邵志跃

（浙江浙能能源技术有限公司，杭州310014）

发电技术

600 MW超临界汽轮机配汽方式改造

邵志跃

（浙江浙能能源技术有限公司，杭州310014）

某发电厂2台600 MW超临界汽轮机原设计使用混合配汽方式，存在运行经济性差、调频能力不足等问题；在试验基础上，采用不同的顺序阀阀序分别对2台汽轮机进行顺序阀方式改造，确定了新的滑压曲线。改造前后对比试验结果表明，采用顺序阀配汽可显著降低机组的煤耗，增强机组的负荷动态响应能力，第三只开启的调节阀对应的阀后喷嘴数量较少时，顺序阀运行经济性更佳。

600 MW汽轮机；顺序阀方式；配汽方式；喷嘴组

多数机组的实践表明，在大部分负荷范围内，就经济性而言，顺序阀运行方式明显优于单阀方式，因此机组正常运行时一般均要求投入顺序阀方式。但是，国内某些600 MW汽轮机原设计的运行方式既非单阀也非顺序阀，被称为混合配汽，在此方式下，低负荷时各汽轮机调节阀同时参与调节，升到某一控制点时，部分调节阀关闭，在此控制点之上时，关闭的调节阀再次顺序开启，参与机组的配汽调节。混合配汽方式兼顾了单阀配汽的安全性与顺序阀配汽的经济性，适用于带基本负荷的机组，但机组调峰运行时会产生很大的节流损失[1]。

另外，由于调节阀开启方式的单一，对于具有4个调节阀的汽轮机来说，混合配汽只能采用三阀点滑压方式，与同容量的机组相比，主蒸汽压力明显偏低，对机组的经济性与动态调频能力有不利影响。考虑到上述因素，有必要对这种配汽方式进行改造。

1 机组简介

某发电厂2台机组的汽轮机为东方汽轮机厂按日本日立公司技术制造的600 MW超临界、冲动式、中间再热、高中压合缸、三缸四排汽、单轴凝汽式汽轮机，机组型号N600-24.2/566/566，原设计采用混合配汽方式。共有4组高压缸进汽喷嘴，由4个调节阀（CV）控制。来自锅炉的新蒸汽首先通过2个高压主汽阀（MSV），然后流入调节阀。4只高压调节阀共用1个调节阀室，中间互联互通，从机头向发电机侧看，每个调节阀相对应的喷嘴组布置方式如图1所示。

图1 调节级喷嘴布置方式

汽轮机控制系统采用东方汽轮机厂配套的HIACS-5000M高压纯电调控制系统，原配汽曲线如图2所示。在流量指令较小时，4只调节阀同时开启，随着流量指令的增加，CV1，CV2，CV3开度增加，但CV4开度减小，流量指令再增加时，CV4再次开启。调节阀CV1—CV4后喷嘴组对应的喷嘴数分别为58，34，34，58。

图2 原配汽曲线

2 改造方案的选取

将混合配汽方式改造成顺序阀配汽方式的实现途径有2种，一是直接修改原配汽曲线，低负荷时4个调节阀同时开启，随后2只调节阀逐渐关小，负荷再增加时，这2只调节阀再依次开启，这种配汽方式本质上仍为混合配汽，但可实现两阀滑压运行[2]；二是保留原混合配汽方式，另外再增加顺序阀配汽方式，汽轮机可在2种配汽方式之间在线切换。第2种方式更为灵活，也不需要增加设备投资，机组启动以及汽门活动试验仍可在原混合配汽方式下进行，对运行影响较小。经比较分析后，决定采用第2种方式进行优化。

由于各调节阀后喷嘴组对应的喷嘴数量差别较大，顺序阀方式下，不同的阀门开启顺序对机组的影响明显不同，为了便于对比，2台汽轮机改造时采用了不同的顺序阀阀序。

3 确定顺序阀阀序

东方汽轮机厂对喷嘴组的强度校核计算结果表明：主蒸汽压力为额定值时喷嘴组强度可满足CV2和CV4两阀全开、CV1和CV3两阀依次全关工况或者CV1和CV3两阀全开、CV2和CV4两阀依次全关需要。

