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摘要：为了提高我国可再生能源的消纳能力，开展深度调峰技术改造已成为燃煤机组未来的发展趋势。本文探讨了燃煤机组深度调峰对汽轮机设备的影响。
关键词：燃煤机组;汽轮机;深度调峰
一、机组深度调峰对汽轮机运行的影响
1、给水泵再循环阀投运方式。当机组负荷降低时，给水流量也降低。当给水流量降至接近再循环阀的保护开启值时，密切注意再循环阀的动作。部分机组由于再循环阀开启导致给水流量波动，导致机组跳闸。必要时，手动控制给水泵再循环阀开度。在深度调峰稳定运行阶段，部分机组需将一台给水泵控制从自动控制中撤出，并适当开启再循环阀，另一台给水泵投入自动;或启动电动给水泵。这种运行方式能有效提高机组在深度调峰时的稳定性，但会降低机组经济性。
2.一台汽动泵停运的影响。在机组深度调峰期间，若停运一台汽泵，给水控制质量会提高，但停运泵转子可能发生热弯曲。泵停运时，泵内积聚的水会逐渐冷却，冷水会下沉到泵底，导致泵体产生一定的温差，致使转子产生热弯曲。这种热弯曲一般在停运约2h达到最大，停运6 h后逐渐消除。在此期间启动，可能会发生异常振动，导致动静碰磨。若可连续盘车，则应投入连续盘车;若连续盘车条件不具备，给水泵在启动前应充分预暖，使水泵内各部位温度分布均匀，并尽可能接近除氧器内的液体温度。若深度调峰持续时间不超过6h，给水泵可用最低转速旋转备用;若深度调峰持续时间超过6h，则停运汽泵。
3、小汽轮机汽源切换。小汽轮机汽源一般为四级抽汽，同时设置冷段再热蒸汽及辅助蒸汽作为备用汽源。深度调峰时，四级抽汽压力低，可能无法满足锅炉给水需要，需投入冷再热或辅汽汽源。因此，在机组深度调峰过程中，必须提前切换小汽轮机汽源，否则可能导致小汽轮机进汽管路暖管不足、进汽温度突降，甚至進水等恶性事故。
4、末级叶片出汽侧的回流冲蚀。汽轮机低压缸末级叶片在极高离心力及湿蒸汽腐蚀环境下工作，承受较大的蒸汽力。一些使用寿命长的机组最初设计为承担基本负荷，未考虑长期深度调峰对末级叶片安全运行的影响。因此，在这些机组长期深度调峰运行中，末级叶片在出汽侧存在大范围的冲蚀损坏，甚至导致叶片断裂和飞脱，这通常是由于回流湿蒸汽中的水滴和化学物质腐蚀的共同作用造成。机组排汽容积流量随机组负荷降低而减小，当下降到某个数值，导致机组乏汽无法充满整个流动汽道时，湿蒸汽在叶片根处反向流动，形成回流，冲蚀叶片出汽侧。机组排汽容积流量越小，回流发生范围越大，叶片出汽侧的回流冲蚀越严重，回流范围甚至会扩大到机组的次末级叶片。
因此，回流冲蚀会损坏叶片，缩短其使用寿命，降低汽轮机末级叶片效率，降低机组经济性。通过加强运行管理，设置合理的低负荷运行方式，将机组排汽压力控制在适当范围内，使排汽容积流量不低于规定值，能有效防止末级叶片出汽侧的回流冲蚀。
5、机组振动和真空调整。一些机组在低负荷运行时会出现低压转子振动大的问题。振动频谱以1倍频为主，具有动静碰磨特性，均发生在机组真空度过高时。通过初步分析，基本排除转子动不平衡、轴系中心不正和末级叶片颤振等原因。进一步分析表明，主要原因是机组真空度过高，导致低压缸弹性变形，变形量过大所致。该机组低压缸模块采用座缸式结构，低压缸轴承座与低压缸整体焊接，刚性差。当负载过低且真空过高时，汽缸内外压差增大，同时，低压缸几何尺寸大，设计强度低。
二、对机组寿命的影响
1、汽轮机本体寿命分配。汽轮机寿命是指从首次投运到转子出现第1条宏观裂纹期间的总工作时间。影响汽轮机寿命的因素为：首先，高温和工作应力引起的转子材料蠕变损耗;其次，转子材料因交变应力引起的低周疲劳损耗，由不稳定的可变工况（如启动、停机和变负荷等）引起。转子的总寿命损耗是这两类损耗之和。
2、辅助设备寿命。机组调峰运行期间，给水泵内介质温度和压力也会随机组负荷变化而变化。机组升负荷时，除氧器压力、温度升高，高温水进入低温泵体内，会产生一定的热冲击。降负荷时，泵体及介质温度变化相反，也会产生热冲击。泵体需承受这种交变应力，这必然导致给水泵寿命损耗，这对泵的可靠性提出了更高要求。
