汽轮机单顺阀切换分析与研究

汽轮机单顺阀切换分析与研究

何宇光

（黄陵矿业煤矸石发电有限公司陕西黄陵727307）

摘要：本文针对黄陵矿业煤矸石发电公司2*300MW发电机组汽轮机配汽方式进行论述，对单阀和顺序阀运行的优缺点进行了对比，介绍了单顺阀切换的目的。通过对切换前后的各项技术参数进行统计、研究，以解决单顺阀切换过程中存在的问题。

关键词：300MW汽轮机；单阀；顺序阀；切换；振动；温度

黄陵矿业煤矸石发电公司2*300MW发电机组汽轮机由上海汽轮机厂设计制造。汽轮机进汽设有两个高压主汽门和两个中压主汽门、两个中压调门和6个高压调门，正常运行时，高压主汽门、中压主汽门、中压调门保持全开，高压调门调节汽轮机进汽量，调整机组负荷。单阀运行时，6个高压调门同时动作，即同时开大或关小，顺序阀运行时，按照上海汽轮机厂说明书规定，新投产机组在单阀运行六个月后，允许单阀切换为顺序阀运行。

一、单阀/顺序阀

单阀控制，调节方式为节流调节，进汽为全周进汽。该运行方式优点为调节级处金属温度受热均匀，热应力较小，对汽轮机寿命有益；同时，机组响应负荷变化较快，在进行变负荷调峰时，调节级金属温度波动较小。不足之处是，机组在部分负荷运行时，由于所有高压调门都未全开，导致进汽节流，造成节流损失。发电汽耗增大。

顺序阀控制，调节方式为喷嘴调节，进汽为部分进汽。该运行方式优点为，机组在带部分负荷运行时，调门按照DEH逻辑里设定好的阀门开启顺序进行开启，最终阀门状态为，一部分阀门全开或全关，只留一个调门进行调节负荷。这样，进入汽轮机的蒸汽节流少，节流损失较小，发电汽耗减小。缺点是调节级处为部分进汽，调节级处金属温度受热不均匀，热应力较大，对汽轮机寿命不利；同时，在机组负荷变化较频繁时，调节级处运行工况更加恶劣。

我厂在对#2汽轮机进行单顺阀切换时，切换过程历时5min，切换开始前，负荷：245MW，阀门为单阀控制，阀位为：27.5%。负荷投入功率控制，切换开始后，高压调阀按照GV1，2（同时开启）-GV4-GV5-GV6-GV3的顺序进行切换。

GV1和GV2以同样的速率向大开启，GV3逐渐关小至全关，GV4、GV5缓慢开大至全开；随后GV6逐渐关小至全关；最后GV5又关小至30%维持机组负荷在245MW，期间机组负荷最高波动至254MW。最终GV1、GV2、GV4全开，GV3、GV6全关，GV5开度30%调节机组负荷。如图1所示。

二、参数分析

（1）机组轴振的振幅变化

#1轴振X方向由33μm升为75μm，且波动较大，最大值波动至107μm；#1轴振Y方向由37μm升为66μm，且波动较大，最大值波动至100μm。#2轴振X方向由33μm升为53μm，#2轴振Y方向由25μm升为44μm。其它轴振无大的变化。

（2）切换前后其它参数的变化

调节级压力由10.2MPa降为9.7MPa，降幅：0.5MPa；调节级蒸汽温度由501℃降为475℃，降幅：26℃；调节级金属温度由490℃降为477℃，降幅：13℃；高排温度由344℃降为323℃，降幅：21℃；

推力瓦正面中心1、2点，边缘1温度分别升高4℃；轴向位移由-0.42/-0.49mm变为-0.47/-0.51mm，向负方向增大；高压缸温差由2℃增大至6℃；胀差由6.54mm降为6.32mm；主蒸汽流量由794t/h降为764t/h，降幅30t/h；汽耗大约降低0.1kg/KWh。

图1#2机单-顺阀切换阀位开度曲线图

图2#2机阀切换时轴振的变化曲线

1、从阀门/喷嘴组的分布情况来看,机组从单阀控制切为顺阀控制以后,进汽方式从全周进汽变为部分进汽,则调节级的叶片受力发生改变,当在顺阀控制时,某一阀门将要开启时,则调节级所受的应力最大。同时，对于整个机组来讲，在顺阀控制方式下，整个轴系的受汽流激振的可能性变大，可能在某些负荷范围内，某些轴振将会变化较大。

2、由于机组在顺阀控制方式下，高调阀是按一定的先后顺序进行，阀门之间存在一定的重叠度，故在某此负荷下，某个高调门会出现幅度较大的变化，运行当中应加强监视，调整负荷避免阀门大幅波动。

三、结论

1、在单阀切为顺序阀运行后，在机组调峰至低负荷150MW时，由于高排温度较之前单阀运行时降低31℃，因此导致再热汽温偏低。

通过调整主汽压力（适当降低至滑压对应值），高排温度与再热汽温有明显提高。

2、虽然顺序阀运行（喷嘴调节）对汽轮机调节级热应力较单阀运行（节流调节）影响大，但在机组带部分负荷时，对蒸汽节流损失大大减小，数据显示，#2机组发电汽耗较之前降低约0.1kg/KWh，换算为煤耗降低约3.35g/KWh。

结束语

通过对#2机组汽轮机单顺阀进行切换试验,在进行各项数据统计分析后，参数变化均在正常范围内。虽然顺序阀运行（喷嘴调节）对汽轮机调节级热应力较单阀运行（节流调节）影响大，但在机组带部分负荷时，对蒸汽节流损失大大减小，数据显示，#2机组发电汽耗较之前降低约0.1kg/KWh，换算为煤耗降低约3.35g/KWh。因此，在监视并调整好各项运行参数情况下，建议机组在150MW以上负荷并参与调峰时，采用顺序阀进汽方式，提高机组经济性。

参考文献

[1]黄陵矿业煤矸石发电公司《2*300MW汽轮机运行规程》,2014.03.27版本；

[2]《A153型汽轮机说明书》、《汽轮机运行维护说明书》；

[3]《汽轮机运行》.李学忠、孙伟鹏.2014版