秦道永+鄒學(xué)明+杜冶+曹志偉+劉金龍

摘 要：空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的四季運(yùn)行參數(shù)具有較大的差異性，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性影響較大。該文以200 MW級(jí)別的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組為例，闡述了兩種汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略，既能夠提高機(jī)組全年變工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，又能夠改善機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，在實(shí)際中真正實(shí)現(xiàn)了安全節(jié)能的效果。這對(duì)我國(guó)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的節(jié)能優(yōu)化的運(yùn)行及改造經(jīng)驗(yàn)具有很大的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：200 MW ?供熱 ?空冷 ?汽輪機(jī) ?運(yùn)行方式 ?低負(fù)荷 ?適應(yīng)性 ?優(yōu)化改造

中圖分類號(hào)：TK267 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0053-02

目前，200 MW級(jí)別機(jī)組在國(guó)內(nèi)占有較大的比例[1]，早在2003年時(shí)數(shù)目就已經(jīng)達(dá)到200多臺(tái)，這其中包括大量的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組。然而，這兩種類型機(jī)組的運(yùn)行方式都具有一定的特殊性，極大的影響了機(jī)組的安全高效運(yùn)行。隨著我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的大型化發(fā)展趨勢(shì)，200 MW級(jí)別機(jī)組成為主力機(jī)型之一[2]。對(duì)于供熱機(jī)組而言，在供熱期機(jī)組為保證供熱量大都采用“以熱定電”的運(yùn)行方式，機(jī)組長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，而在非供熱期機(jī)組大部分時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。而對(duì)于處于富煤少水區(qū)域的空冷機(jī)組而言，不僅夏季背壓變化范圍大，而且運(yùn)行環(huán)境也相對(duì)較為惡劣[3]。因此，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者機(jī)構(gòu)針對(duì)200 MW機(jī)組的運(yùn)行方式優(yōu)化及系統(tǒng)升級(jí)改造進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)200 MW機(jī)組的平均供電煤耗總體水平降到與發(fā)達(dá)國(guó)家相當(dāng)?shù)乃?。文獻(xiàn)[4]采用全廠和機(jī)組運(yùn)行工況表描述供電、供熱能耗特性曲線，通過(guò)最優(yōu)工況動(dòng)態(tài)尋優(yōu)方法求解負(fù)荷優(yōu)化分配問(wèn)題，提高了方法的工程適用性。以某2×200 MW和2×300 MW熱電廠的全廠熱電負(fù)荷分配問(wèn)題為實(shí)例，取得目標(biāo)煤消耗量下降36.91 t的節(jié)能效益。文獻(xiàn)[5]針對(duì)200 MW、300 MW機(jī)組EH油系統(tǒng)在運(yùn)行中所出現(xiàn)的一些常見(jiàn)故障，并針對(duì)問(wèn)題提出了一些防范整治措施，提高機(jī)組的間接經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)[6]介紹了空預(yù)器柔性接觸式密封裝置結(jié)構(gòu)，以及該項(xiàng)技術(shù)在呼和浩特?zé)犭姀S200 MW機(jī)組鍋爐空預(yù)器改造后收到的成效，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。文獻(xiàn)[7]根據(jù)4臺(tái)200 MW機(jī)組電調(diào)改造后的運(yùn)行狀況，通過(guò)對(duì)高壓調(diào)速汽門的配汽優(yōu)化，不僅提高了汽輪機(jī)缸效率，而且有利于汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，也具有極大的借鑒意義。文獻(xiàn)[8]針對(duì)季節(jié)變化導(dǎo)致空冷機(jī)組背壓變化，進(jìn)而在額定負(fù)荷下引起閥門節(jié)流損失這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種閥門控制噴嘴數(shù)量不相等的高壓缸進(jìn)汽結(jié)構(gòu)，能組合出兩個(gè)三閥點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)空冷機(jī)組夏季工況和冬季工況的額定流量。提出了基于不同三閥點(diǎn)的閥門管理策略，可以減小節(jié)流損失、提高機(jī)組運(yùn)行效率。

該文針對(duì)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組四季運(yùn)行參數(shù)具有較大差異性的特殊性，以200 MW級(jí)別的機(jī)組為例闡述了汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略思想。通過(guò)實(shí)際機(jī)組運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)算，此方法既能夠提高機(jī)組全年變工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，又能夠改善機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，在實(shí)際中真正實(shí)現(xiàn)了安全節(jié)能的效果。這對(duì)我國(guó)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的節(jié)能優(yōu)化的運(yùn)行及改造經(jīng)驗(yàn)具有一定的借鑒作用和推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 運(yùn)行方式低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略