顺序阀方式下，调节阀的开启次序对汽轮机运行的安全性有显著影响，不少汽轮机在顺序阀方式下会出现轴承金属温度高、轴振动大等现象，严重时会威胁机组的稳定运行。解决这一问题的关键是找出合适的顺序阀阀序，使机组在这种阀序下运行时的轴承温度与振动值均在允许的范围内。为此，对汽轮机进行了阀门关闭试验。

试验时机组负荷维持在约400 MW，协调系统投入，DEH侧与DCS侧一次调频回路均撤出，汽轮机处于原混合配汽运行方式。试验时，逐一减小调节阀开度。1号机组试验数据如表1所示，2号机组试验数据如表2所示。试验过程中，汽轮机各轴承温度与振动值没有发生超限变化，从顺序阀开启次序看，1号机组CV2和CV4-CV1-CV3能满足机组安全运行的需要，2号机组CV1和CV3-CV2-CV4能满足机组安全运行的需要。

表1 1号机组阀门关闭试验结果

4 配汽曲线的获取

汽轮机配汽方式改造的关键是要改变汽轮机的配汽曲线。通过阀门关闭试验可知，1号、2号机组在顺序阀方式下的阀门开启次序是不一样的。值得注意的是，1号机第三只开启的调节阀对应的喷嘴数为58个，第四只开启的调节阀对应的喷嘴数为34个，相差较大，会造成节流损失的差异，对应的最佳滑压曲线也会不同。本次改造通过试验获得2台汽轮机的流量特性[3]。根据试验结果，分别计算得到它们在顺序阀方式下的配汽曲线如图3、如图4所示。

表2 2号机组阀门关闭试验结果

图3 1号机配汽曲线（CV2和CV4-CV1-CV3）

5 顺序阀方式的投运

5.1 配汽方式的切换试验

为了检查机组在不同配汽方式切换过程中运行是否平稳，在300～550 MW范围内，每隔50 MW负荷点进行原混合配汽方式（简称“旧阀”）与顺序阀配汽方式（简称“新阀”）切换试验。切换时机组协调方式投入，切换过程时间设置为10 min，2台机组配汽方式切换时的主要参数变化如图5、图6所示。可以看出，在协调投入的情况下，机组配汽方式切换过程平稳，功率波动基本在±10 MW以内，切换过程对机组扰动较小。

5.2 顺序阀方式下的负荷变动试验

图4 2号机配汽曲线（CV1和CV3-CV2-CV4）

图5 1号机组480 MW负荷时配汽方式切换过程曲线

图6 2号机组460 MW负荷时配汽方式切换过程曲线

为了验证机组在顺序阀方式下的协调响应情况，进行了顺序阀方式下的负荷变动试验。试验时机组运行方式为：AGC撤出、协调投入，机组滑压控制回路投入，其它主要自动回路投入。按正常的负荷变化速率，主要观察机组在新的顺序阀配汽曲线下协调运行情况以及阀点处汽门晃动情况。其中1号机组550～380 MW的降负荷过程曲线如图7所示，2号机组从370～550 MW的升负荷过程曲线如图8所示。

试验结果表明，在顺序阀方式下，2台机组在负荷变动过程中协调运行正常，主蒸汽参数无明显异常波动，阀点处调节阀均无明显晃动。

6 顺序阀方式下滑压曲线的优化

图7 1号机组顺序阀方式下负荷变动试验曲线

图8 2号机组顺序阀方式下负荷变动试验曲线

汽轮机在顺序阀方式下运行的节能效益发挥程度与其滑压曲线密切相关，1—2号机组配汽曲线不同，其对应的最佳滑压曲线也会有所不同。为了提高机组在顺序阀方式下运行的经济性，分别对2台机组进行了滑压曲线优化试验。

试验期间机组设备按设计要求投入运行，汽水化学取样、热井补水照常进行，停止锅炉吹灰和供热，撤出AGC远方控制，固定负荷运行，试验工况涵盖300～550 MW负荷段，包括改造前混合配汽方式的几个试验工况（采用原设置的滑压曲线）和改造后顺序阀配汽方式的几个试验工况。根据试验结果，得到1号机组顺序阀方式改造前后的最优滑压曲线如图9所示，2号机组顺序阀方式改造前后的最优滑压曲线如图10所示。

