国产600MW 空冷机组.doc

技术论文 武乡和信发电有限公司
国产600MW 空冷机组
单阀/顺序阀(SIN/SEQ)切换浅析

杨 成 李志峰
（武乡和信发电有限公司，山西 武乡 046300）

摘要；根据设备要求机组启动时一般采取全周进汽的单阀运行方式（节流调节），使得转子和定子的温差较小，在变负荷运行时温差影响较小，有利于机组初期各部件的充分膨胀、磨合，机组运行一天后可以进行顺序阀运行（喷嘴调节），本文就武乡和信发电有限公司2X600MW 空冷机组#1机10月8日单阀/顺序阀(SIN/SEQ)切换的操作方法，调阀开启顺序和切换后各参数的比较，以及切换过程中的注意事项进行了解析和总结，以便大家在以后操作中参考．
关键词；单阀 顺序阀 切换
１ 设备概况
武乡和信发电有限公司2X600MW 空冷机组系哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的 NZK600-16.7/538/538 型空冷一次中间再热、三缸四排气、单轴、双背压、凝汽式汽轮 发电机组。每 台机组配有两个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV ）和四个中压调门（IV）。
机组启动运行方式： 定－滑－定运行
周波变化范围： 48.5～50.5Hz
机组额定出力： 600MW
主汽门前蒸汽压力： 16.7MPa
主汽门前蒸汽温度： 538℃
２ 单阀/顺序阀(SIN/SEQ)切换的目的
武乡和信发电有限公司2X600MW 空冷机组具有单阀和顺序阀控制机组的功能，单阀就是四个高调门同步动作完成对机组的控制，顺序阀控制就是四个高调门按照相应的顺序流量曲线完成对机组的控制。
单阀/顺序阀切换的目的是为了提高机组的经济性和快速性，实质是通过喷嘴的节流配汽（单阀控制）和喷嘴配汽（顺序阀控制）的无扰切换，解决变负荷过程中均匀加热与部分负荷经济性的矛盾。单阀方式下，蒸汽通过高压调节阀和喷嘴室，在360°全周进入调节级动叶，调节级叶片加热均匀，有效地改善了调节级叶片的应力分配，使机组可以较快改变负荷；但由于所有调节阀均部分开启，节流损失较大。顺序阀方式则是让调节阀按照预先设定的次序逐个开启和关闭，在一个调节阀完全开启之前，另外的调节阀保持关闭状态，蒸汽以部分进汽的形式通过调节阀和喷嘴室，节流损失大大减小，机组运行的热经济性得以明显改善，但同时对叶片存在产生冲击，容易形成部分应力区，机组负荷改变速度受到限制。因此，冷态启动或低参数下变负荷运行期间，采用单阀方式能够加快机组的热膨胀，减小热应力，延长机组寿命；额定参数下变负荷运行时，机组的热经济性是电厂运行水平的考核目标，采用顺序阀方式能有效地减小节流损失，提高汽机热效率。
对于定压运行带基本负荷的工况，调节阀接近全开状态，这时节流调节和喷嘴调节的差别很小，单阀/顺序阀切换的意义不大。对于滑压运行调峰的变负荷工况，部分负荷对应于部分压力，调节阀也近似于全开状态，这时阀门切换的意义也不大。对于定压运行变负荷工况，在变负荷过程中希望用节流调节改善均热过程，而当均热完成后，又希望用喷嘴调节来改善机组效率，因此这种工况下要求运行方式采用单阀/顺序阀切换来实现两种调节方式的无扰切换。以求得最好的运行工况。
