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600MW汽轮机高压调阀优化运行
【摘要】某电厂装机容量为2台600MW超临界汽轮机组。为了提高机组运行经济性，对#1汽轮机组进行优化运行试验。通过试验，对汽轮机高压调阀阀序和机组滑压曲线进行了优化调整，优化后机组运行经济性明显提高。
【关键词】超临界 汽轮机组 高压调阀阀序 滑压曲线 运行优化
1 汽轮机概况
河南华润电力首阳山有限公司采用东方汽轮机厂引进日立公司技术制造的超临界、一次中间再热、冲动式、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，汽轮机型号：N600-24.2/538/566，额定出力600MW，最大连续出力634.234MW。机组采用复合变压运行方式。 #1、 2机组分别于2006年5月和10月投入商业化运行。
2 机组原设计滑压运行方式及存在问题
2.1 概述
汽轮机配汽方式为复合调节，即汽轮机的进汽为喷嘴配汽和节流配汽的复合变压运行方式，主蒸汽管道经过2个高压主汽阀和4个高压调节汽阀，分四路进入高压缸。4个高压调节汽阀合用一个壳体，分别对应高压缸4个喷嘴弧段，对称地布置于高压缸上下汽缸上，其中#1、#4弧段喷嘴数为58个，#2、#3弧段喷嘴数为34个。机组采用30%以下负荷定压运行，30-90%负荷滑压运行，90%以上负荷定压运行。高压缸配汽方式见图1。
#1#2#4#3高压调门#2主汽门#1主汽门
图1 高压缸配汽布置图
2.2原来配汽方式存在的问题及改进
机组新安装投运后，由于轴系振动大，#1、#2轴瓦温度偏高，将汽轮机进汽调阀开启顺序由原厂家设定的#1-#3-#2-#4改为#4-#3-#2-#1，阀序修改后，轴瓦温度高的问题得到有效解决。但阀序修改前后，机组正常运行时，都存在4个高压调节汽阀均打开进汽，开度
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各不相同，例如机组负荷380MW时， 4个高调阀开度分别为:#4阀42.1%、#3阀35.3%、#2阀29.5%、#1阀10%。均存在不同程度的节流损失。
3 高压调阀运行方式优化
3.1 试验的初步思路和设想
为了减小高调阀节流损失，在保证机组安全运行的前提下，提高机组运行的经济性，初步思路为，首先是对原进汽阀位控制逻辑进行修整，即低负荷时，2个阀位全开运行；负荷增加到一定值后，第3个高调阀开启；负荷再增加到一定值后，第4个高调阀开启。在阀序确定的基础上，再对相同负荷不同主汽压力下的机组经济性进行对比试验，确定各负荷点的最优滑压值，最终拟合出修正后的机组滑压运行曲线。 3.2低负荷段的阀序选择
高调阀开启顺序的确定，要考虑机组带负荷的范围，同时也要考虑汽轮机轴系运行稳定性和可靠性。2009年4月，委托西安热工研究院对#1汽轮机组进行了高调阀阀序和滑压曲线优化试验。
低负荷试验分别进行了#3、#4阀开、其它阀关闭，#1、#4阀开、其它阀关闭，#2、#3阀开、其它阀关闭，#2、#4阀开、其它阀关闭的试验。
根据试验结果，#2、#3阀开、其它阀关闭时，#1、#2轴承温度上升较快；#1、#2阀开、其它阀关闭时，#1轴承温度上升较快；#3、#4阀全开、其它阀开度较小时，#1轴承X方向振动有增大趋势。最终确定#2、#4阀先开，依次再开#3阀和#1阀，以此阀序运行轴系振动、轴承温度等值最小，运行最稳定。
4 汽轮机主汽门前运行压力优化
理论上随着汽轮机初压力提高，其循环效率提高，运行经济性提高。但在负荷一定的情况下，提高初压力，必须关小进汽调阀，则调阀节流损失增加。所以，在提高机组循环效率和减小进汽调阀节流损失之间存在最佳结合点。
汽轮机运行初压力优化，即在不同负荷工况下，考虑汽轮机初压力以及阀位因素对热耗率等经济指标的影响，得到机组不同负荷下最佳的主汽门前压力值。
由于要进行滑压曲线的重新修整，为保证各负荷点主汽压拟合滑压曲线的相对准确性，需要做很多工况的对比试验，我司主要进行了300MW, 350MW，380MW，420MW，450MW，500MW，550MW， 600MW工况下原运行阀序和优化运行阀序的对比试验，总试验工况41个。各负荷工况下试验结果见后： 4.1 300MW负荷工况试验
