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【摘 要】针对国内大量的西屋引进型300MW汽轮机，进行了调门运行优化的试验研究，在理论、试验方法和结果实施上作了大量探索和改进，结果表明，上海生产的该型汽轮机，以3阀滑压-定压运行最为经济。
【关键词】300MW汽轮机 调门优化 试验
【中图分类号】 F407.471【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）07-0289-01
为充分利用现有设备，为优化操作提供可靠的技术依据，安徽省电力科学研究院与淮北国安电厂合作，完成了国安#1机的调门寻优试验工作。试验选用上海汽轮机厂生产的西屋引进型300MW汽轮机，配置6个调节阀，型号完全一致，额定工况设计热耗7921kJ/kW.h。按常规，试验安排50%，60%，70%，80%等4个负荷点。
一、试验工况和试验仪表
300MW汽轮机3阀一般最多能带200MW左右，而4阀的最大负荷大约为250MW。因此50%和60%负荷都安排了3、4、5阀工况，虽然调门较多，但这些工况已经足够，最优工况必定包含在其中，见（表1）试验工况。
*国安#1机试验用的是6阀工况。
试验仪表寻优试验和汽轮机常规热力试验不同，理论上并不要求绝对的精度，但由于待选的工况都比较好，相互之间经济性差别小，因此，试验难度主要在正确区分这微小的差别上。
引进型300MW汽轮机的主汽流量是根据调节级后参数计算得到的，精度很差，试验中不能使用。调查中发现，国内大机组的主流量表普遍精度不好，有些甚至误差达到10%。在老的国产机组中，还突出表现在给水流量加上过热器减温水量与主汽流量之间显著不平衡。主流量表误差大，使机组热力试验误差增加，结果只能用来进行大修前后的比较，也使反平衡能耗结果不可信。因此，恢复主流量表应有的精度，是大机组节能的重要基础工作。
80%负荷附近，锅炉往往要使用大量过热器减温水，特别是一级减温水。更低一些的负荷下，调门开度很大时，过热器减温水量也可能很大。同一负荷下的不同工况，减温水的用量可能有很大差别。如果这个流量测量误差较大，则给主汽流量带来误差，而且这部分减温水的单位流量吸热量比给水大得多，不仅给热耗结果带来很大误差，而且直接影响工况间的比较。因此，该流量同样需要认真对待。
二、过桥漏汽量测量试验
过桥汽封是所有汽封中最容易发生摩擦的，西屋引进型300MW汽轮机的过桥漏汽量往往大大超过设计值，如果热耗计算中，该漏量按设计要求取值，则误差较大。因此，需要安排两个特殊的工况测量过桥漏汽量，汽轮机热耗计算中，这个漏汽量以实测值为依据，与主汽流量成正比。试验方法于1984年在美国发表，80年代末由西屋公司引入国内。
过桥漏汽量测量试验工况如下：
（1）主汽温度额定，再热汽温尽可能降低，最好到510℃；
（2）主汽温度尽可能降低，最好到510℃，再热汽温额定。
其基本依据是，两个工况下，中压缸实际通流效率不变，由此可以得到漏汽量和中压缸进汽量的比，即漏汽率。试验中，一、二次汽温差别越大，结果越准确可靠。一、二次汽温调节是试验的关键，难度很大，因此，需要经验丰富的运行人员操作。
我们对试验方法进行了研究和改进，适当降低试验负荷，不在额定负荷下完成，试验时调门保持全开。在很大的负荷范围内，只要不使用再热器减温水，漏汽率是不变的。试验中最好不用再热器减温水，锅炉用改变风量的方法调整蒸汽温度。
我们对调节级后温度、中压缸排汽参数等测点的测量进行了误差分析，结果表明，该试验对这些参数的误差比较敏感。因此，除了仪表外，试验对参数稳定的要求很高，至少要达到汽轮机热力试验中对主要参数的稳定要求。
（3）试验中锅炉汽温特性的影响和操作要点
为了客观评价各调门位置的优劣，试验中既需要使有关参数尽量接近设计值，例如一、二次汽温，尽量减少锅炉减温水用量，同时，锅炉调整又必须限制在一定的范围内，特别是风量的调整，目的是在同负荷的不同工况中，尽量使锅炉保持好的运行状态，热效率保持不变。
如果锅炉燃烧器能够摆动或配置再热器烟气挡板，则应当用来作为主要的汽温调节手段。另外，在锅炉燃烧调整工作比较好的机组上进行试验，显然更为合理。
（4）参数修正计算要点
同一负荷下，背压修正可按常规方法进行，再热器压损可以不修正，因为它实际上不可控。各滑压工况下，主汽压力不修正，定压工况下，也不修正，因为调门不在阀点位置，修正肯定会有误差。
