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1、目 录1 前言12 600MW汽轮机基本情况介绍13 600MW汽轮机流量特性方面存在的问题64 流量特性试验方法85 应用实例116 结论与展望21摘 要 介绍了浙江省内600MW汽轮机组的基本情况，总结了它们在流量特性方面存在的问题，主要包括：配汽方式切换时参数波动大、高压调节汽门在“阀点”处大幅晃动、正常运行时协调响应能力差、机组一次调频能力不稳定以及配汽方式改变时无法准确设定其流量分配函数；形成了600MW汽轮机组的流量特性试验方法，并在多台不同型式的机组上进行了成功实践，结果表明，通过系统流量特性试验，可有效提高600MW等级汽轮机组的控制、经济与安全性能，该方法可进一步推广应用；最
2、后对该专题研究中发现的几个值得深入研究的问题进行了总结与展望。关键词 600MW 汽轮机 流量特性 试验方法 专题研究报告 1 前言目前，在浙江省甚至全国的范围内，600MW汽轮机组已成为主力机组，其控制性能的好坏对机组甚至电网运行的可控性与安全性有很大的影响。早期投产的600MW汽轮机组有的已经经历了若干次检修，由于老化、磨损、甚至改造的原因，汽轮机汽门与汽缸通流部分的物理状况均可能会发生很大变化，这必然会造成其流量特性的改变。由于整台火电机组可控参数较多，汽轮机流量特性改变较小时，其它参数的调整可以弥补汽轮机流量特性改变而带来的控制偏差，因此它一般不易被查觉；但当汽轮机设备结构尺寸改变严重
3、或流量控制方式发生改变时，其流量特性对控制性能的影响是显而易见的。汽轮机的控制是通过一组能反映其流量特性的函数来实现的，这组控制函数与汽轮机真实流量特性吻合的程度决定着控制品质的好坏。一般情况下，汽轮机生产厂家会根据汽轮机原始设计数据提供一个能反映汽轮机流量特性的计算或试验结果，它通常由一组数据或几条曲线组成，其来源或者是纯理论计算结果、或者是单体设备（如单个汽门）的试验结果、或者是其它同类型机组的经验数据，这些数据一般只能反映出新机组流量特性的理论值，与汽轮机实际流量特性往往有一定偏差，特别是出现设备改造或控制方式改变时，原反映汽轮机流量特性的参数则完全不再适用，需要重新整定。这就需要寻求一
4、种方法，能达到上述目的，为此我们开展了“600MW汽轮机流量特性试验方法”专题研究。2 600MW汽轮机基本情况介绍浙江省内多数600MW汽轮机从参数上可分为亚临界与超临界两种类型，从生产厂家上可分为上海汽轮机厂、东方汽轮机厂、哈尔滨汽轮机厂、日本东芝和法国阿尔斯通等，其中以上海汽轮机厂与东方汽轮机厂的设置最为典型。同一厂家生产的600MW亚临界与超临界机型主体结构上基本相同，哈尔滨汽轮机厂设备与上海汽轮机厂设置类似，日本东芝设备与东方汽轮机厂设置相近。这些汽轮机均采用数字电液控制系统（DEH）进行控制，以数字计算机作为控制器，电液转换机构、高压抗燃油供油系统（EH）和油动机作为执行器，实现对
5、汽轮机的控制。同一型式的汽轮机可由不同的DEH系统均进行控制，结果是一致的，但不同的DEH系统实现其控制目标的途径是不相同的。2.1 上海汽轮机厂600MW亚临界汽轮机简介上海汽轮机厂生产的600MW亚临界汽轮机为一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机，具体型号为N600-16.7/538/538。汽轮机本体通流部分由高、中、低压三部分组成，高压缸由调节级和11级压力级组成，中压缸为29级，低压缸为双流47级，共计58级。汽轮机主轴由高压转子、中压转子和两根低压转子组成，各转子间用刚性联轴器连接，每个联轴器由两个各自与转子整体制成的法兰组成，用螺栓刚性地连接在一起。在两根低压转子之间设有