回热加热器温度、压力等参数随机组负荷变化而变化，因此，当机组负荷变化较大时，回热加热器将承受相应的交变应力。这种交变应力将对金属零件产生不利影响，降低使用寿命。因此，在机组变负荷过程中，应严格控制负荷变化率。回热加热器解列后重新投入时，应严格按规定温升速率控制进汽阀开启度。各回热加热器的连续排汽应保持畅通，以保证加热器内的不凝结气体及时排出，既提高换热效率，又能延缓金属部件腐蚀。
三、深度调峰对机组经济性的影响
1、深度调峰期间整机经济指标的变化趋势。某超临界660MW机组的经济指标与负荷率的关系如图1所示。从图1可看出，随着负荷的降低，供电煤耗率及厂用电率均增加;当负荷在额定负荷的100%至50%之间变化时，机组经济性缓慢恶化，供电煤耗从297.7 g/（kW·h）增加到318.3 g/（kW·h），增加幅度为20.6 g/（kW·h），厂用电率从3.9%增加到5.9%，变化幅度为2个百分点;然而，当负荷从50%降至40%时，各项经济指标的变化率急剧增加，供电煤耗从318.3g/（kW·h）迅速增加到340.7 g/（kW·h），增加幅度为22.4 g/（kW·h），厂用电率从5.9%增加到7.7%，变化幅度为1.8%百分点。可看出，当机组参与深度调峰至50%负荷以下运行时，机组经济性明显降低。
通过对参与深度调峰的不同类型机组供电煤耗数据的分析，发现超超临界机组在超低负荷运行时经济指标下降幅度较大，而亚临界机组经济指标下降幅度相对较小。因此，从经济性角度出发，亚临界机组应尽可能采用深度调峰机组。
2、单汽泵运行对机组经济性的影响。对于双汽泵机组，由于汽泵组效率随转速的降低而降低，因此在深度调峰期间，两台汽泵均处于低效率运行的转速范围内。若采用单汽泵运行方式，可提高运行汽泵的转速，在汽泵的高效率范围内工作，能提高机组经济性。
参考文献
[1]解春林.火力发电机组深度调峰下汽轮机系统特性研究[D].北京：华北电力大学，2016：21-23.
[2]吴瑞康.燃煤机组深度调峰对汽轮机设备的影响[J].热力发电，2018（05）.
关键词：燃煤机组;汽轮机;深度调峰
一、机组深度调峰对汽轮机运行的影响
1、给水泵再循环阀投运方式。当机组负荷降低时，给水流量也降低。当给水流量降至接近再循环阀的保护开启值时，密切注意再循环阀的动作。部分机组由于再循环阀开启导致给水流量波动，导致机组跳闸。必要时，手动控制给水泵再循环阀开度。在深度调峰稳定运行阶段，部分机组需将一台给水泵控制从自动控制中撤出，并适当开启再循环阀，另一台给水泵投入自动;或启动电动给水泵。这种运行方式能有效提高机组在深度调峰时的稳定性，但会降低机组经济性。
2.一台汽动泵停运的影响。在机组深度调峰期间，若停运一台汽泵，给水控制质量会提高，但停运泵转子可能发生热弯曲。泵停运时，泵内积聚的水会逐渐冷却，冷水会下沉到泵底，导致泵体产生一定的温差，致使转子产生热弯曲。这种热弯曲一般在停运约2h达到最大，停运6 h后逐渐消除。在此期间启动，可能会发生异常振动，导致动静碰磨。若可连续盘车，则应投入连续盘车;若连续盘车条件不具备，给水泵在启动前应充分预暖，使水泵内各部位温度分布均匀，并尽可能接近除氧器内的液体温度。若深度调峰持续时间不超过6h，给水泵可用最低转速旋转备用;若深度调峰持续时间超过6h，则停运汽泵。
3、小汽轮机汽源切换。小汽轮机汽源一般为四级抽汽，同时设置冷段再热蒸汽及辅助蒸汽作为备用汽源。深度调峰时，四级抽汽压力低，可能无法满足锅炉给水需要，需投入冷再热或辅汽汽源。因此，在机组深度调峰过程中，必须提前切换小汽轮机汽源，否则可能导致小汽轮机进汽管路暖管不足、进汽温度突降，甚至進水等恶性事故。
