600MW汽轮机的阀门管理与调节级特性

汽　轮　机　技　术TURBINETECHNOLOGY

Vol.45No.2Apr.2003

600MW汽轮机的阀门管理与调节级特性

王晓峰,高春升

(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,哈尔滨150046)

摘要:DEH调节系统的阀门管理提供了改善调节级特性的空间。选择合适的调节阀重叠度能够提高调节级效率;合理的开启顺序可以减轻轴承载荷。给出了合适的阀门管理参数。关键词:汽轮机;阀门管理;调节级效率;轴承载荷分类号:TK267　　　文献标识码:A　　　文章编号:100125884(2003)0220122202

600MWTurbineValveManagementandGoverningStagePerformance

WANGXiao2feng,GAOChun2sheng

(HarbinTurbineCompanyLimited,Harbin150046,China)Abstract:ValvemanagementinDEHcontrolsystemprovidesthebestpossibleimprovingthegoverningstageperfor2mance.Choosingproperopeninglapvaluebetweengoverningvalvescanimprovegoverningstageefficiency.Changingthesequenceorderofgoverningvalvescandecreasethebearingload.Thearticlerecommendsparametersinvalvemanage2ment.

Keywords:turbine;valvemanagement;governingstageefficiency;bearingload

0　前　言

现代大中型汽轮机都在采用数字电液调节系统(DEH)。DEH系统是基于电子计算机的调节系统,具有多数据采集、复杂的数值计算和逻辑运算及多目标管理功能。阀门管理即是DEH系统的主要功能之一。

阀门管理为控制机组运行状态提供了有效的手段,合适的阀门管理参数能使机组处于最佳的运行状态。本文的目的是研究600MW汽轮机阀门管理与调节级效率及调节级蒸汽对转子的作用力的关系,为选择最佳的阀门管理参数提供参考。

部分进汽;也可以调整调节级动叶的蒸汽弯应力。通过给定合适的阀门重叠度,可以改善调节级效率,提高机组效率。这就是阀门管理的优越性。由此可知,给出合适的阀门管理参数是非常重要的。

2　单阀运行对调节级效率的影响

600MW汽轮机的调节阀运行方式有两种。一种是单阀

1　阀门管理

现代汽轮机基本上都采用喷嘴调节。每一组喷嘴有一

个调节阀门控制。不同的调节阀门开启顺序、开启个数和开度,有不同的通流能力、调节级效率、蒸汽弯应力和调节级蒸汽对转子的作用力,影响机组各工况的效率和强度振动特性。

DEH调节系统一般采用高压抗燃液油动机,油动机能够小型化,使得有可能每一个调节阀配一个油动机。DEH调节系统通过强大的运算功能能够分别控制每一个调节阀。调节阀的开启顺序、每个阀门的开度和阀门之间的重叠度都可以通过DEH来改变设定。由DEH调节系统来分别控制每一个调节阀,这就是阀门管理。通过改变阀门开启顺序,可以调整调节级蒸汽对转子的作用力,进而调整与调节级相邻轴承的载荷,改善轴承的振动特性;可以实现全周进汽或

　收稿日期:2002210220　　　　　

　作者简介:王晓峰(19742),男,助理工程师。

运行,一种是顺序阀运行。单阀运行用于机组投运初期6个

月和启动过程,实现全周进汽,均匀加热,减少热应力,延长机组寿命。顺序阀运行用于正常带负荷,可以提高变工况的效率。

单阀运行方式是4个高压调节阀同步开启,属于节流调节。用单阀方式带负荷,除了全开以外,每个阀门都有节流损失。顺序阀带部分负荷时,只有个别阀门存在节流损失。所以,带部分负荷时,单阀的调节