在我國(guó)東北俄制215 MW機(jī)組是典型200 MW級(jí)別機(jī)組之一，機(jī)組布置圖及對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目如圖1所示。通過(guò)調(diào)節(jié)變工況理論計(jì)算，得到的不同開(kāi)啟順序?qū)?yīng)的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)效率如圖2所示。從圖2可以看出，#1、#3→#4→#2規(guī)律（簡(jiǎn)稱策略一）在低負(fù)荷區(qū)噴嘴數(shù)目少效率較高;#2、#4→#3→#1（簡(jiǎn)稱策略二）規(guī)律在低負(fù)荷區(qū)效率較低，在中間負(fù)荷區(qū)效率較高。并且，這兩種運(yùn)行方式能夠最大程度減小剩余汽流力，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定性影響最小[9]。由此看見(jiàn)，由于噴嘴數(shù)目的差異，采用不同的順序閥開(kāi)啟次序，機(jī)組在不同負(fù)荷區(qū)的效率是不同的，這為機(jī)組運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

對(duì)于供熱機(jī)組而言，低負(fù)荷特性在四季中有較大差異性：在供熱期機(jī)組為保證供熱量大都采用“以熱定電”的運(yùn)行方式，機(jī)組即便是低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也需要更多的噴嘴來(lái)保證較大的進(jìn)汽量用于抽汽供熱，因此，適合采用策略二的運(yùn)行方式;而在非供熱期機(jī)組大部分時(shí)間處于正常進(jìn)汽需求的低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組可以通過(guò)較少的噴嘴數(shù)實(shí)現(xiàn)在保證進(jìn)汽量的同時(shí)，保持兩閥較大的開(kāi)度減小節(jié)流損失，因此，適合采用策略一的進(jìn)汽運(yùn)行方式。需要注意的是：上述優(yōu)化策略理論上是不存在問(wèn)題的，但在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷特性進(jìn)行測(cè)試，才能確定機(jī)組的與其低負(fù)荷特性相匹配的運(yùn)行方式，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的優(yōu)化組合問(wèn)題。對(duì)于空冷機(jī)組問(wèn)題類似，由于空冷機(jī)組在冬、夏季背壓變化較大，背壓的大幅變化使得機(jī)組冬、夏季在同樣負(fù)荷點(diǎn)的汽耗率存在很大的差異。同樣以圖1所示的空冷機(jī)組的噴嘴數(shù)目，針對(duì)機(jī)組冬、夏季分別設(shè)計(jì)不同的閥門開(kāi)啟規(guī)律，能夠使機(jī)組在冬、夏季經(jīng)常運(yùn)行負(fù)荷點(diǎn)均具有較高的效率，從而達(dá)到提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的目的。以冬季常運(yùn)行的兩閥低負(fù)荷點(diǎn)為例，此時(shí)若噴嘴數(shù)較少的1、3噴嘴組先開(kāi)。由于冬季機(jī)組背壓較低，同樣負(fù)荷汽耗率較低，這樣在夏季隨著機(jī)組背壓高，同樣負(fù)荷汽耗率高，策略一的兩閥點(diǎn)將無(wú)法達(dá)到要求的負(fù)荷，若要達(dá)到這一負(fù)荷，第三個(gè)閥門將開(kāi)啟，從而夏季的經(jīng)濟(jì)性必然下降。而此時(shí)若采用噴嘴數(shù)較多的2、4噴嘴組先開(kāi)，策略二對(duì)應(yīng)的兩閥點(diǎn)將可能滿足機(jī)組的負(fù)荷需求，從而機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性將明顯提高。這樣結(jié)合機(jī)組冬夏季背壓的差異，通過(guò)優(yōu)化閥門開(kāi)啟的次序，將能夠使機(jī)組在冬夏季均具有良好地運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，適應(yīng)機(jī)組冬夏季背壓的變化。此外，對(duì)于空冷機(jī)組運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化，在實(shí)際應(yīng)用中也需要對(duì)機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷特性進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