300MW负荷进行了5个试验工况，结果如下：
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工况 电功率 阀位 主汽 压力 热耗率 单位 MW 300MW-yf 288.95 #1（9.6%）#2% （30.2%）#3（36.1）#4（42.7） MPa 13.254 300MW1 303.96 (#2+#3+#4)（100） 12.354 300MW2 301.11 300MW3 304.38 300MW4 305.16 （#2+#4）（#2+#4）（#2+#4）（100） 15.876 （50） 17.027 （43） 17.605 参数修正结果（不修正主汽压力） kJ/(kW·h) 8320.78 8237.31 8101.34 8114.62 8269.28 300MW负荷各试验工况经济性比较:根据试验结果拟合曲线，汽轮机2阀运行经济性最佳，主汽压力16.41MPa。
热耗率（kJ/kW.h）8300.008250.008200.008150.008100.008050.008000.0015.00015.50016.00016.50017.00017.50018.000主汽压力（MPa） 300MW工况主汽压力与热耗关系曲线
4.2 350MW负荷工况试验
350MW负荷进行了5个试验工况，结果如下： 工况 电功率 单位 MW 350MW-yf 350.61 #1（9.4）阀位 % #2（29.4）#3（35.5）#4（41.9） 主汽压力 MPa 15.808 350MW1 355.8 （#2+#4）（100）#3（35） 14.502 350MW2 357.73 （#2+#4）（100）#3（25） 15.501 350MW3 349.17 （#2+#4）（100）#3（15） 17.384 350MW4 346.79 (#2+#4)（100） 17.741 参数修正结果（不修正主汽压力） 热耗率 kJ/(kW·h) 8102.43 8181.24 8107.06 8039.06 8020.85 350MW负荷各试验工况经济性比较:根据试验结果拟合曲线，汽轮机2阀运行经济性最佳，主汽压力17.741MPa。
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热耗率（kJ/kW.h） 8180.00 8200.008160.00 8120.00 8140.008100.00 8080.00 8040.008060.00 8020.00 8000.00 13.000 14.000 15.000 16.000 主汽压力（MPa） 17.000 18.000 350MW工况主汽压力与热耗关系曲线
4.3 380MW负荷工况试验
380MW负荷进行了6个工况试验，结果如下: 工况 单位 电功率 MW 380MW-yf1 383.37 #1（9.9)#2阀位 % （29.5)#3（35.3）#4（42.1） 主汽压力 热耗率 MPa 17.357 380MW1 379.33 (#2+#4)（100）#3（35） 15.511 380MW2 380.55 380MW3 378.78 (#2+#4)（100）#3（25） 16.639 380MW4 384.09 （2+4）（100）#3（15） 19.453 380MW5 390.21 (#2+#3+#4)（100） (#2+#4)（100） 15.424 20.348 参数修正结果（不修正主汽压力） kJ/(kw·h) 8055.08 8052.08 8032.45 8011.57 7997.65 8050.51 380MW负荷各试验工况经济性比较:根据试验结果拟合曲线，运行经济性最佳为主汽压力17.92MPa。
8060.008050.008040.008030.008020.008010.008000.007990.007980.0015.000热耗率（kJ/kW.h）16.00017.00018.00019.00020.00021.000主汽压力（MPa） 380MW工况主汽压力与热耗关系曲线
4.4 420MW负荷工况试验
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