàn)的實(shí)踐表明：在順序閥運(yùn)行方式下，汽輪機(jī)“最佳滑壓閥位”可以在“閥點(diǎn)”附

44、近選取，但又不等同于“閥點(diǎn)”位置，其中必須考慮汽輪機(jī)調(diào)門開啟方式不同以及各調(diào)門之間存在“重疊度”等實(shí)際影響因素。如果汽輪機(jī)調(diào)門開啟順序?yàn)榍?、后各一只調(diào)門相繼開啟的型式，則滑壓控制的調(diào)門開度應(yīng)選取在前一只調(diào)門處于半開狀態(tài)的“閥點(diǎn)”之前的開度位置；如果汽輪機(jī)調(diào)門開啟順序?yàn)榍懊鎯芍徽{(diào)門同時開啟、后一只調(diào)門接著開啟的型式，則滑壓控制的調(diào)門開度應(yīng)選取在后一只調(diào)門未開啟的“閥點(diǎn)”位置；如果汽輪機(jī)調(diào)門開啟順序?yàn)榍懊嫒徽{(diào)門同時開啟、后一只調(diào)門接著開啟的型式，則滑壓控制的調(diào)門開度應(yīng)選取在后一只調(diào)門已部分開啟的“閥點(diǎn)”之后的位置。選擇這樣的調(diào)門開度來滑壓運(yùn)行，可以使汽輪機(jī)處于高壓調(diào)門總體節(jié)流效應(yīng)較小、機(jī)組效率相

45、對較高的運(yùn)行狀態(tài)。另外，在確定“最佳滑壓閥位”時，還必須兼顧到機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中的穩(wěn)定控制要求，使各只高壓調(diào)門開度在負(fù)荷波動時不至于出現(xiàn)大幅度晃動的情況。3.3 “子策略一”“滑壓試驗(yàn)比較法”的研究3.3.1 “滑壓試驗(yàn)比較法”介紹 無論機(jī)組在不同滑壓運(yùn)行方式下的各個中間參量怎樣變化，我們總是以機(jī)組最終的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)作為衡量滑壓優(yōu)化運(yùn)行方式是否合理的評判標(biāo)準(zhǔn)。在滑壓優(yōu)化“總策略”的指導(dǎo)下，我們在汽輪機(jī)高壓調(diào)門“閥點(diǎn)”位置附近選取不同的調(diào)門開度來設(shè)置不同的滑壓運(yùn)行曲線，選取一些典型負(fù)荷工況，安排進(jìn)行不同滑壓運(yùn)行方式的比較試驗(yàn)，利用高精度的試驗(yàn)儀表測取機(jī)組熱耗率水平，比較得出滑壓方式改變引起機(jī)組

46、熱耗率變化的差異程度，并以機(jī)組熱耗率最小為原則選取機(jī)組最佳的滑壓優(yōu)化曲線。這種通過機(jī)組熱耗率試驗(yàn)結(jié)果的優(yōu)劣比較來得到機(jī)組優(yōu)化滑壓運(yùn)行方式的方法，簡稱為“滑壓試驗(yàn)比較法”。3.3.2 “滑壓試驗(yàn)比較法”的應(yīng)用方法為了了解汽輪機(jī)不同調(diào)門開度滑壓運(yùn)行方式對機(jī)組運(yùn)行性能的影響程度，我們以上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N60016.7/538/538型亞臨界汽輪機(jī)為試驗(yàn)對象，進(jìn)行了“兩閥滑壓”、“三閥滑壓”方式的運(yùn)行性能比較試驗(yàn)。如下圖8所列，為該機(jī)組300600MW負(fù)荷范圍內(nèi)，按照“兩閥滑壓”和“三閥滑壓”這兩種方式運(yùn)行時所對應(yīng)的主汽壓力變化曲線。從圖中曲線可以看出，“三閥滑壓”運(yùn)行方式的定、滑壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)負(fù)荷