6、一中间轴，中间轴两端为整锻联轴器，如图1所示。汽轮机进汽采用喷嘴调节，共有四组高压缸进汽喷嘴，分归四个高压调门（GV）控制，这四个高压调节汽门分成两组，每组由一个高压主汽门（TV）控制，如图2所示。来自锅炉的新蒸汽首先通过两个高压主汽门，然后流入高压调节汽门。这些蒸汽分别通过四根导管连接汽缸上半部和下半部的进汽套管，每根套管通过滑动接头与一喷嘴室连接。蒸汽通过高压缸膨胀作功后，从外缸下部的两个排汽口排出，汇成一路后流到锅炉再热器，再热后的蒸汽分别通过两只中压主汽门（RSV）和四只中压调门（IV）回到中压缸，中压调门出口通过滑动头与中压的进汽室相连，蒸汽流经中压通流部分膨胀作功后，从两端向上的排
7、汽口排出，再经两根中、低压联通管进入低压缸。两个低压缸都为反动式双流结构，蒸汽在通流部分的中部进入，并流向两端的排汽口，最后进入凝汽器。图l 上海汽轮机厂600MW汽轮机轴系布置图图2 上海汽轮机厂600MW汽轮机高压调门布置图2.2 东方汽轮机厂600MW亚临界汽轮机简介东方汽轮机厂生产的600MW亚临界汽轮机为冲动式、中间再热式、高中压合缸、三缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，型号为N600-16.7/538/538-1。该机组由东方汽轮机厂按日本日立公司提供的技术制造。汽轮机本体通流部分由一个高中压缸和两个双流低压缸组成。汽轮机主轴分为三段，以刚性联轴节相连，形成整体的通流转子，低压转子同样
8、通过刚性联轴节与发电机相联。汽轮机进汽采用喷嘴调节，共有四组高压缸进汽喷嘴，分归四个调速汽门控制。汽轮机共有热力级21级（结构级为42级）。高压缸调节级叶片采用单列冲动式，高、中、低压缸叶片全部采用冲动式，其中高压缸为9级（包括调节级）、中压缸为5级、低压缸为47级。来自锅炉的新蒸汽首先通过两个高压主汽门，然后流入调门。这些蒸汽分别通过四根导管将汽缸上半部和下半部的进汽套管与喷嘴室连接。蒸汽通过高压缸膨胀作功后，从外缸的排汽口流到锅炉再热器，再热后的蒸汽通过两只中压主汽门至中压调门回到中压缸。中压调门出口与中压缸的进汽室相连，蒸汽流经中压通流部分膨胀作功，再经联通管进入低压缸，蒸汽在通流部分的
9、中央进入，并流向两端的排汽口，进入凝汽器。该型式汽轮机总体布置如图3所示。图3 东方汽轮机厂600MW汽轮机总体布置图图4 东方汽轮机厂600MW汽轮机高压调门布置示意图汽机共有十只汽阀：左右两只高压主汽阀（TV），四只高压调节汽门（GV），左右两只中压主汽阀（RSV），及中压调节汽门（IV）。四只高压调节汽门共用一个调门室，中间互联互通，从机头向发电机侧看，每个汽门相对应的喷咀组布置方式如图4所示。中压主汽阀和中压调节汽门设置在同一阀体内，组成中压联合汽门（CRV）。每只汽阀都有各自独立的控制装置，即各由一个油动机控制，油动机用油压作用开启和弹簧作用关闭。2.3 DEH系统实现其控制目标的两
10、种典型途径首先说明的是，这里讨论的DEH系统实现其控制目标的途径是指DEH系统将接收到的流量指令转化与分配给每个调节汽门的方法或过程。就上述不同型式的汽轮机而言，尽管所使用的DEH系统有多种，但实现其控制目标的途径主要有两种典型方式。2.3.1 典型方式一：直接分配所谓直接分配是指DEH接收到的流量指令没有经过中间环节，直接由反映汽门流量特性的函数转化为每个调节汽门的开度指令，如图5所示。图5 DEH系统中各汽门开度指令形成方式一示意图这种方式的特点是简单、方便，缺点是物理意义不明确，不便于控制策略的制定者对其控制过程的理解。2.3.2 典型方式二：间接分配所谓间接分配是指DEH接收到的流量指
11、令经过若干中间环节后才转化为每个调节汽门的开度指令，如图6所示。图6 DEH系统中各汽门开度指令形成方式二示意图这种方式的特点是各转化环节物理意义明确，只要分别确定每一个环节的转化函数，串联起来，就可以最终将DEH接收到的流量指令合理分配到每个汽门，缺点是转化环节复杂，每个转化函数需要专门试验进行确定。 表1是目前浙江省内每台600MW汽轮机DEH系统实现其控制目标的途径的统计情况。表1 600MW汽轮机DEH系统使用情况电厂名称机组编号汽轮机厂家参数等级DEH厂家实现途径嘉兴发电厂#3/#4东方汽轮机厂亚临界日本日立直接方式嘉兴发电厂#5/#6上海汽轮机厂亚临界GE新华间接方式兰溪发电厂#1