三、主要结论
国安#1机试验于2003年5月完成，该机经大修后，性能较好，额定工况热耗8287kJ/kW.h。锅炉燃烧器火嘴可以摆动。限于现场条件，试验仪表几乎全部使用DAS和DEH仪表，只有发电机功率安装了0.1级的试验仪表，给水流量则选择一台变送器，直接读取其输出电流，根据节流件设计计算书得到最终流量。试验结果如表2。结果表明，各负荷点大致都以压力最高的阀点位置运行效益最佳。180MW工况4阀、5阀工况热耗很高是由于使用超量减温水的缘故，对此进行修正后，热耗分别为8648/8688kJ/kW.h，其余工况减温水用量很少，可以忽略。由于调门控制不可能允许在200MW处，由3阀突然转为4阀运行，因此，我们建议的优化方式是200MW以内3阀滑压，200MW以上全部定压运行，这和制造厂建议的4阀-定压方式不一致。上汽的产品通流面积一般比较大，包括调门，这可能是3阀滑压比较经济的原因。
由于最先开启的3个调门都通向下缸，因此，我们建议，根据先下后上，对冲进汽的原则，调整调门的开启顺序，第3个开启的调门应通向上缸。#1机2003年初大修前，过桥漏汽率为7%，大修后仍有3.5%，大大超过设计值1.4%。（表2）为国安#1机试验结果。
试验结果，仍是3阀-定压最佳，优势明显，并在2003年10月投入使用，运行检查表明，机组的能耗确实有所降低。为应对环境温度的变化，在冬季、夏季和春秋两季各使用一条主汽压力-负荷曲线，结果表明，调门位置偏差较小，可以满意。理论上，为准确地使调门位于阀点，可以用测得的真空或排汽温度，对主汽压力-负荷曲线作出实时修正，但比较复杂，还要考虑测点出现故障后的应对。对125MW和引进型300MW的多次试验表明，虽然各负荷下，主汽压力的变化范围很大，但相互之间的实际汽耗差别较小，一般不超过3%，而最优阀点位置和原有方式的汽耗差别还要小得多。因此，为了更准确地实现阀点运行，可以制作最优阀点下，主汽压力和主汽流量的关系曲线，先按主汽压力-负荷曲线粗调，随后根据主汽压力-主汽流量细调，调门当然会更加准确。不过，这要改变目前调门控制的框架结构，难度很大。以上试验，对于热力系统泄漏不严重的西屋引进型300MW汽轮机（上汽6阀型），3阀滑压-定压的调门优化运行方式，具有普遍的意义。对于少数锅炉汽温明显偏低的机组，4阀滑压-定压方式也是良好的选择。
【关键词】300MW汽轮机 调门优化 试验
【中图分类号】 F407.471【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）07-0289-01
为充分利用现有设备，为优化操作提供可靠的技术依据，安徽省电力科学研究院与淮北国安电厂合作，完成了国安#1机的调门寻优试验工作。试验选用上海汽轮机厂生产的西屋引进型300MW汽轮机，配置6个调节阀，型号完全一致，额定工况设计热耗7921kJ/kW.h。按常规，试验安排50%，60%，70%，80%等4个负荷点。
一、试验工况和试验仪表
300MW汽轮机3阀一般最多能带200MW左右，而4阀的最大负荷大约为250MW。因此50%和60%负荷都安排了3、4、5阀工况，虽然调门较多，但这些工况已经足够，最优工况必定包含在其中，见（表1）试验工况。
*国安#1机试验用的是6阀工况。
试验仪表寻优试验和汽轮机常规热力试验不同，理论上并不要求绝对的精度，但由于待选的工况都比较好，相互之间经济性差别小，因此，试验难度主要在正确区分这微小的差别上。
引进型300MW汽轮机的主汽流量是根据调节级后参数计算得到的，精度很差，试验中不能使用。调查中发现，国内大机组的主流量表普遍精度不好，有些甚至误差达到10%。在老的国产机组中，还突出表现在给水流量加上过热器减温水量与主汽流量之间显著不平衡。主流量表误差大，使机组热力试验误差增加，结果只能用来进行大修前后的比较，也使反平衡能耗结果不可信。因此，恢复主流量表应有的精度，是大机组节能的重要基础工作。
80%负荷附近，锅炉往往要使用大量过热器减温水，特别是一级减温水。更低一些的负荷下，调门开度很大时，过热器减温水量也可能很大。同一负荷下的不同工况，减温水的用量可能有很大差别。如果这个流量测量误差较大，则给主汽流量带来误差，而且这部分减温水的单位流量吸热量比给水大得多，不仅给热耗结果带来很大误差，而且直接影响工况间的比较。因此，该流量同样需要认真对待。