7 配汽方式改造的经济效益分析

对各负荷段配汽方式切换前后的试验数据进行计算，获得各试验工况下不同高压调门开度带来的高压缸效率变化，以及相应主汽压力、给水泵汽轮机进汽流量等参数变化引起的循环效率变化，考虑缸效与循环效率变化带来的综合影响，参考历史试验数据并利用机组变工况计算模型计算热耗率的变化，从而获得不同负荷、不同高压调门开度下的机组运行热耗率，计算结果如表3、表4所示。

图9 1号机组顺序阀改造前后滑压曲线对比

图10 2号机组顺序阀改造前后滑压曲线对比

表3 1号机组顺序阀改造的经济效益

表4 2号机组顺序阀改造的经济效益

机组配汽方式优化所取得的经济效益包括2个方面，一是由于顺序阀方式投运、机组供电煤耗的降低而产生的经济效益；二是由于机组协调控制水平的提高而减少的电网2个细则考核的费用，保守估计每年约30万元。配汽方式改造后，机组运行主蒸汽压力也有提高，在保证了AGC和一次调频响应速率的同时，又降低了热耗率。

8 经济效益比较

由于1号机和2号机采用了不同的顺序阀阀序，在多数运行负荷段，1号机组采用CV1主调，2号机组采用CV2主调，由于两者对应的喷嘴数量差异显著，顺序阀方式运行的经济性也会有所不同。图11是2台机组分别按图9、图10滑压曲线运行时所取得的煤耗下降的差异比较。可见，在大部分负荷段，采用CV2主调时顺序阀运行的经济性更好，即对该机型而言，顺序阀方式下，第三只开启的调节阀对应的阀后喷嘴数量较少时，顺序阀运行经济性更佳。

图11 采用不同阀序时经济性对比

9 结语

2台机组配汽方式改造后，在顺序阀方式下，汽轮机转子振动、轴承金属温度、轴向位移、主蒸汽压力等主要参数变化均在允许范围内，一次调频功能正常，整台机组协调运行良好。这一结果表明，采用顺序阀配汽方式对东汽600 MW超临界汽轮机进行改造，可提高机组运行的主蒸汽压力，减少调节阀的节流损失，降低机组的供电煤耗，增强机组的负荷动态响应能力，增加机组运行方式的灵活性。

针对东汽600 MW超临界汽轮机，采用不同的顺序阀阀序，机组的最优滑压曲线有所不同，顺序阀方式运行时所取得的经济效益也有所差异，第三只开启的调节阀对应的阀后喷嘴数量较少时，顺序阀运行经济性更佳。

[1]谭锐，刘晓燕，陈显辉，等.超临界600 MW汽轮机运行优化研究[J].东方汽轮机，2011（4）∶11-14

[2]李明，周志平，付晨鹏.超临界600 MW汽轮机高压调节汽门优化及经济性分析[J].汽轮机技术，2010，52（2）∶144-146

[3]张宝，樊印龙，顾正皓，等.大型汽轮机流量特性试验[J].发电设备，2012，26（2）∶73-76

（本文编辑：龚皓）

Steam Distribution Mode Retrofit of 600 MW Supercritical Steam Turbine

SHAO Zhi yao
（Zhejiang Energy Technology Co.，Ltd.，Hangzhou 310014，China）

There exist poor economical efficiency of operation and frequency regulation in former design of two 600 MW supercritical steam turbines made by Dongfang Turbine Co.，Ltd.On the basis of a series of tests，the sequence valve mode of two steam turbines is retrofitted by adopting different valve sequences and a new sliding pressure curve is determined.The test comparing the situation before and after the retrofit shows that the steam distribution adopting sequence valve can significantly reduce coal consumption of units and enhance response ability of load dynamic of units；in case valve-behind nozzles opposite to the third opening regulating valve are reduced，the economical efficiency of sequence valve operation is better.

600 MW steam turbine；sequence valve operation mode；steam distribution mode；nozzle group

TK267

：B

：1007-1881（2013）10-0027-05

2013-09-10

邵志跃（1956-），男，浙江金华人，工程师，从事发电厂技术管理工作。