12、/#2/#3/#4东方汽轮机厂超临界日本日立直接方式北仑发电厂#1日本东芝亚临界GE新华间接方式北仑发电厂#2阿尔斯通亚临界GE新华间接方式北仑发电厂#3/#4/#5日本东芝亚临界日本东芝直接方式乌沙山发电厂#1/#2/#3/#4哈尔滨汽轮机厂超临界FOXBORO间接方式宁海发电厂#1/#2/#3/#4上海汽轮机厂亚临界西门子间接方式乐清发电厂#1/#2上海汽轮机厂超临界ABB直接方式3 600MW汽轮机流量特性方面存在的问题在本专题研究开展之前，浙江省内600MW机组没有进行过专门的流量特性试验，所有机组DEH中流量指令的分配函数均是由汽轮机厂家、DEH厂家提供，或者采用同类型机组的数据，当
13、机组的流量指令的分配函数与汽轮机实际流量特性相差甚远时，一系列的问题就会暴露出来，主要有以下几个方面。3.1 配汽方式切换时参数波动大多数汽轮机一般都设计有单阀配汽与顺序阀配汽两种运行方式，两者之前可以在线切换。配汽方式切换时，参数波动几乎是每台汽轮机都会出现的现象，主要表现为机组负荷与主蒸汽压力的波动，有的机组在进行配汽方式切换时参数波动很大，图7为某电厂600MW机组顺序阀向单阀切换时的参数波动，其中负荷由切换前的452.5MW降低到切换完成后的396.9MW，切换过程中一度甚至降低到383.2MW，最大降低幅度达到了69.3MW，主蒸汽压力大幅度上升，切换前后上升0.85MPa，如此大的
14、参数变化无疑会对机组稳定运行造成很大影响。图7配汽方式切换过程中参数的波动3.2 高压调节汽门在“阀点”处大幅晃动对于采用部分进汽方式运行的汽轮机，“阀点”指先期开启的汽门基本全开而后期开启的汽门将开未开的这种阀位状态，但一般情况下“阀点”泛指前后两个汽门开度存在重叠区的这种阀位状态。高压调节汽门在“阀点”处晃动主要表现为在机组负荷指令与主蒸汽压力不变的情况下，机组负荷因外界扰动产生很小变化时，某只高压调节汽门开度在某一位置出现大幅度晃动。“阀点”处汽门开度晃动问题很常见，通常晃动幅度15%左右。图8就是某600MW汽轮机在顺序阀方式运行时出现的现象，其#2高压调节汽门在负荷几乎不动的情况下，
15、开度晃动幅度达到40%之多，这种晃动是会造成油动机活塞等部件过度磨损，易发生泄漏，交变的作用力会使汽门位置反馈装置（LVDT）连接机构断裂，造成调节系统故障、甚至停机。图8 高压调节汽门在阀点处的晃动3.3 正常运行时协调响应能力差汽轮机机组协调运行响应能力主要表现为机组的负荷响应能力与主蒸汽压力响应能力。如果机组的流量分配函数与其流量特性严重不符，负荷按一定速率变化时，主蒸汽压力的实际变化常常严重超前或滞后于其设定值的变化，这种异步变化严重时会导致机组超压，尤其是当机组变负荷速度较快时，这严重制约了机组的AGC响应能力。某电厂600MW超临界机组在顺序阀投运时出现了负荷响应速度下降、汽压超调
16、的现象；某电厂600MW亚临界机组在顺序阀试投运期间也呈出现过机组在高负荷期间主蒸汽大幅度超压现象，在机组负荷从600MW按正常速率减到550MW时，主蒸汽压力从16.7MPa快速上升到17.8MPa，机组安全稳定运行受到威胁。3.4 机组一次调频能力不稳定电网中的汽轮机一般都需要具有相应的一次调频能力，每台机组的一次调频能力共同决定电网的一次调频能力，而电网的一次调频能力的大小则是电网是否具有良好稳定性的一个重要影响因素。从汽轮机角度来说，影响机组一次调频能力的主要因素有两个，一个是其运行参数，特别是主蒸汽压力；另一个就是流量分配函数。采取滑压运行方式的机组，其主蒸汽压力会随着负荷的降低而下
