一、引言

　　我廠汽輪機是由是哈爾濱汽輪機廠自主開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽、直接空冷凝汽式660MW汽輪機組，采用積木式的設(shè)計，保留了濕冷機組的技術(shù)特點如反動式葉片、整鍛轉(zhuǎn)子、多層汽缸、數(shù)字電液調(diào)節(jié)等。其結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)濟性好，適合中國國情，具有很高的運行效率和安全可靠性。

二、單閥/順序閥(SIN/SEQ)

　　單閥/順序閥切換的目的是為了提高機組的經(jīng)濟性和快速性，實質(zhì)是通過噴嘴的節(jié)流配汽(單閥控制)和噴嘴配汽(順序閥控制)的無擾切換，解決變負荷過程中均勻加熱與部分負荷經(jīng)濟性的矛盾。單閥方式下，蒸汽通過高壓調(diào)節(jié)閥和噴嘴室，在360°全周進入調(diào)節(jié)級動葉，調(diào)節(jié)級葉片加熱均勻，有效地改善了調(diào)節(jié)級葉片的應(yīng)力分配，使機組可以較快改變負荷;但由于所有調(diào)節(jié)閥均部分開啟，節(jié)流損失較大。順序閥方式則是讓調(diào)節(jié)閥按照預(yù)先設(shè)定的次序逐個開啟和關(guān)閉，在一個調(diào)節(jié)閥完全開啟之前，另外的調(diào)節(jié)閥保持關(guān)閉狀態(tài)，蒸汽以部分進汽的形式通過調(diào)節(jié)閥和噴嘴室，節(jié)流損失大大減小，機組運行的熱經(jīng)濟性得以明顯改善，但同時對葉片存在產(chǎn)生沖擊，容易形成部分應(yīng)力區(qū)，機組負荷改變速度受到限制。因此，冷態(tài)啟動或低參數(shù)下變負荷運行期間，采用單閥方式能夠加快機組的熱膨脹，減小熱應(yīng)力，延長機組壽命;額定參數(shù)下變負荷運行時，機組的熱經(jīng)濟性是電廠運行水平的考核目標(biāo)，采用順序閥方式能有效地減小節(jié)流損失，提高汽機熱效率。

　　對于定壓運行帶基本負荷的工況，調(diào)節(jié)閥接近全開狀態(tài)，這時節(jié)流調(diào)節(jié)和噴嘴調(diào)節(jié)的差別很小，單閥/順序閥切換的意義不大。對于滑壓運行調(diào)峰的變負荷工況，部分負荷對應(yīng)于部分壓力，調(diào)節(jié)閥也近似于全開狀態(tài)，這時閥門切換的意義也不大。對于定壓運行變負荷工況，在變負荷過程中希望用節(jié)流調(diào)節(jié)改善均熱過程，而當(dāng)均熱完成后，又希望用噴嘴調(diào)節(jié)來改善機組效率，因此這種工況下要求運行方式采用單閥/順序閥切換來實現(xiàn)兩種調(diào)節(jié)方式的無擾切換。以求得最好的運行工況。

　　我廠#1、#2機組投產(chǎn)以來，運行方式一直采用全周進汽的單閥運行方式，這樣轉(zhuǎn)子和定子的溫差較小，在變負荷運行時溫差影響較小，有利于機組初期的磨合。由于單閥運行，4個高壓調(diào)節(jié)閥(GV)都參與開度調(diào)節(jié)，且一般高壓調(diào)門開度不大(20%-50%)，蒸汽通過調(diào)節(jié)閥門時有較大的節(jié)流損失，而機組運行要求盡量減少調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失，提高汽輪機的效率，提高經(jīng)濟性。而且閥門的節(jié)流損失在閥門接近全關(guān)或接近最大流量時達到最小。采用順序閥門控制方式下，一般只有一個高壓調(diào)節(jié)閥進行開度調(diào)節(jié)，其余的閥門保持全開或全關(guān)，這樣減少了節(jié)流損失，提高機組熱效率。

　　哈汽大部分現(xiàn)役機組其順序閥設(shè)計次序基本全部為：GV1/GV2→GV3→GV4;關(guān)閉順序閥的次序：GV4→GV3→GV1/GV2。汽機控制汽門示意圖如下：

三、出現(xiàn)的問題及分析

　　我廠1號機組單順閥切換過程中，從DCS監(jiān)控畫面取得的機組轉(zhuǎn)速、負荷、1瓦x向、y向振動數(shù)值曲線分析，單閥切至順閥運行后，1瓦軸振明顯增大，增大幅度達40～50μm，同時伴隨著1、2瓦回油溫度上升約5～10度之間。比對分析，造成這些問題的原因以及國內(nèi)其它機組普遍出現(xiàn)的問題有以下三點，并有針對性的理論結(jié)合試驗提出解決方案。