2 運(yùn)行方式優(yōu)化調(diào)整的試驗(yàn)研究

為了測(cè)試該方法的有效性，限于篇幅問(wèn)題本文只針對(duì)幾臺(tái)國(guó)產(chǎn)200 MW的供熱機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行方式的優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究。國(guó)產(chǎn)典型200 MW機(jī)組的噴嘴布置圖與圖1類似，只不過(guò)噴嘴組數(shù)目有差異，其中#1、#2噴嘴數(shù)目為13個(gè)，#3噴嘴數(shù)目為12個(gè)，#4噴嘴數(shù)目為14個(gè)。機(jī)組原順序閥進(jìn)汽順序?yàn)?1+#2→#3→#4，進(jìn)汽曲線如圖3所示（虛線）。按照上述理論對(duì)機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷特性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)機(jī)組原設(shè)計(jì)的進(jìn)汽規(guī)律曲線不僅開(kāi)啟順序不合理，而且，曲線的重疊度和開(kāi)啟平緩程度都設(shè)計(jì)不合理。對(duì)機(jī)組進(jìn)行整體運(yùn)行方式優(yōu)化，得到的最優(yōu)運(yùn)行方式的進(jìn)汽規(guī)律曲線圖3所示（實(shí)線），從而保證機(jī)組在冬季供熱能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，并且在運(yùn)行至低負(fù)荷時(shí)也能夠一直保持在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。對(duì)機(jī)組進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行考核試驗(yàn)，取得了如下的優(yōu)化效果：（1）機(jī)組安全穩(wěn)定性得到明顯改善，#1～#3瓦瓦溫基本保持不變，都維持在較低80℃左右水平，#1～#3瓦軸振最大降低30 um左右，瓦振最大降低8 um左右;（2）通過(guò)優(yōu)化調(diào)門的開(kāi)啟的緩慢程度，改善了由于原規(guī)律下的在68%和88%流量處的閥門開(kāi)啟過(guò)陡的規(guī)律所引起的高調(diào)高頻擺動(dòng)狀態(tài)，EH油壓波動(dòng)幅度變小，進(jìn)一步改善了機(jī)組的安全性能;（3）流量特性曲線的線性度得到改善，增強(qiáng)了機(jī)組的AGC和一次調(diào)頻調(diào)節(jié)特性，增加了電廠的間接經(jīng)濟(jì)性;（4）機(jī)組內(nèi)效率得到提高，相同流量下機(jī)組發(fā)電功率增加，而汽耗率降低，如圖4所示。

3 結(jié)論及展望

該文針對(duì)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組四季運(yùn)行參數(shù)差異性對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響問(wèn)題展開(kāi)論述，以200 MW級(jí)別的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組為例，闡述了兩種特殊機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略，能夠提高機(jī)組全工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、改善全工況運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，這對(duì)我國(guó)200 MW級(jí)別機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化及系統(tǒng)改造具有一定的借鑒意義。此外，限于篇幅問(wèn)題本文僅論述了定壓條件下的兩種特殊機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行方式的適應(yīng)性優(yōu)化策略，而不能針對(duì)變壓條件下的更加復(fù)雜低負(fù)荷適應(yīng)優(yōu)化策略進(jìn)行詳細(xì)闡述。

參考文獻(xiàn)

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[8] 段巖峰，劉金福，于達(dá)仁.提高空冷機(jī)組效率的閥門管理[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2010（5）.

[9] 于達(dá)仁，劉占生，李強(qiáng)，等.汽輪機(jī)配汽設(shè)計(jì)的優(yōu)化[J].動(dòng)力工程，2007，27（1）.endprint

摘 要：空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的四季運(yùn)行參數(shù)具有較大的差異性，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性影響較大。該文以200 MW級(jí)別的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組為例，闡述了兩種汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略，既能夠提高機(jī)組全年變工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，又能夠改善機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，在實(shí)際中真正實(shí)現(xiàn)了安全節(jié)能的效果。這對(duì)我國(guó)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的節(jié)能優(yōu)化的運(yùn)行及改造經(jīng)驗(yàn)具有很大的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：200 MW ?供熱 ?空冷 ?汽輪機(jī) ?運(yùn)行方式 ?低負(fù)荷 ?適應(yīng)性 ?優(yōu)化改造