17、降，这会导致其一次调频能力下降。如果其流量分配函数与其流量特性不符，这就会造成机组一次调频能力在整个负荷段分配不均匀，有的负荷段能力大，而有的负荷段能力弱，而且在顺序阀与单阀方式下一次调频能力也会有差别。单台机组如此，则整个电网的一次调频能力实际上就处于一种不可控的状态。3.5 配汽方式改变时无法准确设定其流量分配函数汽轮机出厂时一般都会有固定的配汽方式，但随着运行水平与技术的提高，新的配汽方式会出现，这些配汽方式往往可以获得更好的经济性，比如东方汽轮机厂生产的600MW汽轮机只有一种配汽方式（混合配汽），在低负荷下，这种配汽方式比纯粹的顺序阀配汽方式经济性要低，使用该机型的电厂可能会设法将其
18、改造成顺序阀配汽方式。要实现这一改造，首先就要获得顺序阀方式下的流量特性，由此计算出新的流量分配函数。4 流量特性试验方法与125MW、200MW与300MW等级机组相比，600MW等级机组容量显著增加，超临界机组的参数也大幅度提高，原有的流量特性试验方法与计算原理部分已不再适用，具体表现为以下两点：一、使用调节级压力与温度参数表征汽轮机流量的方法对于超临界机组来说计算误差明显偏大；二、由于单个高压调门通流能力的增加，使其在试验状态下无法达到临界状态，流量分配函数计算所需要的一些关键特征参数无法准确获得。因此，必须采用新的方法来解决上述问题。经过研究，上述两个问题均得到有效解决，具体方法为，一
19、、在汽轮机流量表征函数表达式中引入比容这一参数，使其流量计算精度显著提高；二、使用改造型弗留格尔公式，获得单个高压调门临界状态下的特性参数，由此逐一确定流量分配函数中的各个特征值，从而可以完全确定与流量特性一致的流量分配函数。经过多次实践，形成了一套600MW汽轮机流量特性的现场试验方法，以某电厂运行的上海汽轮机厂生产的600MW亚临界汽轮机为例，来说明这一方法。4.1 流量特性试验内容汽轮机流量特性试验主要内容如下：（1）单阀方式下的流量特性试验；（2）顺序阀方式下的流量特性试验；（3）配汽曲线的计算与仿真；（4）配汽曲线修改后配汽方式切换与负荷变动试验；4.2 试验条件600MW汽轮机流量
20、特性试验要在以下条件满足的情况下进行：（1）顺序阀方式与单阀方式下，机组负荷均可在300MW与600MW之间连续变动，机组振动与轴承温度变化在允许范围内，其它主要参数均无异常；（2）机组AGC与协调撤出，DCS侧与DEH侧一次调频回路撤出，汽轮机遥控方式撤出，机组滑压控制回路撤出，DCS侧其它机、炉主要自动回路投入；（3）机组无其它试验同时进行，机组主要参数运行正常；（4）试验期间煤种稳定，要求接近设计煤种；（5）机组高、低压加热器正常投入，真空系统正常；（6）两台汽泵投入运行，电泵撤出；（7）试验期间尽量避免使用再热器减温水；（8）如有对外供热，试验期间应停止；（9）汽轮机各汽门静态试验合格
21、，DEH控制逻辑符合试验要求；（10）主要测点变送器、测量通道校验合格，这些测点包括：发电机功率、主蒸汽压力与温度、各高压调节汽门后压力、调节级压力与温度、各调节汽门开度指令与反馈信号、主机真空等；（11）在试验过程由运行人员专人操作，同时运行人员应注意观察主汽温、主汽压、振动、轴位移、偏心、差胀、总胀、汽包水位等参数，上述测点应准确无误；（12）汽轮机汽门设计数据可得到，主要包括各汽门布置、直径、调节级喷咀数量、通流面积等设置数据；（13）试验数据可由电子表格形式取出。4.3 流量特性试验步骤4.3.1顺序阀方式下流量特性试验（1）在顺序阀方式下，机组达到额定负荷；（2）确认4.2中所述各项
22、试验条件均被满足；（3）降低主蒸汽压力，在额定负荷下，使各高压调门达到全开状态，记录此时的主蒸汽参数，并在此后的整个试验过程中保持不变；蒸汽工况调整由锅炉控制系统完成；（4）在DEH中修改重迭度函数，去除顺序阀方式下的重迭度；（5）运行人员按每次1%的幅度手动减小汽轮机流量指令设定值，指令更新速度不大于1次/30s；当处于阀点位置时，指令更新每次为0.2%；每次更新指令前记录各相关运行数据，机组各高压调节汽门应按既定次序动作； （6）上述过程中，在“两个阀全开、两个阀全关”、“三个阀全开、一个阀全关”时，应调整主蒸汽压力与温度准确达到要求值，并稳定运行3分钟左右；（7）负荷降到250MW时，该