47、約為590MW；而“兩閥滑壓”運(yùn)行方式的定、滑壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)負(fù)荷約為460MW。由此表明，機(jī)組滑壓運(yùn)行的調(diào)門開度越大，則定、滑壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)的負(fù)荷越高，而同一運(yùn)行負(fù)荷所對應(yīng)的主汽壓力卻是越低。對圖8中“兩閥滑壓”與“三閥滑壓”運(yùn)行方式的主汽壓力變化曲線進(jìn)行比較后可知，各試驗(yàn)負(fù)荷點(diǎn)上兩種滑壓運(yùn)行方式的主汽壓力差異約為33.8MPa。 圖8 一臺汽輪機(jī)“三閥滑壓”與“兩閥滑壓”試驗(yàn)比較工況圖在下圖9中給出了機(jī)組按照“兩閥滑壓”、“三閥滑壓”運(yùn)行的熱耗率變化曲線。對圖中曲線進(jìn)行比較后可以看出，機(jī)組在300460MW負(fù)荷區(qū)間內(nèi)運(yùn)行時，采取“兩閥滑壓”運(yùn)行方式的機(jī)組熱耗率要明顯低于“三閥滑壓”運(yùn)行方式，各試驗(yàn)工況的

48、機(jī)組熱耗率平均降低幅度約為37 kJ/kWh，折合機(jī)組供電煤耗率下降幅度約為1.5 g/kWh。所以采用“滑壓試驗(yàn)比較法”對該型汽輪機(jī)進(jìn)行比較尋優(yōu)的結(jié)果是：機(jī)組定、滑壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)負(fù)荷為460MW，機(jī)組低于這一負(fù)荷時，推薦采用“兩閥滑壓”運(yùn)行方式。為了減少現(xiàn)場試驗(yàn)工作量，我們根據(jù)汽輪機(jī)容量、型式不同以及調(diào)門配置、開啟方式等差異狀況，在每一種類型中選取一臺汽輪機(jī)采用“滑壓試驗(yàn)比較法”進(jìn)行滑壓尋優(yōu)，得出一條性能較優(yōu)的滑壓控制曲線，并把它推廣應(yīng)用于同一類型的其它機(jī)組上。圖9 “兩閥滑壓”與“三閥滑壓”試驗(yàn)的機(jī)組熱耗率比較曲線圖3.4 “子策略二”“滑壓耗差分析法”的研究3.4.1 “滑壓耗差分析法”介紹在

49、機(jī)組滑壓優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果計算和分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)認(rèn)為主汽壓力、高壓缸效率和給泵汽輪機(jī)進(jìn)汽流量等運(yùn)行參數(shù)對機(jī)組滑壓運(yùn)行優(yōu)化結(jié)果的評判起著關(guān)鍵的影響作用。將這些重要運(yùn)行參數(shù)繪制成與機(jī)組負(fù)荷相對應(yīng)的一條條變化曲線之后，我們可以直觀地發(fā)現(xiàn)由于機(jī)組滑壓方式的不同而引起主汽壓力、高壓缸效率和給泵汽輪機(jī)進(jìn)汽流量等運(yùn)行特性參數(shù)之間的差異。選取其中的一種滑壓運(yùn)行方式（通常選取未作調(diào)整前的通常運(yùn)行方式）作為比較的基準(zhǔn)工況，就可以得出其它滑壓運(yùn)行工況相對于該工況的參數(shù)偏差，通過建立這些運(yùn)行參數(shù)對機(jī)組熱耗率影響的耗差計算模型，得出滑壓運(yùn)行方式改變之后對機(jī)組總耗差的影響程度。這種通過局部耗差計算和比較來得到機(jī)組滑壓優(yōu)化運(yùn)行

50、方式的方法，簡稱為“滑壓耗差分析法”。3.4.2 “滑壓耗差分析法”尋優(yōu)策略的應(yīng)用以一臺超臨界600MW機(jī)組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為實(shí)例參數(shù)，采用“滑壓耗差分析法”對所涉及的主汽壓力、高壓缸效率以及給泵汽輪機(jī)進(jìn)汽流量這三項(xiàng)參數(shù)的耗差進(jìn)行計算，掌握耗差總和隨機(jī)組滑壓運(yùn)行方式改變而變化的情況。3.4.2.1 機(jī)組不同滑壓試驗(yàn)曲線的選取如下圖10所示，為一臺超臨界600MW機(jī)組滑壓優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)定的兩條滑壓控制曲線。虛線表示的“滑壓優(yōu)化調(diào)整前”曲線為按制造廠提供的滑壓控制曲線，實(shí)線表示的“滑壓優(yōu)化調(diào)整后”曲線為試驗(yàn)設(shè)置的滑壓控制曲線。對圖中兩條曲線進(jìn)行比較后可知，當(dāng)采用這兩種不同的滑壓方式運(yùn)行時，機(jī)組的定、滑壓轉(zhuǎn)