中圖分類號(hào)：TK267 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0053-02

目前，200 MW級(jí)別機(jī)組在國(guó)內(nèi)占有較大的比例[1]，早在2003年時(shí)數(shù)目就已經(jīng)達(dá)到200多臺(tái)，這其中包括大量的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組。然而，這兩種類型機(jī)組的運(yùn)行方式都具有一定的特殊性，極大的影響了機(jī)組的安全高效運(yùn)行。隨著我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的大型化發(fā)展趨勢(shì)，200 MW級(jí)別機(jī)組成為主力機(jī)型之一[2]。對(duì)于供熱機(jī)組而言，在供熱期機(jī)組為保證供熱量大都采用“以熱定電”的運(yùn)行方式，機(jī)組長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，而在非供熱期機(jī)組大部分時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。而對(duì)于處于富煤少水區(qū)域的空冷機(jī)組而言，不僅夏季背壓變化范圍大，而且運(yùn)行環(huán)境也相對(duì)較為惡劣[3]。因此，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者機(jī)構(gòu)針對(duì)200 MW機(jī)組的運(yùn)行方式優(yōu)化及系統(tǒng)升級(jí)改造進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)200 MW機(jī)組的平均供電煤耗總體水平降到與發(fā)達(dá)國(guó)家相當(dāng)?shù)乃健Ｎ墨I(xiàn)[4]采用全廠和機(jī)組運(yùn)行工況表描述供電、供熱能耗特性曲線，通過(guò)最優(yōu)工況動(dòng)態(tài)尋優(yōu)方法求解負(fù)荷優(yōu)化分配問(wèn)題，提高了方法的工程適用性。以某2×200 MW和2×300 MW熱電廠的全廠熱電負(fù)荷分配問(wèn)題為實(shí)例，取得目標(biāo)煤消耗量下降36.91 t的節(jié)能效益。文獻(xiàn)[5]針對(duì)200 MW、300 MW機(jī)組EH油系統(tǒng)在運(yùn)行中所出現(xiàn)的一些常見(jiàn)故障，并針對(duì)問(wèn)題提出了一些防范整治措施，提高機(jī)組的間接經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)[6]介紹了空預(yù)器柔性接觸式密封裝置結(jié)構(gòu)，以及該項(xiàng)技術(shù)在呼和浩特?zé)犭姀S200 MW機(jī)組鍋爐空預(yù)器改造后收到的成效，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。文獻(xiàn)[7]根據(jù)4臺(tái)200 MW機(jī)組電調(diào)改造后的運(yùn)行狀況，通過(guò)對(duì)高壓調(diào)速汽門的配汽優(yōu)化，不僅提高了汽輪機(jī)缸效率，而且有利于汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，也具有極大的借鑒意義。文獻(xiàn)[8]針對(duì)季節(jié)變化導(dǎo)致空冷機(jī)組背壓變化，進(jìn)而在額定負(fù)荷下引起閥門節(jié)流損失這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種閥門控制噴嘴數(shù)量不相等的高壓缸進(jìn)汽結(jié)構(gòu)，能組合出兩個(gè)三閥點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)空冷機(jī)組夏季工況和冬季工況的額定流量。提出了基于不同三閥點(diǎn)的閥門管理策略，可以減小節(jié)流損失、提高機(jī)組運(yùn)行效率。

該文針對(duì)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組四季運(yùn)行參數(shù)具有較大差異性的特殊性，以200 MW級(jí)別的機(jī)組為例闡述了汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略思想。通過(guò)實(shí)際機(jī)組運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)算，此方法既能夠提高機(jī)組全年變工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，又能夠改善機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，在實(shí)際中真正實(shí)現(xiàn)了安全節(jié)能的效果。這對(duì)我國(guó)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的節(jié)能優(yōu)化的運(yùn)行及改造經(jīng)驗(yàn)具有一定的借鑒作用和推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 運(yùn)行方式低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略

在我國(guó)東北俄制215 MW機(jī)組是典型200 MW級(jí)別機(jī)組之一，機(jī)組布置圖及對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目如圖1所示。通過(guò)調(diào)節(jié)變工況理論計(jì)算，得到的不同開(kāi)啟順序?qū)?yīng)的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)效率如圖2所示。從圖2可以看出，#1、#3→#4→#2規(guī)律（簡(jiǎn)稱策略一）在低負(fù)荷區(qū)噴嘴數(shù)目少效率較高;#2、#4→#3→#1（簡(jiǎn)稱策略二）規(guī)律在低負(fù)荷區(qū)效率較低，在中間負(fù)荷區(qū)效率較高。并且，這兩種運(yùn)行方式能夠最大程度減小剩余汽流力，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定性影響最小[9]。由此看見(jiàn)，由于噴嘴數(shù)目的差異，采用不同的順序閥開(kāi)啟次序，機(jī)組在不同負(fù)荷區(qū)的效率是不同的，這為機(jī)組運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