23、试验结束，维持机组目前的运行状态，准备下一阶段试验。4.3.2单阀方式下流量特性试验该试验在4.3.1试验结束后进行，试验时设备的初始状态为4.3.1试验结束时的状态。（1）确认4.2中所述各项试验条件均被满足；（2）将机组由顺序阀方式切换到单阀方式运行，并注意汽轮机轴承温度与振动的变化；（3）将机组负荷维持在250MW，并调整主蒸汽压力与温度和4.3.1试验过程中一致；（4）运行人员按每次1%的幅度手动增加汽轮机流量指令设定值，指令更新速度不大于1次/30s；当处于阀点位置时，指令更新每次为0.2%；每次更新指令前记录各相关运行数据；机组各高压调节汽门应按既定曲线动作；（5）在四个高压调节汽
24、门均全开的状态下，调整配汽曲线，恢复顺序阀方式下的各汽门开启重迭度的设置；（6）该试验结束，机组恢复正常运行状态。4.4 配汽曲线的计算与仿真该部分内容属于试验后数据处理部分，主要是计算得到能准确反映目前汽轮机流量特性的流量分配函数，从而得到其单阀方式与顺序阀方式下的配汽曲线。4.5 配汽曲线修改后配汽方式切换与负荷变动试验该试验在配汽曲线计算与仿真完成后进行，其目的是验证新的配汽曲线的准确性。具体步骤如下：（1）机组AGC撤出，协调投入，一次调频回路撤出，汽轮机单阀方式运行，机组滑压控制回路投入，其它主要自动回路投入；（2）降低主蒸汽压力，在额定负荷下，使各高压调节汽门达到全开状态；（3）将
25、新的配汽曲线写入DEH组态中，并检查确认正确无误后下装；（4）恢复机组的主蒸汽压力到正常值；（5）在单阀方式下，按正常速度降负荷到250MW，检查机组各主要参数是否正常；确认机组运行正常后，按正常速度升负荷到600MW，检查机组各主要参数是否正常；（6）在升、降负荷过程中，选取几个负荷点，进行顺序阀与单阀配汽方式的切换试验；（7）根据试验结果，评估新的配汽曲线的准确性，如有必要，进行重新修正与调整。5 应用实例5.1 乐清发电厂#2机组流量特性试验乐清发电厂#2机组汽轮机型号为N60024.2/566/566，是由上海汽轮机有限公司生产制造的600MW、超临界、一次中间再热式、高中压合缸、三缸
26、四排汽、单轴、反动凝汽式汽轮机，DEH系统由ABB公司提供。该机组投产后，上海汽轮机厂提供的配汽曲线在使用中发现与机组实际流量特性严重不符，配汽方式切换时负荷波动很大，为此进行了流量特性试验。#2机组DEH中原配汽曲线如图9所示。图9乐清发电厂#2机组原配汽特性曲线根据试验数据，分别对原流量分配函数下的运行情况进行检查，并重新进行修正，结果如图10所示。从图10可看出，按原配汽特性运行，流量指令与实际负荷存在较大偏差，线性较差，单阀与顺序阀两种方式之间偏差也较大。对根据实际试验结果进行修正后，流量指令与实际负荷线性较好。图10 乐清发电厂#2机组修正前后功率与流量指令对应曲线图11 乐清发电厂
27、#2机组原配汽特性曲线与实际试验结果对比图12 乐清发电厂#2机组新的配汽特性曲线图11是原配汽特性曲线与实际试验结果的对比图。从该曲线可以看出，无论是单阀还是顺序阀方式，原配汽曲线设置与#2机组实际流量特性曲线均存在较大的偏差，这会影响机组的控制特性。根据试验数据，对#2机组汽轮机流量特性进行计算，得到符合机组目前实际流量特性的配汽曲线如图12所示。DEH中的流量分配函数需要按表2、表3进行修改。表2 新的顺序阀配汽特性函数的设置F1（X）F2（X）F1（X）F2（X）XYXYXYXYGV1GV20.000.0059.000.000.000.0059.000.000.052.7863.007
28、.000.052.7863.007.0040.0029.0067.0020.5040.0029.0067.0020.5050.0036.5071.0043.0050.0036.5071.0043.0055.0041.0073.0055.0055.0041.0073.0055.0059.0045.00120.0055.0059.0045.00120.0055.00GV3GV40.000.0095.000.000.000.0085.000.0088.000.0097.0010.0062.000.0088.0016.0088.502.7898.0020.0062.502.7890.0028.0090
