600mw机组调峰运行的经济性及安全性分析

600mw机组调峰运行的经济性及安全性分析

0机组调峰运行中的问题目前，600mw机组逐渐进入中国的大、中、小水库。随着国内电网装置的增多和峰谷差的增大，传统的负荷汽轮站必须参与峰补偿的运行。在某些情况下，当调峰运行时，一些机组的负荷仅为50%，甚至更低。由于,国内及早期引进的许多汽轮机在设计时并没有考虑深度调峰的要求,机组在调峰运行时经济及安全性的问题都开始逐渐显露出来。如:聊城电厂600MW机组,在投产以来一直存在调节阀无法切顺序阀运行问题,对机组的效率影响较大。造成这个问题的原因很多,一些文献也从不同角度展开了相关的研究[6,7,8,9,10,11,12,13,14],如文献中根据现有汽轮机运行中出现的实际问题,对调节级不平衡汽流力和轴承静、动特性进行了理论计算,发现了汽轮机配汽方式对瓦温、瓦振、轴心位置等的影响机理,阐明了汽轮机配汽方式对轴系安全性的影响,并提出了汽轮机配汽的综合优化设计方法,实际应用效果非常显著。因此,为了保证机组能够长期安全高效的运行,本文针对某电厂的几台600MW机组的运行状况进行实际调研,从经济性和安全性两个角度作深入分析,不仅针对机组节能优化潜力提出相应的优化方案,并且能够发现并在最大程度上消除机组实际运行中存在的安全隐患问题,以期对电厂机组的安全高效运行起到积极的作用。1机组运行状况分析由于电厂中的几台机组为两个类型的机组,因此,调研中在两个类型的机组中各选取一台具有代表性的机组,对其实际运行数据进行采集后,再基于采集的数据分类对机组的运行状况做对比分析,具体分析如下。1.1喷嘴调节方式设置不合理如图1和图2所示,分别为第一种型号机组的负荷趋势图和高调门开度与实际流量的关系图,从图中可以看出,机组负荷变化时高调门GV1、高调门GV2同时开启,接下来高调门GV4开启,最后高调门GV3开启,已经是喷嘴调节方式了。但是,调门的重叠度设置不合理,尤其是第四阀,开启的重叠度过大,导致在重叠区域的这部分负荷点处经济性比较差,在这一区域的负荷点上有一定的节能优化潜力。如图3和图4所示,为第二种型号机组的负荷趋势图和高调门开度与实际流量的关系图,从图中可以看出,机组负荷变化时高调门GV1、GV2、GV3同时开启,接下来再将高调门GV4开启,在低负荷运行时,是一种三阀节流的调节方式,具有较大的节流损失,节能优化潜力比较大。1.2优化方案的确定通过以上对机组配汽方式的讨论分析,根据文献提供的思路,建议采取以下的配汽优化方案,提高机组的经济性。对于第一种类型的机组,优化方案比较简单:合理设置调门开启的重叠度,尤其是对于第四阀开启时的重叠度设置的小一些,减小机组运行到这一负荷段时的节流损失,提高机组在这一运行区域的经济性。对于第二种类型的机组,应当将三阀节流调节改成两阀节流调节,即机组在负荷时先开启两个调门,接着再开启第三个调门,最后再开启第四个调门,以提高机组的在低负荷处的经济性。2基于主机的安全分析2.1两种机组的运行对比如图5-图8所示,为第一种类型机组的运行趋势图。从图5和图6中可以看出,机组一的阀门波动比较严重并且主汽压波动的也比较严重,对机组的安全稳定运行产生影响。从图7和图8中可以看出,机组前两瓦瓦温较高,对机组安全运行产生一定的影响;但瓦振比较正常。如图9和图10所示,为第一种类型机组的瓦温和瓦振与流量的关系图。从图9和图10中可以看出,机组顺序阀运行时,低负荷区的瓦温、轴振与高负荷区运行时相比有所增加,并且前两瓦的瓦温最大增加十几摄氏度高达88℃左右。上述事实表明,此型机组在顺序阀运行时,调门开启顺序等存在不合理因素和安全隐患。如图11-图14所示,为第二种类型机组的运行趋势图。从图11和图12中可以看出,机组的调门和主汽压存在一定的波动性,但不是很严重的。从图13和图14中可以看出,在整个负荷变化过程中,机组瓦温值和振动值均在安全范围内。如图15和图16所示,为第二种类型机组的瓦温和瓦振与流量的关系图。从图中可以看出,高负荷区瓦温、轴振有所增加;结合图13和图14可进一步发现,随着主汽压升高,瓦温、轴振也有所增加。但在整个过程中,机组瓦温、轴振始终保持在安全范围内。因此,此型机组在顺序阀运行时,调门开启顺序等也存在不合理因素和安全隐患。2.2第三阀组织调门开启叠度通过以上对机组配汽方式的讨论分析,根据文献提供的思路,建议采取以下的配汽优化方案,以解决机组的安全性问题。对于机组一来说,虽然已是顺序阀运行经济性较高,但是机组高调门的开启顺序不同时,对机组#1、#2号轴承所产生的附加汽流力载荷是不同的。为了使机组#1、#2号轴承的瓦温和振动保持良好状态,需要根据机组#1、#2号轴承的承载情况,设计合适的调门开启顺序,保证瓦温和振动与单阀运行时相当并能够始终保持在一个较低范围内。因此,需要选择合适的调门开启顺序。同时,文献中指出,当阀门开启的重叠度偏小,流量难于控制;而当重叠度偏大,会致使两个阀门开启重叠部分的流量增长过快,因而使静特性曲线在该区段的局部不等率变得过小,致使汽轮机在该工况下运行时会出现不稳定现象;同时,虽然重叠度过大,会使流量特性曲线保持较好的线性度,但这同时也会使机组的效率降低。如图2所示,机组一在第三阀开启时重叠度过小,这就使得流量难于控制引发调门和主汽压高频波动性;如图4所示,可以看出,目前#4号调门开启的重叠度设置过小。高调门GV1、GV2、GV3已接近完全开启时,高调门GV4才开始开启,当机组运行在这一调门开启的重叠区域附近时,将导致高调门GV1、GV2、GV3在60%～100%之间大幅摆动,这对三个高调门的工作将产生不利影响。因此,需要选择合适的开启顺序和重叠度。3开启条件的科学合理本文针对电厂的几台600MW机组的运行状况进行实际调研,从经济性和安全性两个角度作深入分析。针对机组自身的实际运行状况,兼顾机组的经济和安全两大重要因素,提出相应的配汽优化方案:重新设计调门的开启规律,选择合理的调门开启顺序和开启重叠度。以期,能够在消除机组实际运行中存在的安全隐患问题的同时,最大程度的提高机组经济性,以对整个电厂的安全高效运行起到积极的作用。同时,调查显示600MW机组今后在全国各大电厂中所占比重会越来越大,因此,600MW机组的运行状况的好坏就会关系到整个电厂的运行状况的好与坏。并且,由于60