對(duì)于供熱機(jī)組而言，低負(fù)荷特性在四季中有較大差異性：在供熱期機(jī)組為保證供熱量大都采用“以熱定電”的運(yùn)行方式，機(jī)組即便是低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也需要更多的噴嘴來(lái)保證較大的進(jìn)汽量用于抽汽供熱，因此，適合采用策略二的運(yùn)行方式;而在非供熱期機(jī)組大部分時(shí)間處于正常進(jìn)汽需求的低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組可以通過(guò)較少的噴嘴數(shù)實(shí)現(xiàn)在保證進(jìn)汽量的同時(shí)，保持兩閥較大的開(kāi)度減小節(jié)流損失，因此，適合采用策略一的進(jìn)汽運(yùn)行方式。需要注意的是：上述優(yōu)化策略理論上是不存在問(wèn)題的，但在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷特性進(jìn)行測(cè)試，才能確定機(jī)組的與其低負(fù)荷特性相匹配的運(yùn)行方式，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的優(yōu)化組合問(wèn)題。對(duì)于空冷機(jī)組問(wèn)題類似，由于空冷機(jī)組在冬、夏季背壓變化較大，背壓的大幅變化使得機(jī)組冬、夏季在同樣負(fù)荷點(diǎn)的汽耗率存在很大的差異。同樣以圖1所示的空冷機(jī)組的噴嘴數(shù)目，針對(duì)機(jī)組冬、夏季分別設(shè)計(jì)不同的閥門開(kāi)啟規(guī)律，能夠使機(jī)組在冬、夏季經(jīng)常運(yùn)行負(fù)荷點(diǎn)均具有較高的效率，從而達(dá)到提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的目的。以冬季常運(yùn)行的兩閥低負(fù)荷點(diǎn)為例，此時(shí)若噴嘴數(shù)較少的1、3噴嘴組先開(kāi)。由于冬季機(jī)組背壓較低，同樣負(fù)荷汽耗率較低，這樣在夏季隨著機(jī)組背壓高，同樣負(fù)荷汽耗率高，策略一的兩閥點(diǎn)將無(wú)法達(dá)到要求的負(fù)荷，若要達(dá)到這一負(fù)荷，第三個(gè)閥門將開(kāi)啟，從而夏季的經(jīng)濟(jì)性必然下降。而此時(shí)若采用噴嘴數(shù)較多的2、4噴嘴組先開(kāi)，策略二對(duì)應(yīng)的兩閥點(diǎn)將可能滿足機(jī)組的負(fù)荷需求，從而機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性將明顯提高。這樣結(jié)合機(jī)組冬夏季背壓的差異，通過(guò)優(yōu)化閥門開(kāi)啟的次序，將能夠使機(jī)組在冬夏季均具有良好地運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，適應(yīng)機(jī)組冬夏季背壓的變化。此外，對(duì)于空冷機(jī)組運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化，在實(shí)際應(yīng)用中也需要對(duì)機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷特性進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

2 運(yùn)行方式優(yōu)化調(diào)整的試驗(yàn)研究

為了測(cè)試該方法的有效性，限于篇幅問(wèn)題本文只針對(duì)幾臺(tái)國(guó)產(chǎn)200 MW的供熱機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行方式的優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究。國(guó)產(chǎn)典型200 MW機(jī)組的噴嘴布置圖與圖1類似，只不過(guò)噴嘴組數(shù)目有差異，其中#1、#2噴嘴數(shù)目為13個(gè)，#3噴嘴數(shù)目為12個(gè)，#4噴嘴數(shù)目為14個(gè)。機(jī)組原順序閥進(jìn)汽順序?yàn)?1+#2→#3→#4，進(jìn)汽曲線如圖3所示（虛線）。按照上述理論對(duì)機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷特性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)機(jī)組原設(shè)計(jì)的進(jìn)汽規(guī)律曲線不僅開(kāi)啟順序不合理，而且，曲線的重疊度和開(kāi)啟平緩程度都設(shè)計(jì)不合理。對(duì)機(jī)組進(jìn)行整體運(yùn)行方式優(yōu)化，得到的最優(yōu)運(yùn)行方式的進(jìn)汽規(guī)律曲線圖3所示（實(shí)線），從而保證機(jī)組在冬季供熱能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，并且在運(yùn)行至低負(fù)荷時(shí)也能夠一直保持在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。對(duì)機(jī)組進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行考核試驗(yàn)，取得了如下的優(yōu)化效果：（1）機(jī)組安全穩(wěn)定性得到明顯改善，#1～#3瓦瓦溫基本保持不變，都維持在較低80℃左右水平，#1～#3瓦軸振最大降低30 um左右，瓦振最大降低8 um左右;（2）通過(guò)優(yōu)化調(diào)門的開(kāi)啟的緩慢程度，改善了由于原規(guī)律下的在68%和88%流量處的閥門開(kāi)啟過(guò)陡的規(guī)律所引起的高調(diào)高頻擺動(dòng)狀態(tài)，EH油壓波動(dòng)幅度變小，進(jìn)一步改善了機(jī)組的安全性能;（3）流量特性曲線的線性度得到改善，增強(qiáng)了機(jī)組的AGC和一次調(diào)頻調(diào)節(jié)特性，增加了電廠的間接經(jīng)濟(jì)性;（4）機(jī)組內(nèi)效率得到提高，相同流量下機(jī)組發(fā)電功率增加，而汽耗率降低，如圖4所示。

