超临界350MW供热机组的定滑压曲线试验与优化

超临界 350MW供热机组的定滑压曲线试验与优化

刘莹莹

身份证号： 130825198206040021

（陡河发电厂，河北唐山063028）

摘要：为了适应新形势电力发展的需要，进一步挖掘机组的节能潜力，在分析滑压曲线存在问题的基础上，通过开展阀门特性试验及不同工况下的滑压优化试验，得出基于电负荷及主汽流量的滑压曲线，通过机组滑压曲线优化调整，机组热耗下降，特别是供热期滑压优化效果明显，改善了机组灵活性调峰的经济性，达到了预期效果。

关键词：超临界机组；滑压优化；调峰

0 引言

随着新能源发电的迅猛增长，越来越多的大功率高参数火电机组在满足基本用电负荷的情况下都要参与调峰任务，甚至大功率供热机组也要开始参与调峰，机组长时间处于低负荷或变工况状态时，火电机组的设备特性、控制特性以及最佳运行参数都会发生较大变化，造成汽轮机调节级效率降低，机组煤耗、热耗增大。

对调峰经济性影响的首要考虑因素是运行主汽压力，主汽压力的变化会引起汽轮机内效率和循环效率的改变。本文通过对东汽厂两台350MW超临界供热机组原有的滑压曲线运行中存在的问题进行分析，综合考虑机组调峰、供热及“两个细则”的影响，对定滑压曲线进行优化，实现机组运行的安全性、经济性。

1 机组简介

××电厂两台机组采用东方汽轮机厂制造的350MW一次中间再热超临界抽汽凝汽式汽轮机，锅炉为上海锅炉厂有限公司引进的超临界一次再热、单炉膛四角切圆燃烧直流炉。该电厂两台机组分别于2019年、2020年投产运行，DEH系统采用东方汽轮机厂开发和生产的DEH数字电液控制系统，机组采用复合滑压运行方式即定-滑-定运行方式，负荷低于30%时定压运行，负荷在30%～90%范围内滑压运行，负荷高于90%时定压运行。配有1套高压主汽调节阀，布置在汽机前方运行层下面，高压主汽调节阀由2个主汽阀和4个调节阀组成，4个调节阀共用一个阀壳，两个主汽阀出口与调节阀壳相连，布置紧凑。4个调节阀分别控制高压内缸里相对应的4组喷嘴，调节阀分别由各自独立油动机控制，实现机组的配汽要求。

2 系统滑压曲线介绍及存在问题

××电厂滑压设定是根据机组负荷变化而变化的，这种运行方式能够提高机组变工况运行时的热经济性，减小进汽部分的温差和负荷变化时的温度变化，因而降低机组的低周热疲劳损失，厂家给定的滑压曲线如图一所示。

图一

考虑到汽轮机制造厂给出的滑压控制曲线是根据汽轮机设计资料计算提供的，设置进入机组协调控制系统中，作为机、炉参数匹配运行控制的依据。然而，汽轮机制造厂给出的滑压运行控制曲线毕竟是依据机组设备的设计特性而做出的，未考虑现实因素对机组的影响情况，当机组实际运行效率、高压调门工作特性以及机组运行参数、热力系统运行条件发生变化时，例如不同季节循环水温度不同、运行环境不同、设备老化、煤质变化等问题，必然会对机组的滑压控制曲线产生相应的影响。因此仅仅依靠厂家提供的最优初压曲线难以保证机组在最佳状态下运行，也无法满足现场的实际需要，对原有滑压曲线进行优化就具有非常重要的意义。

机组正常运行期间，DEH高压调门的动作质量会直接影响火电机组运行的安全性和可靠性，正确的高压调门流量特性曲线和阀门重叠度曲线，是提高机组AGC品质、一次调频动作质量的关键因素之一。出厂时预设的高压阀门流量特性曲线由于阀门在加工、安装过程中存在的误差以及就地设备工况点漂移等原因，在实际中会发生高压调门流量特性和重叠度偏离设计值的现象，严重时会导致一次调频质量和AGC品质下降。因此，需要通过试验手段对高压调门特性进行优化。

华北区域电网出台的“两个细则”对机组运行的快速性和稳定性提出了更严格的要求，即希望火电机组的负荷相应速度能提高到额定负荷的3%/min至5%/min，使其能够满足自动发电控制对负荷变化速率的要求，提升机组调峰过程中的灵活性。因此滑压曲线仅仅考虑经济性是远远不够的，应综合考虑机组运行的安全性、经济性和快速性。

