江蘇射陽(yáng)港發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱公司)1～4號(hào)機(jī)組為137.5mw，鍋爐采用超高壓、中間再熱、435t/h單汽包自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐，汽淪機(jī)采用超高壓、中間再熱、單軸雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)，采用分散控制系統(tǒng)(dcs)和汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)(deh)系統(tǒng)。在2005年第4季度發(fā)電考核統(tǒng)計(jì)中，共有4臺(tái)次自動(dòng)發(fā)電控制(agc)測(cè)試時(shí)升負(fù)荷速率不足。相關(guān)歷史數(shù)據(jù)調(diào)查表明，4次agc測(cè)試范圍均為92～135mw，運(yùn)行方式為鍋爐定壓運(yùn)行、汽輪機(jī)順閥運(yùn)行、爐跟機(jī)協(xié)調(diào)(bf)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為92mw時(shí)，其機(jī)前主蒸汽壓力的設(shè)定值和時(shí)值均在9mpa左右，隨著測(cè)試指令的不斷上揚(yáng)，汽輪機(jī)調(diào)門(mén)緩慢開(kāi)啟，機(jī)組負(fù)荷也不斷跟進(jìn)，到115mw時(shí)4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門(mén)(gv1～gv4)基本全部開(kāi)足，負(fù)荷也無(wú)法進(jìn)一步增加。同樣，agc測(cè)試指令由于實(shí)時(shí)負(fù)荷的偏差停止變化，zui終測(cè)試結(jié)果小于規(guī)定的2%mcr/min。升速率不足的根本原因是負(fù)荷動(dòng)態(tài)化到1l5mw時(shí)，壓力設(shè)定值未及時(shí)跟進(jìn)而仍為9mpa，在目前機(jī)前壓力由人工設(shè)定的情況下，這種現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，必須對(duì)機(jī)前主蒸汽壓力設(shè)定的原則和試驗(yàn)出壓力設(shè)定的*范圍進(jìn)行分析，為改進(jìn)原人工設(shè)定的方法提供依據(jù)。
一、機(jī)前主蒸汽壓力設(shè)定值應(yīng)遵循的原則
1.1提高汽輪機(jī)效率以保持經(jīng)濟(jì)性
公司汽輪機(jī)采用噴嘴調(diào)節(jié)，新蒸汽經(jīng)過(guò)2個(gè)高壓自動(dòng)主汽門(mén)、4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入高壓缸，蒸汽不僅在噴嘴中，而且在動(dòng)葉片中也有很大的膨脹加速，蒸汽流出葉片時(shí)給葉片一反作用力，葉片在此作用下做功，屬于反動(dòng)式汽輪機(jī)。當(dāng)新蒸汽溫度和排汽壓力不變而新蒸汽壓力升高時(shí)，汽輪機(jī)的總焓降將增加，若維持機(jī)組總出力不變，則所需要的蒸汽流量將減少[1]。
根據(jù)汽輪機(jī)機(jī)效計(jì)算的一般規(guī)則，在汽輪機(jī)焓降增加時(shí)汽輪機(jī)的效率也會(huì)隨之增加，因此在機(jī)組負(fù)荷為80%以上時(shí)主蒸汽壓力增加將有利于提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。
但是，主蒸汽壓力過(guò)高時(shí)對(duì)于汽輪機(jī)調(diào)門(mén)來(lái)說(shuō)節(jié)流損失會(huì)進(jìn)一步加大，同時(shí)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(lái)的不利因素。
1.2保持機(jī)組安全性原則
采用噴嘴調(diào)節(jié)的機(jī)組如果維持較高的新蒸汽壓力，在第1個(gè)調(diào)節(jié)閥全開(kāi)而第2個(gè)調(diào)節(jié)閥未開(kāi)時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)前與級(jí)后壓差zui大，此時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)的焓降為zui大;當(dāng)?shù)?個(gè)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟后，調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)前壓力不變，而級(jí)后壓力升高焓降反而減少。因此，當(dāng)新蒸汽壓力較高而第1個(gè)調(diào)節(jié)閥全開(kāi)第2個(gè)調(diào)節(jié)閥未開(kāi)時(shí)，會(huì)使調(diào)節(jié)級(jí)焓降及動(dòng)葉片應(yīng)力增大，是運(yùn)行規(guī)程中應(yīng)避免的一種工況。同時(shí)，由于汽輪機(jī)的進(jìn)汽口一般分布為幾個(gè)連續(xù)的圓周弧段，第1調(diào)節(jié)閥和第2調(diào)節(jié)閥為對(duì)稱布置，如果第1調(diào)節(jié)閥和第2調(diào)節(jié)閥進(jìn)汽量相差較大時(shí)，高壓蒸汽通過(guò)不同弧段的進(jìn)汽會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生徑向作用力，該力可改變轉(zhuǎn)子相對(duì)于軸承和缸體的徑向位置，可能造成轉(zhuǎn)子偏心過(guò)大、軸承穩(wěn)定性降低、過(guò)流激振等后果。
