俄制500MW汽轮机进汽方式节能优化研究和应用.doc

11俄制500MW汽轮机进汽方式节能优化研究和应用邓金波（天津国华盘山发电有限责任公司 天津 301900）【摘 要】针对天津国华盘山发电有限责任公司500MW 超临界汽轮机开展进汽方式节能优化研究工作，通过重新组合进汽方式和优化顺序阀开启曲线，取得了显著的节能效果和巨大的经济效益。【关键词】汽轮机 阀门管理 节能1 引言节能降耗，提升发电机组的经济运行水平是发电企业永恒的追求目标。国华盘山俄制500MW 汽轮机为列宁格勒金属制造。型号：K-500-240-4，超临界压力单轴、四缸凝汽式汽轮机。主蒸汽压力为23.54MPa，主蒸汽温度540。该型汽轮机于1995 投产发电，原汽轮机调速系统为电液共存系统，高压缸有2 个高压主汽门和4 个调速汽门，采用定压运行方式高压调速汽门截流损失大。2007 年、2009 年分别完成两台机组的高压纯电调改造，为汽轮机优化运行创造了有利的条件，通过研究、试验、应用取得了明显节能效果和显著的经济效益。2 俄制500MW 汽轮机存在的问题和研究方向盘山俄制500MW 汽轮机机型在俄罗斯属于过渡产品，其高压汽门的尺寸与同期进口800MW 汽轮机一致，但每个高压调门对应的喷嘴目数不同。国华盘山500MW 汽轮机#1、#2 高压调门对应目数为14 个，#3、#4 高压调速汽门对应10 个。汽轮机在启动阶段采用单阀全周进汽方式，机组转入直流后采用顺序阀进汽方式，由于阀门尺寸较大，满负荷500MW 工况3 个高压调门就能够满足进汽要求，第4 个高压调门始终处于全关状态，由此分析该型汽轮机的高压调门进汽截流损失较大。同时该型机组在俄罗斯运行为基本负荷方式，控制范围为额定负荷的70100，基建安装和调试的高压调门进汽开启曲线只有一种方式且无法改变。实际在京津唐电网运行的负荷控制范围为60100，每天参与电网的调峰调频任务，原进汽方式的阀门截流损失问题更加突出。原汽轮机的调速系统为液压调速系统，阀门为凸轮配汽机构，阀门的开启曲线由液压机构完成，一旦调试完毕很难进行重新组合和优化调整。两台机组分别于2007 年、2009 年完成高压纯电调DEH改造工作，为优化进汽方式创造了多样的技术手段。在进行两台汽轮机进汽方式的研究时发现盘电公司两台机组的4 个高压调速汽门虽然开启阀门的编号一致，但实际的安装布置方式却完全相反。原汽轮机进汽阀门进汽为先开启#1、2 再开启#3，喷嘴数量为采用的21410 方式，#1 机组为上部进汽，#2 机组为下部进汽方式。如果采用先开启#3、4 再开启#1 喷嘴数量21014 方式将会增加阀门的实际开度降低截流损失，采用新的组合方式将改变两台机组的进汽方向，由此开展相全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机12应的安全性和经济性试验、调试工作。3 试验数据分析和研究成果应用国内同型机组在进汽方式变化时曾发生产生#2 轴瓦振动严重超标无法运行的问题，但从盘电公司两台汽轮机实际运行情况来看，初步判断可以改变进汽方向。我们在试验方法上先将阀门改为单阀进汽，通过DEH 手动缓慢切换阀门调转进汽方向，记录相关数据。根据试验数据结果再重新设计自动切换曲线和顺序阀管理曲线，最终通过DEH 实现在线的无扰切换。3.1 不同进汽方式的安全性分析2009 年2 月23 日在#1 机组在350MW 工况进行#3、4；#1 组合转下部进汽的安全性试验工作，主要数据如下表1 高压缸#1 轴瓦12 支温度测点数据进汽方式 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12#1、2；#3 53.3 54.5 55.2 64.2 51.9 64.2 52.4 55 51.6 66.8 49.9 65.8#3、4；#1 55.5 58.4 56.3 60.4 57.7 61.8 53.4 56.4 52.4 68.8 49.4 68.1变化值 2.2 3.9 1.1 -3.8 5.8 -2.4 1 1.4 0.8 2 -0.5 2.3表2 高压缸#2 轴瓦6 支温度测点数据进汽方式 #1 #2 #3 #4 #5 #6#1、2；#3 55.30 61.20 72.40 56.80 56.20 58.10#3、4；#1 54.60 60.00 77.30 56.00 55.20 56.80变化值 -0.7 -1.2 4.9 -0.8 -1 -1.3表3 汽轮机轴系振动数据进汽方式 1 瓦X 1 瓦Y 2 瓦X 2 瓦Y 4 瓦X 4 瓦Y 8 瓦X 8 瓦Y#1、2；#3 60.2 62.3 52.3 72.6 73.6 149. 