3 結(jié)論及展望

該文針對(duì)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組四季運(yùn)行參數(shù)差異性對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響問(wèn)題展開(kāi)論述，以200 MW級(jí)別的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組為例，闡述了兩種特殊機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略，能夠提高機(jī)組全工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、改善全工況運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，這對(duì)我國(guó)200 MW級(jí)別機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化及系統(tǒng)改造具有一定的借鑒意義。此外，限于篇幅問(wèn)題本文僅論述了定壓條件下的兩種特殊機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行方式的適應(yīng)性優(yōu)化策略，而不能針對(duì)變壓條件下的更加復(fù)雜低負(fù)荷適應(yīng)優(yōu)化策略進(jìn)行詳細(xì)闡述。

參考文獻(xiàn)

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摘 要：空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的四季運(yùn)行參數(shù)具有較大的差異性，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性影響較大。該文以200 MW級(jí)別的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組為例，闡述了兩種汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略，既能夠提高機(jī)組全年變工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，又能夠改善機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，在實(shí)際中真正實(shí)現(xiàn)了安全節(jié)能的效果。這對(duì)我國(guó)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的節(jié)能優(yōu)化的運(yùn)行及改造經(jīng)驗(yàn)具有很大的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：200 MW ?供熱 ?空冷 ?汽輪機(jī) ?運(yùn)行方式 ?低負(fù)荷 ?適應(yīng)性 ?優(yōu)化改造

中圖分類號(hào)：TK267 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0053-02

目前，200 MW級(jí)別機(jī)組在國(guó)內(nèi)占有較大的比例[1]，早在2003年時(shí)數(shù)目就已經(jīng)達(dá)到200多臺(tái)，這其中包括大量的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組。然而，這兩種類型機(jī)組的運(yùn)行方式都具有一定的特殊性，極大的影響了機(jī)組的安全高效運(yùn)行。隨著我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的大型化發(fā)展趨勢(shì)，200 MW級(jí)別機(jī)組成為主力機(jī)型之一[2]。對(duì)于供熱機(jī)組而言，在供熱期機(jī)組為保證供熱量大都采用“以熱定電”的運(yùn)行方式，機(jī)組長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，而在非供熱期機(jī)組大部分時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。而對(duì)于處于富煤少水區(qū)域的空冷機(jī)組而言，不僅夏季背壓變化范圍大，而且運(yùn)行環(huán)境也相對(duì)較為惡劣[3]。因此，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者機(jī)構(gòu)針對(duì)200 MW機(jī)組的運(yùn)行方式優(yōu)化及系統(tǒng)升級(jí)改造進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)200 MW機(jī)組的平均供電煤耗總體水平降到與發(fā)達(dá)國(guó)家相當(dāng)?shù)乃?。文獻(xiàn)[4]采用全廠和機(jī)組運(yùn)行工況表描述供電、供熱能耗特性曲線，通過(guò)最優(yōu)工況動(dòng)態(tài)尋優(yōu)方法求解負(fù)荷優(yōu)化分配問(wèn)題，提高了方法的工程適用性。以某2×200 MW和2×300 MW熱電廠的全廠熱電負(fù)荷分配問(wèn)題為實(shí)例，取得目標(biāo)煤消耗量下降36.91 t的節(jié)能效益。文獻(xiàn)[5]針對(duì)200 MW、300 MW機(jī)組EH油系統(tǒng)在運(yùn)行中所出現(xiàn)的一些常見(jiàn)故障，并針對(duì)問(wèn)題提出了一些防范整治措施，提高機(jī)組的間接經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)[6]介紹了空預(yù)器柔性接觸式密封裝置結(jié)構(gòu)，以及該項(xiàng)技術(shù)在呼和浩特?zé)犭姀S200 MW機(jī)組鍋爐空預(yù)器改造后收到的成效，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。文獻(xiàn)[7]根據(jù)4臺(tái)200 MW機(jī)組電調(diào)改造后的運(yùn)行狀況，通過(guò)對(duì)高壓調(diào)速汽門的配汽優(yōu)化，不僅提高了汽輪機(jī)缸效率，而且有利于汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，也具有極大的借鑒意義。文獻(xiàn)[8]針對(duì)季節(jié)變化導(dǎo)致空冷機(jī)組背壓變化，進(jìn)而在額定負(fù)荷下引起閥門節(jié)流損失這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種閥門控制噴嘴數(shù)量不相等的高壓缸進(jìn)汽結(jié)構(gòu)，能組合出兩個(gè)三閥點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)空冷機(jī)組夏季工況和冬季工況的額定流量。提出了基于不同三閥點(diǎn)的閥門管理策略，可以減小節(jié)流損失、提高機(jī)組運(yùn)行效率。