３ 单阀/顺序阀(SIN/SEQ)切换的步骤
机组在冷态、温态启动时要保持单阀控制方式一天，以减少固体粒子腐蚀。运行一天后为有效地减小节流损失，提高汽机热效率，机组应切换为顺序阀控制方式。
３．1 投入主汽压力控制回路的条件
机组单阀/顺序阀(SIN/SEQ)切换时可投入主蒸汽压力回路也可投入功率回路，主蒸汽压力回路的投入和切除以及功率回路的投入和切除，各自的切换是无扰动的，它不会影响负荷的大小。当要投入另外一控制回路时，要先从当前控制回路切除到阀位控制，然后再投入想投入的回路，本次切换由于机组功率测点有一点是坏点，所以切换时投入主蒸汽压力回路。该控制回路以当时负荷的压力设定作为给定值，以实际主汽压力为反馈，通过PI 调节器 控制主汽压力。主蒸汽压力回路投入时必须满足以下条件；
1）主汽压力变送器没有故障
2）主汽级压力在2～16MPa 之间
3）网频波动在50±0.5Hz 范围以内
4）功率闭环未投入
5）阀位限制未动作
6）负荷高限未动作
7）主汽压限制未动作
8）RUNBACK 未发生
9）CCS 方式未投入
10）汽机未跳闸
11） 油开关合闸
12）负荷给定与实际负荷偏差小于20 ％
３．2 投入主汽压力控制回路
点击“主汽压力控制”按钮，打开RCM 操作面板；点击“IN”。 “调节级压力控制”按钮变红，表示调节级压力闭环已投入。
３．3单阀/顺阀开始切换
点击“单阀/顺阀”按钮，打开RCM 操作面板；点击“SEQ”，“单阀/顺阀”按钮闪烁，表示切换正在进行。GV 按照顺序阀曲线开启或关闭。切换完成后，显示窗口状态将显示“顺阀”，阀门已经从单阀切换成顺序阀
３．4退出主汽压力控制回路
点击“调节级压力控制”按钮，打开RCM 操作面板；点击“OUT”。 “调节级压力控制”按钮恢复，表示调节级压力闭环已切除。
GV
3-3
GV
1-1
GV
4-1
GV
2-2
2
1
3 2
4
TV
2
TV
1
喷嘴组
４ 阀门的动作顺序
武乡空冷600MW 汽轮机高压调节阀的顺序阀的开启顺序为GV#2/GV#2→GV#3 →GV#4 即GV#1 和GV#2 同时开启，然后是GV#3、GV#4 最后开启。关闭顺序与此相反。单阀/顺序阀切换时间从上午9时41分开始，上午9时57分结束，切换时间为16分钟；当阀位参考值大于99.9％（阀门全开）或小于0.1% （阀门全关）时，切换瞬间完成。本次切换时机组负荷为525 MW，主气压力为１６.０Mpa，切换前高调门开度为３３%，开始切换后GV#3、GV#4由３３%关至１８%，而后GV#4逐步关至０位，切换后GV#1 和GV#2阀位为１００%，GV#3阀位为３３%，本次切换由于投入压力闭环回路，就是当实际压力与负荷对应的压力值相差大于4%时，切换自动中止；当压力调节精度达到3%以内时，切换又自动恢复，压力波动由１６．０Mpa
降至１５，６３Mpa（对应负荷４９９MW），升到１６．３８Mpa（对应负荷５５７MW），切换完后压力为１５．９５Mpa（对应负荷５１５MW），完全符合规定．