97.3 150.5#3、4；#1 59.3 59.9 50.5 62.9 64.5 135. 98.3 145.6变化值 -0.9 -2.4 -1.8 -9.7 -9.1 -13. 1 -4.9试验数据分析：#1 汽轮机高压缸#1、#2 轴瓦温度有9 点上升，其中最大为5.8， 8 点下降其中最大为-2.4但幅度均不大。轴位移0.41um 变为-0.66um 轴推力轴承温度变化为工作面下降,非工作面上升，轴系向非工作面有轻微变化。轴系振动为只有#8 瓦X 上升1um，其他均降低其中4 瓦Y 最大为-13.3 um。由此得出改变进汽方向，对汽轮机运行无安全影响，采用先开启小喷嘴组合进汽有利于改善汽轮机振动，2#汽轮机于2009 年7 月2 日完成试验，试验结果同#1 汽轮机一致。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机133.2 不同进汽的经济性分析2#汽轮机2009 年7 月2 日完成安全性试验后，对新组合方式的顺序阀管理曲线进行优化设计，并进行了变工况全负荷试验工作，主要数据如下：表4 #2 汽轮机400MW 工况数据进汽方式: 负荷MW主汽压力MPa#1 门后压力MPa#2 门后压力MPa#3 门后压力MPa#1 阀位(%)#2 阀位(%)#3 阀位(%)#4 阀位(%)#1、2；#3 402 23.86 20.48 20.78 13.34 39.9 39.9 12 0#3、4；#1 401 23.79 14.33 13.03 23.43 20.8 0 96.7 96.7400MW 该工况采用#1、2；#3 组合开启方式，阀门处于重叠区，三个阀门均处于截流区域与主汽的差压分别为：3.38Mpa、3.08Mpa、10.52Mpa。而采用#3、4；#1 开启方式，#3、4 已经处于全开状态，与主汽的差压分别为0.36Mpa、0.61Mpa、9.4Mpa，只有#1 阀处于截流状态表5 #2 汽轮机500MW 工况数据进汽方式:负荷MW主汽压力MPa#1 门后压力MPa#2 门后压力MPa#3 门后压力MPa#1 阀位(%)#2 阀位(%)#3 阀位(%)#4 阀位(%)#1、2；#3 501. 23.84 23.42 22.93 20.14 99.3 99.3 29.3 0.0#3、4；#1 504. 23.85 22.67 17.52 23.57 77.2 5.0 99.5 99500MW 该工况采用#1、2；#3 组合开启方式，#3 阀开度29与主汽的差压3.72MPa。而采用#3、4；#1 开启方式，#1 阀开度77.2与主汽的差压1.81MPa。从以上两组数据反映出对汽轮机进汽组合和顺序阀曲线优化后，阀门的开度明显提高，降低了截流损失，达到了汽轮机节能目的。#2 汽轮机试验后即投入运行至今，运行稳定，效果明显。4 结论2009 年7 月份、2009 年5 月由华北电科院对#2 和#1 汽轮机进行了调门优化不同进汽式热效率对比试验工作试验结果如下：机组 试验结论 330MW 400 MW 450 MW 500 MW#1 采用#3，#4 和#1 方式组，比#1，#2 和#3 组合方式经济降低发电煤耗6g/kwh降低供电煤耗1.473g/kwh，降低供电煤耗0.75/kwh降低供电煤耗0.76/kwh#2 采用#3，#4 和#1 方式组，比#1，#2 和#3 组合方式经济- 降低供电煤耗1.58 g/kwh- 降低供电煤耗0.528 g/kwh同时由西安电科院进行了低负荷的计算和试验校核，证明随着负荷机组负荷降低，采用小喷嘴的截流损失更小其节能效果更加显现。两台机组采用新进汽方式每年将带来显著的经济效益。通过该项研究和应用工作，我们在技术全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机14上和经济效益上均取得了巨大成果，同时建议在汽轮机投产运行一定的时间后开展阀门曲线优化工作，是汽轮机节能降耗的有效方法之一。参考文献：1汽轮机调节控制系统试验导则2火力发电厂汽轮机电液控制系统技术条件3国华盘山#2 汽轮