29、.005.0099.0058.0070.0011.0092.0042.0092.007.0099.7088.0080.0023.0095.0067.0095.0012.00120.0088.0085.0033.00120.0067.00表3 新的单阀配汽特性函数的设置F1（X）F2（X）XYXYGV1/GV2/GV3/GV40.000.0090.000.000.052.7892.002.5060.0021.0094.006.0080.0027.8096.0012.0085.0030.5097.0018.0090.0035.00100.0065.00完成上述修改后，在450MW负荷附近进行了配汽
30、方式切换试验，切换过程的主要数据如表4所示，表4同时也给出了配汽函数修改前该负荷下配汽方式切换时的主要数据，以便对比。表4 配汽函数修改前后切换试验对比项目GV1开度GV2开度GV3开度GV4开度负荷主汽压主汽温度调节级压力调节级蒸汽温度流量指令单位%MWMPaMPaMPa%老的配汽曲线24.6 24.6 24.5 24.6 450.90 23.63 567.13 13.47 517.22 85.045 39.6 39.6 18.1 21.1 479.02 22.06 562.77 14.38 516.80 82.231 48.0 47.9 13.1 16.9 464.85 21.77 560
31、.86 13.59 515.41 80.197 59.3 59.3 6.0 10.5 442.35 22.94 561.24 12.67 508.23 78.840 80.1 80.0 1.6 8.8 442.58 23.84 564.34 12.46 496.06 80.276 新的配汽曲线23.2 23.1 23.2 23.2 445.73 24.10 570.12 13.33 517.13 66.55 33.0 33.0 13.7 15.0 455.40 23.58 569.83 13.44 517.34 63.01 38.3 38.2 9.3 10.0 452.70 23.90 570
32、.30 12.82 515.11 62.24 44.6 44.6 5.0 7.2 452.47 24.50 570.91 12.52 510.44 62.65 48.3 48.3 2.8 5.8 451.13 24.77 571.53 12.52 504.42 63.14 图13是配汽函数修改前后450MW负荷下，配汽方式切换过程中负荷变化最大值的对比，图14是该负荷下，配汽方式切换前后负荷变化值的对比。可以看出，在对配汽函数优化后，配汽方式切换时负荷变化幅度明显降低，机组稳定性增加。 图13 切换过程中负荷变化最大值对比 图14 切换前后负荷变化最大值对比由试验结果可见，原配汽曲线与阀门实际
33、流量特性曲线有较大偏差，根据试验结果重新计算得到的汽轮机配汽曲线与实际流量特性吻合较好。配汽函数修改后，试验结果表明，在新的流量分配函数下，机组运行稳定，汽门无晃动，配汽方式切换时机组的负荷波动显著降低，流量指令与实际负荷线性关系良好，机组更易于控制。5.2 宁海发电厂#3机组流量特性试验宁海发电厂#3机组汽轮机为600MW亚临界、中间再热、单轴、凝汽式汽轮机，型号为N600-16.7/538/538。该机组DEH系统采用南京西门子电站自动化有限公司的软、硬件平台和上海汽轮机有限公司的逻辑和画面组态，组态可实现在线修改。一段时间运行中发现，在顺序阀方式下，该机组#2高压调门出现较大幅度晃动现象
