1、汽轮机配汽设计的优化【摘要】汽轮机配汽方式对机组经济性、安全性有着重大影响，在配汽方式与设计上，必须整合转子、热力、气体动力学等相关知识，对其进行实验和理论研究。本文结合汽轮机配汽设计原理，对汽轮机配汽设计的优化方式进行了简单的分析。 【关键词】汽轮；机配；设计；优化 近年来，随着电网装机容量、峰谷差拉大，原来只参与负荷汽轮发电的机组也被迫参与到运行调峰中，部分机组在调峰的过程中，负荷下降到 50%，或者更低。针对这种情况，很多机组在调峰负荷变化时，都出现了轴振不稳、2 号轴承温度上升、低频涡动等情形，甚至严重影响着机组运行。与此同时，很多运行人员发现减小参数运行、节流调整对控制故障有很好的作
2、用，但是无法应用到喷嘴调整中，其中节流损失相对较大，机组经济性也会降低。因此，在汽轮机配置与设计中，必须从细节中优化汽轮机配汽设计。 1.配汽方式对机组构成的影响 1.1 汽流力不平衡 在调整流动蒸汽时，调节叶片会由此产生流力作用，将汽轮机组分成多个喷嘴组。在调节级变成均匀入汽时，对角喷嘴出现的流力相反；如果喷嘴组空间类似，在汽流力转子扭矩之外，汽流力且向就会产生200MW 高压缸。对于两种不同的进汽形式。当汽轮机处于 0-210MW 负荷变化的过程中，选择第 19 个工况对承载荷进行计算，随后计算出椭圆轴承的动静特性。具体可以使用两个程序计算，一个是油膜数据库，另一个是 Lund 程序。通过
3、将转轴汽流力与中心翻转力用在圆周上，从源头上确保其平衡安全。 1.2 汽流力对动、静特性的影响 受汽流力不平衡影响，轴承动力也发生了很大的变化。其中，轴承对转子也有很大的影响，它也是阻力的来源。另外，轴承阻力与刚度对转子稳定性、临界转速也有很大影响。对此，在实际工作中，我们必须深入转子特性，结合轴承作用进行分析。 1.3 大容量高参数汽流力 从配汽不平衡调节级流力状况来看：主汽压力的级配调整对不平衡流力有着很大的影响。一旦主汽压力增加，不平衡调节级汽流力必将增加。在单机容量与机组不断增加的情况下，机组参数将向超越临界、超临界等方向发展，同时主汽压力增加。此时，如果利用调节级进行变工计算，就能准
4、确的计算出主蒸汽参数不平衡调节级流力。在负荷渐变的过程中，不平衡调节级配汽的汽流力最大考验达到 150KN，也就是 200MW的 3 倍。造成汽流激振的原因是：密封间隙分布不均与转子径向不平衡所致。气缸中的转子位置与稳定性是产生汽流激振最本质的因素。 2.汽轮机配汽的利弊 从惯用的配汽方式来看，主要有：喷嘴、节流、旁通配汽。 喷嘴配汽是将第一级设置成调节级，然后再将各个调节级分设多个小组，并且每个小组都有各自的汽们进行供汽与调节，结合机组运行与负荷形式，开启各个阀门顺序。它的特点是多个汽们顺序开启，以减小和控制汽们调节的损失，但是调节后的结构依然不变。 节流配汽，是所有进入汽轮机的蒸汽在同一个
5、汽们上调节，这样就能避免汽们尺寸过大。它没有调节级、成本低廉、结构简单，在工况变化时，除了末级，其他级的比焓降变化较小。定压运行时，温度变化不大，适应性较好，但是最好只承担基础负荷。 旁通配汽，适用于工业、船舶汽轮机，利用内外旁通阀就能改善汽轮机流量，以增加汽轮机抽汽供热量和功率输出。另外，设置旁通阀，还有利于工况开启。 3.汽轮机配汽设计的优化 3.1 进汽对称思想 综上可知：不对称的进汽很可能造成不平衡调节级配汽的出现，让整个机组承担隐患，甚至影响机组经济性与安全系数。对此，在优化配汽的过程中，应该尽量使用对称的配汽形式，减小配汽中的不平衡汽流力。凝聚机组经济系数、安全特性，使用对角对称的