3 机组滑压优化分析

3.1 开展阀门流量特性试验，对参数进行优化调整提高发电机组的调节性能和控制品质。

以往汽机阀门流量特性曲线试验与汽机滑压优化试验常常是分开的。汽轮机出厂时预设的高压阀门流量特性曲线由于加工、安装以及就地设备工况点漂移等原因，在实际中会发生高压调门流量特性曲线和重叠度曲线偏离设计值的现象，严重时甚至导致一次调频和AGC品质下降。此时做汽轮机滑压优化试验必然得不到期望的效果。因此，在做汽轮机滑压优化前，应先进行汽轮机阀门特性试验，得到正确的高压调门流量特性曲线和阀门重叠度曲线后，再进行汽轮机滑压优化试验，这样才能得到最佳滑压曲线，图二为通过试验得出的阀门特性曲线。

图二

3.2 开展滑压运行优化试验，寻找机组最佳滑压运行曲线。

机组退出AGC方式，退出DEH侧的一次调频功能，背压维持稳定，试验负荷变动范围为50%-100%，期间保持凝结水流量稳定，凝结水调整门切手动控制，机组运行稳定，处于顺序阀控制方式，分别进行纯凝及供热期滑压试验。以50%负荷工况点为例，说明一下在每一负荷下的实际变主汽压的操作过程，其余工况情况类似。首先投入定压控制方式，调整主汽压力至厂家给定滑压值，在现有滑压值的基础上，主蒸汽压力上、下各变化两次，变化量分别为±0.5MPa及±1.5MPa，达到上述条件后，在相应压力值下保持稳定运行30min。对各相应工况试验实测数据进行处理，计算试验热耗率、汽缸内效率，并依据厂家提供的修正曲线对试验数据进行修正，修正后的滑压曲线如图三。

图三

如图所示，当机组负荷指令高于307.113MW运行时，按照额定压力运行较为经济，机组负荷指令介于175MW和307.113MW之间时，采用滑压运行较为经济，当机组负荷低于175MW时，采用定压运行，采用优化后的定滑压曲线能够使机组实际运行经济性提高，且能兼顾机组升降负荷速率及主蒸汽压力变化速率的要求，提高机组AGC品质及一次调频动作质量。

3.3 优化冬季供热期定滑压曲线。

相比于纯凝工况，在相同发电负荷时，机组供热工况下主蒸汽流量明显高于纯凝工况，此时以负荷指令为基准的机组定、滑压运行曲线将偏离最优主蒸汽压力运行工况，经济性会大幅下降，甚至在某些负荷点可能会出现抽汽量不能满足供热需求。因此，××电厂进一步开展了供热期滑压曲线优化。

结合滑压运行对高压缸效率、循环效率、给水泵耗功分析，可知这三个指标的变化与输出功率并没有直接关系，而与主蒸汽流量有直接关系，因此采用主蒸汽流量为自变量，开展供热期滑压优化工作，试验过程如下：

选定某一主蒸汽流量

设定不同主蒸汽压力值

计算不同主汽压的热耗

主汽压-热耗曲线拟合

最优主汽压

行 程

形成滑压优化曲线

经过试验得出的供热期滑压曲线如图四：

图四

4 机组滑压优化应用及效果分析

根据滑压试验情况，××电厂在供热期采用以主蒸汽流量为自变量的滑压曲线，在非供热期采用以机组负荷为自变量的滑压曲线。如图三、图四的定滑压曲线均为额定排汽压力下的定滑压曲线，由于机组排汽压力随着环境及机组运行状态的改变而随时在变化，因此实际应用时最佳主蒸汽压力按厂家给定的排汽压力对功率的修正关系曲线进行修正。最终滑压优化后热耗率对比情况如图五。

图五

如图五所示，滑压优化后的汽轮机热耗率较之前运行方式下有不同程度的降低，在100%额定负荷下，运行优化后的热耗率与优化前持平，随着负荷的降低，运行优化的效果逐步显现，热耗率较优化前下降2.3—44.8kJ/kWh，整体而言，负荷越低优化效果越明显。

以负荷指令为基准的机组定滑压曲线具有AGC调节性能好、控制逻辑提前性好的特点，因此在非供热期采用该定滑压曲线，较优化前两个细则KP值有所上升。

5 结语

通过开展阀门特性试验及不同工况下的滑压优化试验，得出基于电负荷及主汽流量的滑压曲线。与原设计滑压曲线相比，新滑压运行方式在机组变负荷运行时，机组热耗明显降低，以负荷指令为基准的机组定滑压曲线，提高了机组AGC品质、一次调频动作质量，供热期滑压曲线解决了原滑压曲线主汽压力偏低影响经济性下降的问题。新滑压曲线应用后，对于机组在新的电力形势下的节能降耗具有很大的实际意义。

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