34、，分析认为是配汽曲线局部突变且与真实流量特性偏差大所致，为了对该曲线进行修改与优化，需要获得该机组汽轮机准确的流量特性，为此特对该汽轮机进行流量特性试验。宁海发电厂#3机组DEH中原配汽曲线如图15所示。从中可以明显看出，#3汽轮机原配汽曲线在两阀点与三阀点处均存在不平滑部分，GV2在小开度下还存在开度回调情况，这些缺陷的存在均会导致顺序阀方式下汽门出现大幅度晃动现象，应该予以消除。图15 宁海发电厂#3机原配汽曲线图16宁海发电厂#3修正前后功率与流量指令对应曲线图17宁海发电厂#3原配汽曲线与实际试验结果对比对原配汽函数下试验数据进行处理，结果如图16所示。可以看出，按原配汽函数运行，流量
35、指令与实际负荷存在较大偏差，单阀与顺序阀两种方式之间偏差也较大。根据实际试验结果进行修正后，流量指令与实际负荷偏差较小，线性良好。图17是原配汽曲线与实际试验结果的对比。从该曲线可以看出，无论是单阀方式还是顺序阀方式，原配汽曲线设置与#3机组实际流量特性曲线均存在一定的偏差，这会恶化机组的控制特性，因此需要根据实际流量特性重新计算机组的配汽函数，形成新的配汽曲线。根据试验数据，对#3机组汽轮机流量特性进行计算，得到符合机组目前实际流量特性的配汽函数，如表3、表4所示；由此形成的新配汽曲线如图18所示。表5 宁海发电厂#3机组新的配汽函数的设置1X288X314/X354/X394/X434X3
36、45/X385/X425/X465XYXYXY0000.000.000.0067.5967.5967.5950.000.742.0081.385.881.363.4839.2119.0084.6192.684.6168.5162.2025.7089.6101.3889.675.0077.4330.5095.71118.195.7187.3790.6641.0097.48124.297.4891.8895.1750.00100135.17100100.00100100.00表6 宁海发电厂#3机组新的配汽函数的设置2X393X313X353X433XYXYXYXY-6000-6000-6000-
37、60000000000088.9682.9726099.2610088.9682.997.695968710010097.695101.496.1100.295.2800100101.496.1114.45100130100/114.45100800100800100/800100X311KBX351KBX391KBX431KBK=1.4769K=2.9538K=2.9538K=1.4769B=0B=-200B=-300B=0图18 宁海发电厂#3机组新的配汽曲线将DEH中配汽函数按表5、表6数据进行优化后，在400MW负荷附近进行了配汽方式切换试验，切换过程的主要数据如表7所示。从表7可看出
38、，在400MW负荷点，顺序阀方式切换为单阀方式，最大负荷波动约为7MW，单阀方式切换为顺序阀方式，最大负荷波动约为11MW，负荷波动均较小，机组稳定性好。图19表明了配汽函数优化前后顺序阀方式下流量指令与机组负荷的线性关系，很显然，优化后机组负荷与流量指令之间的线性关系明显好于优化前。另外，据观察，配汽函数优化后，原顺序阀方式下阀点处阀门晃动现象消失，机组运行安全性明显提高。表7 新的配汽函数下配汽方式切换试验数据项目负荷负荷参考GV1开度GV2开度GV3开度GV4开度主汽压主汽温度调节级压力调节级温度单位MWMW%MPaMPa顺序阀切换为单阀400.89444.6464.762.862.35
39、64.4814.76536.648.35468.65395.11397.7331.9911.2011.0731.9314.42536.588.46481.77400.03429.2928.8916.8016.3229.0314.24535.678.88496.70394.86418.8926.6418.4218.1226.3114.18535.388.76499.83393.72427.0023.4522.1421.7122.9114.09535.098.75499.09单阀切换为顺序阀397.13432.1123.2822.4022.1823.5413.89537.498.70498.013