6、进汽形式，也是当前喷嘴配汽的最佳方案。 3.2 重组阀门 在操作中，汽轮机阀门数量是有限的，重组阀门是对某些机组的特定规则，它为提高运行系数的安全性、经济性具有很好的作用。 3-1 机组喷嘴的配置图 从 3-1 的机组配置图中，我们可以快速看到喷嘴数量，1-4 号的喷嘴数量分别为：10、14、9、12 只喷嘴。2 号与 4 号的喷嘴组数量与 1 号与3 号的多。为了能让机组在较大的负荷范围以对角进汽的方式呈现，除了使用较小的汽流力，还可以让 2 号与 4 号的同步开启对角；因为 2 号、4号的喷嘴面积相对较大，这让负荷较小的它们开度始终不大，效率较小、节流损失相对较大，相对于负荷偏高的地区，一
7、般不需要开启第三个阀门。因为机组很少运行在负荷较小的地区，故低负荷区的运行矛盾不明显。如果想改善低负荷区域的运行效率，也可以从 1、3 号同步对角开启着手。 对角对称进汽能很好的降低不平衡配汽构成的汽流力，负荷增大时，考虑到效率，为了控制节流损失，改善机组负荷区域的运行效率，必须保持顺序阀的调节级优势。此时可以使用对角对称的进汽和顺序进汽等配汽方案，也就是先开启进气阀，然后在较高负荷的区域进行其他阀门开启。 从实际反馈的信息来看：不平衡汽配流力方向对整个机组的影响也是不同的。相对于垂直性不平衡汽流力，向下有助于改善轴系稳定系数，它对机组的影响整体较小；水平方向的汽流力，对油楔面积变大的汽流力影
8、响较小。故在较高负荷的顺序阀设计中，必须整合汽们调节出现的不平衡汽流方向对整个机组构成的 影响。 3.3 高压轴承载荷 在汽轮机配汽设计中，而定工作之外的轴承能否正常工作，和载荷有着极大的关联。此时，受机组安装的影响，让轴承额定载荷与外载荷偏离，进而对机组工作造成影响。如果为了改善该故障，而大修停机就会带来很大的经济损失。 利用改变开启程度与顺序的方式，我们能有效控制不平衡配汽的汽流力方向与大小，让其成为需要的力度，最后达到调整轴承外载荷的要求。在外载荷较小时，轴承很难承担阻力影响机组正常运行的激振，增加轴承载荷则能很好的控制故障。改善配汽方式，出现大小适宜、向下的不平衡汽流力，适当添加轴承载
9、荷，就能在不停机的状态下，满足轴承载荷调整的要求，并且消除临时性故障。另外，灵活应用不平衡调节级配汽机理，对故障处理与现场运行也有很好的作用。 4.结语 针对当前汽轮机配汽存在的问题，利用改善汽轮机进汽方向、顺序，使用对称性进汽的形式能有效改善配汽，控制不平衡的汽流力，从而达到提高运行效率和经济效益的目标。因此，在实际工作中，我们必须优化设计过程与技术，从实践应用中，改善设计过程，优化汽轮机配汽技术发展。 参考文献： 1于达仁，刘占生，李强等.汽轮机配汽设计的优化J.动力工程，2007，27（1）：1-5. 2李勇，单丽清，卢丽坤等.某 600MW 汽轮机配汽方式优化方法研究J.汽轮机技术，2013，55（3）：205-207，194. 3肖锋.1000 MW 超超临界汽轮机配汽方式优化J.广东电力，2013，26（8）：94-98. 4李斌.600MW 汽轮机配汽优化中的阀序切换功能设计J.中国信息化，2012， （16）：59-60. 5黄晓晖.对设计优化技术在汽轮机配汽中问题探讨J.科学时代，2012， （23）.