　　1、采用順閥運行噴嘴配汽時，調(diào)節(jié)級分為若干個噴嘴組，它們處于非對稱性的部分進汽狀態(tài)。汽流力合力不能相互完全抵消，及蒸汽除了在轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級葉輪上產(chǎn)生力矩而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)外，還有一個通過轉(zhuǎn)子中心的合力，進汽的不平衡造成壓力徑向分布不均和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩徑向不平衡，軸承的穩(wěn)定性降低及轉(zhuǎn)子在汽缸中的位置不對中，因此，存在配汽剩余汽流力，這是產(chǎn)生汽流激振的根本原因。根據(jù)上述對力的分析，轉(zhuǎn)子將受到不同方向的蒸汽激振和切向分力的影響，引起軸承受力變化，使軸系中各軸承載荷及轉(zhuǎn)子撓度發(fā)生變化，嚴(yán)重時將使轉(zhuǎn)子軸系產(chǎn)生不穩(wěn)定運行，使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)引起較大的振動，調(diào)門的動作又會使調(diào)節(jié)級的配汽剩余汽流力發(fā)生變化，往往會因軸系、通流結(jié)構(gòu)設(shè)計及配汽特性調(diào)整不良等原因，使運行存在如軸瓦溫度高、軸振不穩(wěn)定、低頻渦動、汽流激振動等一系列問題，影響機組的安全穩(wěn)定運行，實際運行也證實了這一系列問題的存在。

　　對此，消除配汽剩余汽流力便是解決問題的關(guān)鍵。從理論上分析力的矢量和以及對國內(nèi)同類型機組的調(diào)查，我們提出解決方案：更改順序閥開啟順序，將原GV1/GV2→GV3→GV4變?yōu)镚V1/GV3→GV2→GV4。

　　2、汽輪機在順閥運行時，先后開啟的高壓調(diào)門之間存在明顯的重疊度，重疊度最小時為零，此時它的調(diào)節(jié)級效率最高，但流量特性最差，會引起機組在某些負荷不穩(wěn)定。重疊度最大的曲線流量特性的線性度最好，但調(diào)節(jié)級效率最低。在順序閥開啟時，可能會存在某段流量范圍內(nèi)流量指令與實際蒸汽流量不成線性，這時需要開啟下一個調(diào)門來修正，這就是閥門重疊度的設(shè)置。如下圖所示：

　　實線所示為無重合度的情況，這不負荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計要求(調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性線要求兩端速度變動率大，中間平滑過渡)，虛線所示為合理重合度的情況。

　　為了使配汽機構(gòu)特性曲線比較平滑，一般在前閥尚未開完，其閥門壓力重疊度為0.85～0.9時便提前開啟后閥。調(diào)門重疊度的大小直接影響著配汽機構(gòu)的靜態(tài)特性。重疊度有兩種：

　　1、行程重疊度

　　2、壓力重疊度

　　一般情況下，當(dāng)汽門開度達到60%時，汽門的通流能力達到總通流能力的90%以上，在“閥點”附近，先開啟的調(diào)節(jié)汽門不可避免的存在40%左右的空行程，此時，高壓調(diào)節(jié)閥極可能頻繁出現(xiàn)大幅度晃動，嚴(yán)重影響機組的安全運行。

　　試驗處理辦法：順閥運行方式下，進行負荷變動試驗，升負荷、降負荷兩個階段，試驗是機組協(xié)調(diào)控制投入，主蒸汽壓力按滑壓曲線確定，按正常變負荷速度，連續(xù)同向改變負荷，判斷“閥點”處閥門的晃動情況，如果存在明顯晃動，要對配汽特性曲線進行調(diào)整，通過修改配汽特性曲線找到機組運行的最佳配汽工況點，從根本上解決改問題。

　　2、配汽特性流量曲線改變，理想的配汽特性曲線在不同的配汽方式下表現(xiàn)出來的各個高壓調(diào)節(jié)汽門雖然開度不同，但通過的總蒸汽流量是相同的，而在實際應(yīng)用中，由于種種原因，切換前后總蒸汽流量將產(chǎn)生偏差，這種偏差直接反映到機組功率與主蒸汽參數(shù)的變化上。下圖是通過運行過程中，機組行程、閥后流量實際測量值的單閥、順閥的流量特性曲線圖。

　　通過上圖我們可以看出單、順閥流量特性曲線的差別，以及各個高壓調(diào)節(jié)閥的“閥點”在圖中所對應(yīng)的位置，并據(jù)此，在運行當(dāng)中密切觀察“閥點”處調(diào)閥晃動和機組振動、瓦溫等情況，對曲線進行修正，以達到最佳流量曲線。

四、結(jié)論

　　將原順序閥次序：GV1/GV2→GV3→GV4，改變?yōu)椋篏V1/GV3→GV2→GV4，對稱進汽，消除配汽剩余汽流力，避免產(chǎn)生汽流激振，對機組滑壓運行兩種配汽模式的比較分析。試驗設(shè)計單閥模式運行，維持負荷在額定之50%即300MW左右穩(wěn)定運-~5-o.5h以上。全面記錄汽輪機運行各參數(shù)，如主、再熱蒸汽溫度、壓力、軸向位移、高壓缸脹差、汽缸溫度、調(diào)節(jié)級壓力等，在單閥模式滑參數(shù)將機組負荷逐漸升至額定600MW，主蒸汽滑壓范圍11.40MPa～16.59MPa，溫度保持533~C不變。過程中每50MW停留0.5h，全面記錄運行各參數(shù)，期間回?zé)嵯到y(tǒng)全部投入、輔機系統(tǒng)及附屬設(shè)備、汽機凝汽器終參數(shù)、軸承潤滑狀況等維持不變。在順序閥方式下，按同樣的主蒸汽滑參數(shù)曲線、運行方式進行比較試驗，以得出適應(yīng)該機組的流量特性曲線，并保證運行中不偏離該曲線，達到安全運行的需要。