該文針對(duì)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組四季運(yùn)行參數(shù)具有較大差異性的特殊性，以200 MW級(jí)別的機(jī)組為例闡述了汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略思想。通過(guò)實(shí)際機(jī)組運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)算，此方法既能夠提高機(jī)組全年變工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，又能夠改善機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，在實(shí)際中真正實(shí)現(xiàn)了安全節(jié)能的效果。這對(duì)我國(guó)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組的節(jié)能優(yōu)化的運(yùn)行及改造經(jīng)驗(yàn)具有一定的借鑒作用和推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 運(yùn)行方式低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略

在我國(guó)東北俄制215 MW機(jī)組是典型200 MW級(jí)別機(jī)組之一，機(jī)組布置圖及對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目如圖1所示。通過(guò)調(diào)節(jié)變工況理論計(jì)算，得到的不同開(kāi)啟順序?qū)?yīng)的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)效率如圖2所示。從圖2可以看出，#1、#3→#4→#2規(guī)律（簡(jiǎn)稱策略一）在低負(fù)荷區(qū)噴嘴數(shù)目少效率較高;#2、#4→#3→#1（簡(jiǎn)稱策略二）規(guī)律在低負(fù)荷區(qū)效率較低，在中間負(fù)荷區(qū)效率較高。并且，這兩種運(yùn)行方式能夠最大程度減小剩余汽流力，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定性影響最小[9]。由此看見(jiàn)，由于噴嘴數(shù)目的差異，采用不同的順序閥開(kāi)啟次序，機(jī)組在不同負(fù)荷區(qū)的效率是不同的，這為機(jī)組運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

對(duì)于供熱機(jī)組而言，低負(fù)荷特性在四季中有較大差異性：在供熱期機(jī)組為保證供熱量大都采用“以熱定電”的運(yùn)行方式，機(jī)組即便是低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也需要更多的噴嘴來(lái)保證較大的進(jìn)汽量用于抽汽供熱，因此，適合采用策略二的運(yùn)行方式;而在非供熱期機(jī)組大部分時(shí)間處于正常進(jìn)汽需求的低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)組可以通過(guò)較少的噴嘴數(shù)實(shí)現(xiàn)在保證進(jìn)汽量的同時(shí)，保持兩閥較大的開(kāi)度減小節(jié)流損失，因此，適合采用策略一的進(jìn)汽運(yùn)行方式。需要注意的是：上述優(yōu)化策略理論上是不存在問(wèn)題的，但在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷特性進(jìn)行測(cè)試，才能確定機(jī)組的與其低負(fù)荷特性相匹配的運(yùn)行方式，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的優(yōu)化組合問(wèn)題。對(duì)于空冷機(jī)組問(wèn)題類似，由于空冷機(jī)組在冬、夏季背壓變化較大，背壓的大幅變化使得機(jī)組冬、夏季在同樣負(fù)荷點(diǎn)的汽耗率存在很大的差異。同樣以圖1所示的空冷機(jī)組的噴嘴數(shù)目，針對(duì)機(jī)組冬、夏季分別設(shè)計(jì)不同的閥門開(kāi)啟規(guī)律，能夠使機(jī)組在冬、夏季經(jīng)常運(yùn)行負(fù)荷點(diǎn)均具有較高的效率，從而達(dá)到提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的目的。以冬季常運(yùn)行的兩閥低負(fù)荷點(diǎn)為例，此時(shí)若噴嘴數(shù)較少的1、3噴嘴組先開(kāi)。由于冬季機(jī)組背壓較低，同樣負(fù)荷汽耗率較低，這樣在夏季隨著機(jī)組背壓高，同樣負(fù)荷汽耗率高，策略一的兩閥點(diǎn)將無(wú)法達(dá)到要求的負(fù)荷，若要達(dá)到這一負(fù)荷，第三個(gè)閥門將開(kāi)啟，從而夏季的經(jīng)濟(jì)性必然下降。而此時(shí)若采用噴嘴數(shù)較多的2、4噴嘴組先開(kāi)，策略二對(duì)應(yīng)的兩閥點(diǎn)將可能滿足機(jī)組的負(fù)荷需求，從而機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性將明顯提高。這樣結(jié)合機(jī)組冬夏季背壓的差異，通過(guò)優(yōu)化閥門開(kāi)啟的次序，將能夠使機(jī)組在冬夏季均具有良好地運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，適應(yīng)機(jī)組冬夏季背壓的變化。此外，對(duì)于空冷機(jī)組運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化，在實(shí)際應(yīng)用中也需要對(duì)機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷特性進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