二、过桥漏汽量测量试验
过桥汽封是所有汽封中最容易发生摩擦的，西屋引进型300MW汽轮机的过桥漏汽量往往大大超过设计值，如果热耗计算中，该漏量按设计要求取值，则误差较大。因此，需要安排两个特殊的工况测量过桥漏汽量，汽轮机热耗计算中，这个漏汽量以实测值为依据，与主汽流量成正比。试验方法于1984年在美国发表，80年代末由西屋公司引入国内。
过桥漏汽量测量试验工况如下：
（1）主汽温度额定，再热汽温尽可能降低，最好到510℃；
（2）主汽温度尽可能降低，最好到510℃，再热汽温额定。
其基本依据是，两个工况下，中压缸实际通流效率不变，由此可以得到漏汽量和中压缸进汽量的比，即漏汽率。试验中，一、二次汽温差别越大，结果越准确可靠。一、二次汽温调节是试验的关键，难度很大，因此，需要经验丰富的运行人员操作。
我们对试验方法进行了研究和改进，适当降低试验负荷，不在额定负荷下完成，试验时调门保持全开。在很大的负荷范围内，只要不使用再热器减温水，漏汽率是不变的。试验中最好不用再热器减温水，锅炉用改变风量的方法调整蒸汽温度。
我们对调节级后温度、中压缸排汽参数等测点的测量进行了误差分析，结果表明，该试验对这些参数的误差比较敏感。因此，除了仪表外，试验对参数稳定的要求很高，至少要达到汽轮机热力试验中对主要参数的稳定要求。
（3）试验中锅炉汽温特性的影响和操作要点
为了客观评价各调门位置的优劣，试验中既需要使有关参数尽量接近设计值，例如一、二次汽温，尽量减少锅炉减温水用量，同时，锅炉调整又必须限制在一定的范围内，特别是风量的调整，目的是在同负荷的不同工况中，尽量使锅炉保持好的运行状态，热效率保持不变。
如果锅炉燃烧器能够摆动或配置再热器烟气挡板，则应当用来作为主要的汽温调节手段。另外，在锅炉燃烧调整工作比较好的机组上进行试验，显然更为合理。
（4）参数修正计算要点
同一负荷下，背压修正可按常规方法进行，再热器压损可以不修正，因为它实际上不可控。各滑压工况下，主汽压力不修正，定压工况下，也不修正，因为调门不在阀点位置，修正肯定会有误差。
三、主要结论
国安#1机试验于2003年5月完成，该机经大修后，性能较好，额定工况热耗8287kJ/kW.h。锅炉燃烧器火嘴可以摆动。限于现场条件，试验仪表几乎全部使用DAS和DEH仪表，只有发电机功率安装了0.1级的试验仪表，给水流量则选择一台变送器，直接读取其输出电流，根据节流件设计计算书得到最终流量。试验结果如表2。结果表明，各负荷点大致都以压力最高的阀点位置运行效益最佳。180MW工况4阀、5阀工况热耗很高是由于使用超量减温水的缘故，对此进行修正后，热耗分别为8648/8688kJ/kW.h，其余工况减温水用量很少，可以忽略。由于调门控制不可能允许在200MW处，由3阀突然转为4阀运行，因此，我们建议的优化方式是200MW以内3阀滑压，200MW以上全部定压运行，这和制造厂建议的4阀-定压方式不一致。上汽的产品通流面积一般比较大，包括调门，这可能是3阀滑压比较经济的原因。
由于最先开启的3个调门都通向下缸，因此，我们建议，根据先下后上，对冲进汽的原则，调整调门的开启顺序，第3个开启的调门应通向上缸。#1机2003年初大修前，过桥漏汽率为7%，大修后仍有3.5%，大大超过设计值1.4%。（表2）为国安#1机试验结果。
试验结果，仍是3阀-定压最佳，优势明显，并在2003年10月投入使用，运行检查表明，机组的能耗确实有所降低。为应对环境温度的变化，在冬季、夏季和春秋两季各使用一条主汽压力-负荷曲线，结果表明，调门位置偏差较小，可以满意。理论上，为准确地使调门位于阀点，可以用测得的真空或排汽温度，对主汽压力-负荷曲线作出实时修正，但比较复杂，还要考虑测点出现故障后的应对。对125MW和引进型300MW的多次试验表明，虽然各负荷下，主汽压力的变化范围很大，但相互之间的实际汽耗差别较小，一般不超过3%，而最优阀点位置和原有方式的汽耗差别还要小得多。因此，为了更准确地实现阀点运行，可以制作最优阀点下，主汽压力和主汽流量的关系曲线，先按主汽压力-负荷曲线粗调，随后根据主汽压力-主汽流量细调，调门当然会更加准确。不过，这要改变目前调门控制的框架结构，难度很大。以上试验，对于热力系统泄漏不严重的西屋引进型300MW汽轮机（上汽6阀型），3阀滑压-定压的调门优化运行方式，具有普遍的意义。对于少数锅炉汽温明显偏低的机组，4阀滑压-定压方式也是良好的选择。