51、折負(fù)荷點(diǎn)以及汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度是不同的?！盎瑝簝?yōu)化調(diào)整前”的定、滑壓轉(zhuǎn)換負(fù)荷點(diǎn)為530MW左右，流量指令調(diào)節(jié)器輸出為85.6，對應(yīng)四只高壓調(diào)門的開度分別為4CV開52，3、2CV開度35，#1CV開9；“滑壓優(yōu)化調(diào)整后”的定、滑壓轉(zhuǎn)換負(fù)荷點(diǎn)為570MW左右，流量指令調(diào)節(jié)器輸出為91.4，對應(yīng)四只高壓調(diào)門的開度分別為4CV開81，3、2CV開度60，#1CV開13。顯然，后者的高壓調(diào)門開度要大一些，這樣可以減少汽輪機(jī)三只高壓調(diào)門同時處于較小開度時的節(jié)流損失。圖10 一臺超臨界600MW汽輪機(jī)不同滑壓運(yùn)行方式的主汽壓力控制曲線3.4.2.2 滑壓方式改變對主蒸汽壓力的耗差影響如上面圖10所示的兩條

52、主蒸汽壓力控制曲線，它們分別對應(yīng)于兩種不同的滑壓運(yùn)行方式。實(shí)線所代表的“滑壓優(yōu)化調(diào)整后”運(yùn)行方式與虛線所代表的“滑壓優(yōu)化調(diào)整前”運(yùn)行方式相比，由于高壓調(diào)門開度的增加，所以在每個試驗(yàn)負(fù)荷點(diǎn)上的主汽壓力都有所降低，在300540MW滑壓運(yùn)行負(fù)荷階段平均主汽壓力降低幅度約為6.77。不同滑壓運(yùn)行方式下由于主蒸汽壓力不同引起的耗差，可采用制造廠給出的主蒸汽壓力對熱耗率的修正曲線來進(jìn)行計算。如下表5所示，在300540MW滑壓運(yùn)行負(fù)荷階段，由于主蒸汽壓力降低引起的耗差計算結(jié)果約為-0.59。3.4.2.3 滑壓方式改變對高壓缸效率的耗差影響由于這兩種滑壓運(yùn)行方式下汽輪機(jī)高壓進(jìn)汽調(diào)門開度不同，引起了高壓調(diào)

53、門進(jìn)汽壓損的差異，較小的汽輪機(jī)高壓進(jìn)汽損失可以使高壓缸效率有所提高，從圖11中可以看出，滑壓優(yōu)化調(diào)整后的高壓缸效率可以提高約2.9。圖11 一臺超臨界600MW汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化調(diào)整前、后的高壓缸效率比較曲線不同滑壓運(yùn)行方式下由于高壓缸效率不同引起的耗差，可以結(jié)合機(jī)組各負(fù)荷工況的設(shè)計熱平衡圖，采用“美國汽輪機(jī)例行試驗(yàn)的簡化方法（ ASME PTC 6S ）”所述的高壓缸效率對機(jī)組熱耗率的影響計算方法來進(jìn)行計算。計算結(jié)果如下表4所示。從表4所列的計算結(jié)果可知，當(dāng)高壓缸效率絕對值增加（或降低）1%時，機(jī)組熱耗率將減?。ɑ蛟黾樱?.23%。該型機(jī)組在各個不同負(fù)荷階段的耗差影響系數(shù)可采用表中數(shù)據(jù)插值計算得

54、到。由不同滑壓運(yùn)行方式的高壓缸效率差異可以計算得到不同的耗差結(jié)果。如下表5所列，在300540MW負(fù)荷階段由于高壓缸效率提高引起的耗差計算結(jié)果約為0.68。表4 設(shè)計工況下高壓缸效率變化對整機(jī)效率影響的計算表序號名 稱符號單位VWOTHA75%額定負(fù)荷50%額定負(fù)荷1發(fā)電機(jī)出力NtkW6580006000134500573000452主蒸汽流量Fmskg/h1902230170520012317008047003再熱蒸汽流量Fhrhkg/h1554393140380310328526911994汽輪機(jī)熱耗率HRkJ/kWh7510.07536.07638.07909.05低壓缸排汽焓HexhkJ/kg2301.702311.802351.002411.906主蒸汽