機前主蒸汽壓力設定的原則與改進

　　江蘇射陽港發電有限責任公司(以下簡稱公司)1～4號機組為137.5MW，鍋爐采用超高壓、中間再熱、435t/h單汽包自然循環固態排渣煤粉爐，汽淪機采用超高壓、中間再熱、單軸雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機，采用分散控制系統(DCS)和汽輪機數字電液調節(DEH)系統。在2005年第4季度發電考核統計中，共有4臺次自動發電控制(AGC)測試時升負荷速率不足。相關歷史數據調查表明，4次AGC測試范圍均為92～135MW，運行方式為鍋爐定壓運行、汽輪機順閥運行、爐跟機協調(BF)。當機組負荷為92MW時，其機前主蒸汽壓力的設定值和時值均在9MPa左右，隨著測試指令的不斷上揚，汽輪機調門緩慢開啟，機組負荷也不斷跟進，到115MW時4個高壓調節閥門(GV1～GV4)基本全部開足，負荷也無法進一步增加。同樣，AGC測試指令由于實時負荷的偏差停止變化，zui終測試結果小于規定的"2%MCR/min"。升速率不足的根本原因是負荷動態化到1l5MW時，壓力設定值未及時跟進而仍為9MPa，在目前機前壓力由人工設定的情況下，這種現象時有發生。因此，必須對機前主蒸汽壓力設定的原則和試驗出壓力設定的*范圍進行分析，為改進原人工設定的方法提供依據。
　　
　　一、機前主蒸汽壓力設定值應遵循的原則
　　
　　1.1提高汽輪機效率以保持經濟性
　　
　　公司汽輪機采用噴嘴調節，新蒸汽經過2個高壓自動主汽門、4個高壓調節閥進入高壓缸，蒸汽不僅在噴嘴中，而且在動葉片中也有很大的膨脹加速，蒸汽流出葉片時給葉片一反作用力，葉片在此作用下做功，屬于反動式汽輪機。當新蒸汽溫度和排汽壓力不變而新蒸汽壓力升高時，汽輪機的總焓降將增加，若維持機組總出力不變，則所需要的蒸汽流量將減少[1]。
　　
　　根據汽輪機機效計算的一般規則，在汽輪機焓降增加時汽輪機的效率也會隨之增加，因此在機組負荷為80%以上時主蒸汽壓力增加將有利于提高機組的經濟性。
　　
　　但是，主蒸汽壓力過高時對于汽輪機調門來說節流損失會進一步加大，同時作為汽包爐主蒸汽壓力升高后給水泵的電耗也隨之增加，因此要充分考慮到主蒸汽壓力較高所帶來的不利因素。
　　
　　1.2保持機組安全性原則
　　
　　采用噴嘴調節的機組如果維持較高的新蒸汽壓力，在第1個調節閥全開而第2個調節閥未開時，調節級級前與級后壓差zui大，此時調節級的焓降為zui大;當第2個調節閥開啟后，調節級級前壓力不變，而級后壓力升高焓降反而減少。因此，當新蒸汽壓力較高而第1個調節閥全開第2個調節閥未開時，會使調節級焓降及動葉片應力增大，是運行規程中應避免的一種工況。同時，由于汽輪機的進汽口一般分布為幾個連續的圓周弧段，第1調節閥和第2調節閥為對稱布置，如果第1調節閥和第2調節閥進汽量相差較大時，高壓蒸汽通過不同弧段的進汽會對轉子產生徑向作用力，該力可改變轉子相對于軸承和缸體的徑向位置，可能造成轉子偏心過大、軸承穩定性降低、過流激振等后果。
　　
　　因此，正常運行情況下機前主蒸汽壓力不能設定過高，應盡量使第1個調節閥和第2個調節閥全開，以保證動葉片應力不致太大;機前主蒸汽壓力也不能設定過低，在設定過低的情況下汽輪機總焓降減少，新蒸汽流量將增大，會引起末幾級葉片的過負荷。
　　
　　二、機前主蒸汽壓力設定值的試驗和分析
　　
　　結合機前主蒸汽壓力設定的原則，在順閥運行方式下，如果主要依靠GV3的變化來調整機組負荷，將基本上保證機組運行的經濟性和安全性，但還應考慮到AGC對機組調節性能的要求。
　　
　　通過不同負荷段試驗，得出GV3剛關閉時的機前壓力和GV3基本全開足時的機前壓力，見表1。　　根據表1中數據，機組負荷在85MW時壓力設在11.0MPa左右，則閥門GV2會全開，GV3剛好開啟，因此機組負荷在85MW時壓力定值不宜超過11.0MPa?？紤]到此時如果AGC按3MW/min進行升負荷，結合主蒸汽壓力改變后實際壓力響應時間5min計算，5min后負荷應該能夠響應到100MW,負荷在100MW時GV3全開需要機前主蒸汽壓力應為9.3MPa，因此機組負荷在85MW時壓力設定應控制在9.3～11.0MPa。依據此方法，結合運行有關115MW以上需定壓13MPa的規定，得出機前主蒸汽壓力設定參考值，見表2。　　三、機前壓力定值設定方法的改進
　　
　　機前主蒸汽壓力的設定參考值，滿足了機組經濟性、安全性的要求，同時也兼顧了AGC對機組調節性能的要求，但是其設定手段是人工的，需要不同的負荷段輸入不同的壓力定值，在其他設備操作繁忙時容易忽略對壓力定值的及時修正。因此，如果能夠將壓力設定做成自動曲線形式，就可以有效地保證機組運行在經濟、安全的參數范圍內。
　　
　　在DCS畫面中，設立一自動設定/人工設定切換開關(如圖1所示)，機組工況變化而不允許進行自動壓力定值時，切除自動設定功能，由人工進行壓力定值設定。如果投上自動設定功能，運行人員通過DCS畫面中的預先設定，輸入機前主蒸汽壓力調節的設定值，并顯示出所設定的數值。　　四、結束語
　　
　　通過壓力自動設定后，正常情況下在機組負荷為85～115MW時依據事先設定好的壓力定值運行，避免了由于壓力設定不足而影響機組帶負荷的調節性能。但是，本文僅僅根據機前主蒸汽壓力設定的原則，試驗出壓力設定的*范圍，真正要做到機組的*壓力定值運行，需要通過更多的理論計算和實踐，因為同樣機組出力不僅受主蒸汽參數的影響，還要受機組真空度等因素的制約。