调节级运行方式及效率级效率比顺序阀低很多,最图1　

多在420MW时低30个百分点(如图1所示),而且机组功率也下降很多(见表1),最多在420MW时低23MW。所以,机组变工况运行时应以顺序阀运行。

3　顺序阀的重叠度对调节级效率的影响

　　喷嘴调节式汽轮机一般有4个或更多个高压调节阀分

第2期

　　表1

王晓峰等:600MW汽轮机的阀门管理与调节级特性

两种运行方式的出力差别

18060.71866000.6375-4404

1661.70.7125600.503-12898

11440.58634200.5761-22969

123　　

第4阀对第3阀是65%。

新汽量t/h

顺序阀

调节级效率功率MW

单　阀

调节级效率功率差kW

4　调节阀开启顺序对轴承载荷的影响

喷嘴调节机组在部分负荷运行时,调节级喷嘴部分进

汽。不同的阀门开启顺序,进汽的部位不同,对机组产生不同的影响。主要影响有两个。一是启动时,进汽的部位不同,汽缸被加热的部位不同,产生的热应力有大有小。但是,600MW级组用单阀启动,全周进汽,没有这个问题。二是部分进汽时,进汽的动叶受到一个汽流产生的切向力和前后压差产生的轴向力,不进汽的动叶就没有这些力。所以,调节级叶轮受到不均衡的切向力和轴向力。这些力通过转子作用到轴承上,对1号和2号轴承的载荷产生较大的影响。不同的开启顺序产生不同的影响。而且机组越大,调节级功率越大,产生的影响越大,不容忽视。下面对图4所示的3种开启顺序进行了计算,图5、图6给出了不同的开启顺序对轴承载荷的影响。别控制各自的喷嘴组。调节阀按一定的顺序和一定的相邻阀门重叠度开启,称之为顺序阀运行方式。调节阀的开启顺序,影响调节级蒸汽对转子的作用力,进而影响与调节级相邻轴承的载荷,也影响调节级蒸汽弯应力的大小。相邻阀门的重叠度会影响某些负荷的调节级效率。

在速度调节系统里,油动机的行程与机组的速度变化成比例。通过凸轮配汽或杠杆配汽,油动机的行程与调节阀的开度和流量有一定关系。而流量和负荷一般是成比例的。即汽轮机转速和负荷成一定的关系。这种关系称之为速度不等率。局部不等率的过大或过小,会使机组对电网频率变化过于迟钝或敏感。所以,希望各种负荷处的局部不等率基本相同。这就要求主蒸汽流量和油动机行程关系曲线的线性度比较好,也就是阀门的重叠度比较大,因而使得阀门节流损失增大,引起调节级效率降低。在DEH调节系统里,电网频率变化时,系统按固定的速度不等率给定负荷变化幅度,直接给定各阀的开度,最终稳定在给定负荷。不存在局部不等率的过大或过小问题。所以,阀门管理机组对阀门开度和负荷关系曲线的线性度要求不高,阀门的重叠度可以整定得比较小,使阀门节流损失较小,提高调节级效率。但是,由于计算得到的阀门开度和负荷关系曲线与实际有所差别。过大的阀门开度斜率会使负荷摆动,系统不稳定。所以,必须使各阀有一个合理的重叠度。本文拟对600MW机组给出合理的重叠度。

经过计算,图2和图3给出了不同重叠度时调节级的效率和流量曲线。重叠度是指两个相邻阀门开度的重叠程度,以相对开度表示。重叠度最小曲线的各阀重叠

图2　流量曲线度为零,它的调节级

效率最高,但流量特性最差,会引起机组在某些负荷不稳定。重叠度最大曲线的流量特性的线性度最好,但调节级效率最低。重叠度适中的曲

图3　效率曲线

线的流量特性的线性

度较好,调节级效率也较高。这一组适中的重叠度是:按开启顺序,第2阀对第1阀是100%,第3阀对第2阀是60%,

图4

600MW机组1号轴

承静载荷7200kg,2号轴承静载荷7439kg。部分负荷时动载荷变化很大。A方案最大载荷17445kg,是静载荷的2.5倍,最小5231

图5　轴承载荷与主汽流量的关系kg,全开时恢复到静载荷。

B方案最小载荷为静载

荷,最大11504kg,主汽流量0～1000t/h为静载荷,其后略有升高,全开时恢复到静载荷。C方案最大载荷23067kg,全开时恢复到静载

图6　轴承载荷与主汽流量的关系

荷,动载荷增加最多,是静载荷的3倍。从1号、2号轴承载荷稳定性来看,本文推荐B方案。

5　小　结

(1)阀门管理参数与调节级效率和轴承动载荷有密切关

系。

(2)顺序阀运行比单阀运行调节级效率高很多,应以顺

序阀作变工况运行。

(3)适当调整调节阀重叠度可以提高调节级效率。

(4)改变调节阀开启顺序可以改变轴承动载荷和振动特性。