因此，正常運(yùn)行情況下機(jī)前主蒸汽壓力不能設(shè)定過(guò)高，應(yīng)盡量使第1個(gè)調(diào)節(jié)閥和第2個(gè)調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，以保證動(dòng)葉片應(yīng)力不致太大;機(jī)前主蒸汽壓力也不能設(shè)定過(guò)低，在設(shè)定過(guò)低的情況下汽輪機(jī)總焓降減少，新蒸汽流量將增大，會(huì)引起末幾級(jí)葉片的過(guò)負(fù)荷。
二、機(jī)前主蒸汽壓力設(shè)定值的試驗(yàn)和分析
結(jié)合機(jī)前主蒸汽壓力設(shè)定的原則，在順閥運(yùn)行方式下，如果主要依靠gv3的變化來(lái)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，將基本上保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，但還應(yīng)考慮到agc對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)性能的要求。
通過(guò)不同負(fù)荷段試驗(yàn)，得出gv3剛關(guān)閉時(shí)的機(jī)前壓力和gv3基本全開(kāi)足時(shí)的機(jī)前壓力，見(jiàn)表1。
根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，機(jī)組負(fù)荷在85mw時(shí)壓力設(shè)在11.0mpa左右，則閥門(mén)gv2會(huì)全開(kāi)，gv3剛好開(kāi)啟，因此機(jī)組負(fù)荷在85mw時(shí)壓力定值不宜超過(guò)11.0mpa?？紤]到此時(shí)如果agc按3mw/min進(jìn)行升負(fù)荷，結(jié)合主蒸汽壓力改變后實(shí)際壓力響應(yīng)時(shí)間5min計(jì)算，5min后負(fù)荷應(yīng)該能夠響應(yīng)到100mw,負(fù)荷在100mw時(shí)gv3全開(kāi)需要機(jī)前主蒸汽壓力應(yīng)為9.3mpa，因此機(jī)組負(fù)荷在85mw時(shí)壓力設(shè)定應(yīng)控制在9.3～11.0mpa。依據(jù)此方法，結(jié)合運(yùn)行有關(guān)115mw以上需定壓13mpa的規(guī)定，得出機(jī)前主蒸汽壓力設(shè)定參考值，見(jiàn)表2。
三、機(jī)前壓力定值設(shè)定方法的改進(jìn)
機(jī)前主蒸汽壓力的設(shè)定參考值，滿足了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、安全性的要求，同時(shí)也兼顧了agc對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)性能的要求，但是其設(shè)定手段是人工的，需要不同的負(fù)荷段輸入不同的壓力定值，在其他設(shè)備操作繁忙時(shí)容易忽略對(duì)壓力定值的及時(shí)修正。因此，如果能夠?qū)毫υO(shè)定做成自動(dòng)曲線形式，就可以有效地保證機(jī)組運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)、安全的參數(shù)范圍內(nèi)。
在dcs畫(huà)面中，設(shè)立一自動(dòng)設(shè)定/人工設(shè)定切換開(kāi)關(guān)(如圖1所示)，機(jī)組工況變化而不允許進(jìn)行自動(dòng)壓力定值時(shí)，切除自動(dòng)設(shè)定功能，由人工進(jìn)行壓力定值設(shè)定。如果投上自動(dòng)設(shè)定功能，運(yùn)行人員通過(guò)dcs畫(huà)面中的預(yù)先設(shè)定，輸入機(jī)前主蒸汽壓力調(diào)節(jié)的設(shè)定值，并顯示出所設(shè)定的數(shù)值。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)壓力自動(dòng)設(shè)定后，正常情況下在機(jī)組負(fù)荷為85～115mw時(shí)依據(jù)事先設(shè)定好的壓力定值運(yùn)行，避免了由于壓力設(shè)定不足而影響機(jī)組帶負(fù)荷的調(diào)節(jié)性能。但是，本文僅僅根據(jù)機(jī)前主蒸汽壓力設(shè)定的原則，試驗(yàn)出壓力設(shè)定的*范圍，真正要做到機(jī)組的*壓力定值運(yùn)行，需要通過(guò)更多的理論計(jì)算和實(shí)踐，因?yàn)橥瑯訖C(jī)組出力不僅受主蒸汽參數(shù)的影響，還要受機(jī)組真空度等因素的制約。