图1 高压调节汽门开启顺序
(从调速器端向发电机方向看)

５　切换后参数比较
机组单阀/顺序阀(SIN/SEQ)切换后，同比全周进汽因部分进汽原因，蒸汽除了在转子调节级叶轮上产生力偶而使转子旋转外，还有一个通过转子中心的力，引起了轴振和瓦温异常变化，如表１所示；机组负荷5２０MW，切换后#２瓦轴振由３２μm降至３０μm，２轴瓦温由7９/６８℃变化至７８/７４℃，#２瓦盖振由４．１５μm降至４．３μm，#１瓦轴振由４８μm降至４４μm ，#1轴瓦温由7１/６８℃变化至６９/７８℃，#１瓦盖振由２０μm降至２２μm，高压缸上下缸温差由３７７/３１６℃增大至３７４/３１０℃，推力瓦工作面温度由４８/４６℃至４９/４７℃。
表　１

瓦温℃
轴振μm
盖振μm
回油温度℃
1瓦
切换后
69.5
78.1
44.76|52.8
22.8
48.8
切换前
71.6
68.6
48.4|51。08
20.83
48.8
2瓦
切换后
78.2
74.4
30.11|28.8
4.3
49.1
切换前
79.8
68.6
32.61|28.77
4.15
49.2
3瓦
切换后
66.6|67.3
67.2|68.1
45.52|37.41
3.7
53.2
切换前
66．2|67.0
67.5|68.4
44.14|36.53
3.15
53.2
4瓦
切换后
69.9|69.3
69.9|70.6
26.85|22.87
4.3
53.7
切换前
69.8|69.2
70.0|70.7
27.23|23.25
4.45
53.6
5瓦
切换后
68.3|68.3
74.0|71.1
52.16|48.9
7.7
54.4
切换前
68.3|68.3
74|71
51.03|50.11
8.01
53.6
6瓦
切换后
73.3|71.5
70.0|72.4
40.51|41.2
6.3
52.7
切换前
73.6|71.5
69.9|72.3
40．13|39.4
6.05
52.7
7瓦
切换后
53.4
25.2|29.6
15.07
54.9
切换前
53.4
27.48|30.18
15.12
54.9
8瓦
切换后
56.0
84.6|73.12
4.0
55.4
切换前
55，7
86.32|73.23
4.6
55.3
9瓦
切换后
48.1
92．32|70.24
3.6
40.1
切换前
48.1
93.85|73.24
5.51
40.0

如表２所示；切换后轴向位移由0.3０mm变至0.３5mm，同时膨胀减小，胀差减小．

表　２

位移1 mm
位移2 mm
位移3 mm
位移4 mm
膨胀左mm
膨胀右mm
高缸胀差mm
低缸胀差mm
切换前
0.30
0.40
0.27
0.27
22.36
23.79
4.63
20.18
切换后
0.35
0.45
0.34
0.31
22.34
23.37
4.46
19.8

６　GV４开启后参数变化

我厂600MW汽轮机调节级的配汽方式示意图如图1所示，机组的原设计顺序阀方案的进汽顺序为“GV１十GV２——GV３——GV４”。阀门在这种配汽方案下，汽流力除产生推动转子旋转的扭矩外，在部分负荷下还将产生很大的附加横向汽流力，这个力在3#、4#、#1阀接近全开而第四阀尚未开启时达到最大，在机组负荷升到600MW左右时，GV４开启，GV４开启后轴振和瓦温变化比较明显；#１瓦轴振由５１μm降至５５μm ，#1轴瓦温由7４/７７℃变化至７７/７５℃，#１瓦盖振由２２μm降至２８μm，，#１瓦轴振由４８μm降至４４μm ，#２轴瓦温由８０/７４℃变化至８３/７２℃，#１瓦轴振由４．６９μm降至４．４５μm，也就是说GV４开启后轴心发生了变化，机组南侧瓦温明显降低，而北侧瓦温明显升高．#1轴瓦的轴振和盖振变化明显．
７　经济效益分析
#1机组顺阀切换前后参数对比
表　３

450MW
500MW
520MW
600MW

切换前
切换后
切换前
切换后
切换前
切换后
切换前
切换后
主气压力MPa
14
14．1
15
15．9
16
1５．７
16．7
16．67
调节压力MPa
8
7．8
9
9．1
10
9．３
11
10．8
高排压力MPa
2．8
2．6
3．1
２．９
3．09
3．01
3．6
3．4
高排温度℃
328
318
330
317
330
317
330
317
蒸汽流量
1370
1306
1521
1492
1581
1552
1813
1796
且随负从上表可以看出切换后调节级压力、高排压力、高排温度、主汽流量都有所降低，而荷降低变化越明显。
高排温度降低提高了高压缸效率，同时再热汽入口温度降低也增加炉膛吸热、降低排烟温度，提高锅炉效率。
８　切换时应注意事项：

1） 阀切换负荷应选择在N=330～550MW为宜；
2） 投入主蒸汽压力回路或功率回路时要确证各测点正确；
3） 各瓦温变化在安全、正常范围内；如有异常应即使切回单阀；
4） 阀切换过程中，机组上下缸的温差均能在正常范围内变化，无明显异常；
５） 机组振动，无论切换点附近或运行过程，实属良好；
６） 机组切换升负荷，或低负荷切至单阀运行，未产生异常变化；
７） 切换时间不宜过久。
9 结束语
武乡和信发电有限公司2X600MW 空冷机组单阀/顺序阀(SIN/SEQ)切换不论是阀门开启顺序、还是切换后各参数的变化都非常合理和稳定，切换非常成功的，在保障了机组安全稳定运行的前提下，为企业创造了巨大的经济效益。
参考文献：
（1） 《启动运行维护部分说明书》，哈尔滨汽轮机厂
（2） 《2х600MW机组运行规程》，武乡和信发电有限公司

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