4、末级叶片出汽侧的回流冲蚀。汽轮机低压缸末级叶片在极高离心力及湿蒸汽腐蚀环境下工作，承受较大的蒸汽力。一些使用寿命长的机组最初设计为承担基本负荷，未考虑长期深度调峰对末级叶片安全运行的影响。因此，在这些机组长期深度调峰运行中，末级叶片在出汽侧存在大范围的冲蚀损坏，甚至导致叶片断裂和飞脱，这通常是由于回流湿蒸汽中的水滴和化学物质腐蚀的共同作用造成。机组排汽容积流量随机组负荷降低而减小，当下降到某个数值，导致机组乏汽无法充满整个流动汽道时，湿蒸汽在叶片根处反向流动，形成回流，冲蚀叶片出汽侧。机组排汽容积流量越小，回流发生范围越大，叶片出汽侧的回流冲蚀越严重，回流范围甚至会扩大到机组的次末级叶片。
因此，回流冲蚀会损坏叶片，缩短其使用寿命，降低汽轮机末级叶片效率，降低机组经济性。通过加强运行管理，设置合理的低负荷运行方式，将机组排汽压力控制在适当范围内，使排汽容积流量不低于规定值，能有效防止末级叶片出汽侧的回流冲蚀。
5、机组振动和真空调整。一些机组在低负荷运行时会出现低压转子振动大的问题。振动频谱以1倍频为主，具有动静碰磨特性，均发生在机组真空度过高时。通过初步分析，基本排除转子动不平衡、轴系中心不正和末级叶片颤振等原因。进一步分析表明，主要原因是机组真空度过高，导致低压缸弹性变形，变形量过大所致。该机组低压缸模块采用座缸式结构，低压缸轴承座与低压缸整体焊接，刚性差。当负载过低且真空过高时，汽缸内外压差增大，同时，低压缸几何尺寸大，设计强度低。
二、对机组寿命的影响
1、汽轮机本体寿命分配。汽轮机寿命是指从首次投运到转子出现第1条宏观裂纹期间的总工作时间。影响汽轮机寿命的因素为：首先，高温和工作应力引起的转子材料蠕变损耗;其次，转子材料因交变应力引起的低周疲劳损耗，由不稳定的可变工况（如启动、停机和变负荷等）引起。转子的总寿命损耗是这两类损耗之和。
2、辅助设备寿命。机组调峰运行期间，给水泵内介质温度和压力也会随机组负荷变化而变化。机组升负荷时，除氧器压力、温度升高，高温水进入低温泵体内，会产生一定的热冲击。降负荷时，泵体及介质温度变化相反，也会产生热冲击。泵体需承受这种交变应力，这必然导致给水泵寿命损耗，这对泵的可靠性提出了更高要求。
回热加热器温度、压力等参数随机组负荷变化而变化，因此，当机组负荷变化较大时，回热加热器将承受相应的交变应力。这种交变应力将对金属零件产生不利影响，降低使用寿命。因此，在机组变负荷过程中，应严格控制负荷变化率。回热加热器解列后重新投入时，应严格按规定温升速率控制进汽阀开启度。各回热加热器的连续排汽应保持畅通，以保证加热器内的不凝结气体及时排出，既提高换热效率，又能延缓金属部件腐蚀。
三、深度调峰对机组经济性的影响
1、深度调峰期间整机经济指标的变化趋势。某超临界660MW机组的经济指标与负荷率的关系如图1所示。从图1可看出，随着负荷的降低，供电煤耗率及厂用电率均增加;当负荷在额定负荷的100%至50%之间变化时，机组经济性缓慢恶化，供电煤耗从297.7 g/（kW·h）增加到318.3 g/（kW·h），增加幅度为20.6 g/（kW·h），厂用电率从3.9%增加到5.9%，变化幅度为2个百分点;然而，当负荷从50%降至40%时，各项经济指标的变化率急剧增加，供电煤耗从318.3g/（kW·h）迅速增加到340.7 g/（kW·h），增加幅度为22.4 g/（kW·h），厂用电率从5.9%增加到7.7%，变化幅度为1.8%百分点。可看出，当机组参与深度调峰至50%负荷以下运行时，机组经济性明显降低。
通过对参与深度调峰的不同类型机组供电煤耗数据的分析，发现超超临界机组在超低负荷运行时经济指标下降幅度较大，而亚临界机组经济指标下降幅度相对较小。因此，从经济性角度出发，亚临界机组应尽可能采用深度调峰机组。
2、单汽泵运行对机组经济性的影响。对于双汽泵机组，由于汽泵组效率随转速的降低而降低，因此在深度调峰期间，两台汽泵均处于低效率运行的转速范围内。若采用单汽泵运行方式，可提高运行汽泵的转速，在汽泵的高效率范围内工作，能提高机组经济性。
参考文献
[1]解春林.火力发电机组深度调峰下汽轮机系统特性研究[D].北京：华北电力大学，2016：21-23.
[2]吴瑞康.燃煤机组深度调峰对汽轮机设备的影响[J].热力发电，2018（05）.