40、94.92426.8428.1118.0917.7827.9113.83538.698.56501.47394.37414.8933.4912.4012.2233.1513.80539.068.40505.72391.26407.2636.389.829.5636.0213.85539.228.28506.72385.91444.0162.013.342.0562.0614.00539.607.91495.30图19 优化前后流量指令与负荷线性关系对比图由试验结果可见，原配汽曲线与汽轮机实际流量特性有一定偏差，根据试验结果计算得到新的汽轮机配汽函数，由此形成的新配汽曲线与实际流量特性吻合较好。
41、试验结果表明，在新的配汽曲线下，阀门无晃动，配汽方式切换时机组负荷波动小，流量指令与实际负荷的线性度得到提高，机组更易于控制。5.3 嘉兴发电厂#3机组流量特性试验嘉兴发电厂#3汽轮机为冲动式600MW亚临界、中间再热式、高中压合缸、三缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，机组型号为N600-16.7/538/538-1。该机组由东方汽轮机厂按日本日立公司提供的技术制造,DEH系统由日本日立公司提供。该机组原采用混合配汽方式，配汽曲线如图20所示。图20 嘉兴发电厂#3机组原配汽曲线相对于顺序阀配汽方式，该混合配汽方式在低负荷时经济性较差，为此电厂准备采用新的顺序阀配汽方式，在改造前，进行了流量特性试
42、验。主要试验内容如下：（1）按原配汽方式进行流量特性试验；（2）按单阀配汽方式进行流量特性试验；（3）按顺序阀方式进行流量特性试验。图21是按原配汽方式进行试验的结果。很显然，在原配汽方式、原流量分配函数下，流量指令与实际负荷之间不完全成线性，在500MW负荷左右，存在一个明显的转折点。图22是相应配汽曲线的试验结果，实际流量特性曲线与流量分配函数曲线也有明显偏差。图21嘉兴发电厂#3机组参数修正前后机组功率与指令对应情况图22 嘉兴发电厂#3机组实际流量特性曲线与原配汽曲线对比该机组如果按单阀方式运行，其流量分配函数应按图23曲线进行设置。该机组如果要按2&4-3-1的阀序进行顺序阀方式运行
43、，其流量分配函数应按图24曲线进行设置。图23 嘉兴发电厂#3机组单阀配汽曲线图24 嘉兴发电厂#3机组顺序阀方式配汽曲线 由于安全性方面的因素尚未考虑成熟，嘉兴发电厂#3机组汽轮机的配汽方式目前还没有进行改造，上述试验结果目前并没有投入实际应用中去，但它为汽轮机流量特性与配汽函数设置方面已经做好了充分的准备。6 结论与展望在多年积累的基础上，经过近一年的集中研究，我们已经掌握了600MW汽轮机组流量特性试验的基本方法，对其中关键点问题上的研究也有了实质性的突破，从多台机组实际应用效果看，该方法行之有效，对提升600MW机组的控制水平，提高其运行经济性与安全性有积极的意义。在专题研究中，我们发
44、现以下一些问题仍需要深入研究解决：（1） 在计算超临界参数汽轮机蒸汽流量时，传统的弗留格尔公式的准确性有所降低，如何对该公式进行改进，值得深入探讨；（2） 东方汽轮机厂生产的600MW汽轮机组所采用的混合配汽方式经济性相对较差，如改造成顺序阀方式，就涉及到调节级喷咀与动叶的安全性分析的问题，这需要进一步研究确定；（3） 虽说600MW汽轮机组DEH系统所使用的流量分配函数中的关键特征值的获取方法已经基本掌握，但如何提高其计算的准确度，仍需要深入研究；这些特征参数对研究汽轮机性能的利用价值需要深入挖掘；（4） 近年来浙江省内投产了多台1000MW等级汽轮机组，如何对其进行流量特性试验，需要进行新的研究。600MW汽轮机流量特性试验方法研究专题质量控制实施情况表试验项目 ：600MW汽轮机流量