2 運(yùn)行方式優(yōu)化調(diào)整的試驗(yàn)研究

為了測(cè)試該方法的有效性，限于篇幅問(wèn)題本文只針對(duì)幾臺(tái)國(guó)產(chǎn)200 MW的供熱機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行方式的優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究。國(guó)產(chǎn)典型200 MW機(jī)組的噴嘴布置圖與圖1類似，只不過(guò)噴嘴組數(shù)目有差異，其中#1、#2噴嘴數(shù)目為13個(gè)，#3噴嘴數(shù)目為12個(gè)，#4噴嘴數(shù)目為14個(gè)。機(jī)組原順序閥進(jìn)汽順序?yàn)?1+#2→#3→#4，進(jìn)汽曲線如圖3所示（虛線）。按照上述理論對(duì)機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷特性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)機(jī)組原設(shè)計(jì)的進(jìn)汽規(guī)律曲線不僅開(kāi)啟順序不合理，而且，曲線的重疊度和開(kāi)啟平緩程度都設(shè)計(jì)不合理。對(duì)機(jī)組進(jìn)行整體運(yùn)行方式優(yōu)化，得到的最優(yōu)運(yùn)行方式的進(jìn)汽規(guī)律曲線圖3所示（實(shí)線），從而保證機(jī)組在冬季供熱能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，并且在運(yùn)行至低負(fù)荷時(shí)也能夠一直保持在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。對(duì)機(jī)組進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行考核試驗(yàn)，取得了如下的優(yōu)化效果：（1）機(jī)組安全穩(wěn)定性得到明顯改善，#1～#3瓦瓦溫基本保持不變，都維持在較低80℃左右水平，#1～#3瓦軸振最大降低30 um左右，瓦振最大降低8 um左右;（2）通過(guò)優(yōu)化調(diào)門的開(kāi)啟的緩慢程度，改善了由于原規(guī)律下的在68%和88%流量處的閥門開(kāi)啟過(guò)陡的規(guī)律所引起的高調(diào)高頻擺動(dòng)狀態(tài)，EH油壓波動(dòng)幅度變小，進(jìn)一步改善了機(jī)組的安全性能;（3）流量特性曲線的線性度得到改善，增強(qiáng)了機(jī)組的AGC和一次調(diào)頻調(diào)節(jié)特性，增加了電廠的間接經(jīng)濟(jì)性;（4）機(jī)組內(nèi)效率得到提高，相同流量下機(jī)組發(fā)電功率增加，而汽耗率降低，如圖4所示。

3 結(jié)論及展望

該文針對(duì)空冷機(jī)組和供熱機(jī)組四季運(yùn)行參數(shù)差異性對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響問(wèn)題展開(kāi)論述，以200 MW級(jí)別的空冷機(jī)組和供熱機(jī)組為例，闡述了兩種特殊機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行方式的低負(fù)荷適應(yīng)性優(yōu)化策略，能夠提高機(jī)組全工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、改善全工況運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，這對(duì)我國(guó)200 MW級(jí)別機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化及系統(tǒng)改造具有一定的借鑒意義。此外，限于篇幅問(wèn)題本文僅論述了定壓條件下的兩種特殊機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行方式的適應(yīng)性優(yōu)化策略，而不能針對(duì)變壓條件下的更加復(fù)雜低負(fù)荷適應(yīng)優(yōu)化策略進(jìn)行詳細(xì)闡述。

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