喷嘴调节与节节比较.doc

汽轮机喷嘴调节与节流调节的比较 摘要： 本文介绍汽轮机设计的喷嘴调节和节流调节的实用性比较，认为喷嘴调节适用于汽轮机功率裕度比较大的机组，美国、中国比较流行；节流调节适用于功率裕度较小的机组，欧州比较流行。通常节流调节在全负荷时的经济性较好，负荷降低以后会比喷嘴调节稍差。机组发展到超超临界参数以后，喷嘴调节的一些机组顺序阀需要三阀同时开闭，失去了低负荷运行时经济性能较好的优点。本文提出了一些改进措施以飨读者。 0 引言 汽轮机组的配汽机构有两种方式，一种是节流调节，另一种是喷嘴调节。前者在任何负荷下都保持全周进汽，不易产生高压转子的汽隙振荡，全负荷运行时的经济性较好，但低负荷运行时的经济性较差；后者设有调节级，第一级叶片的焓降较大，级后的温度和压力较低，有利于转子寿命，降低通流级数，但部分进汽时容易产生高压转子的汽隙振荡。 本文将介绍汽轮机组的配汽机构经济性的比较，同时对电网高峰时段切除给水高压加热器的方式做了计算。与机组利用小时和机组额定功率定义之间的关系和比较，如何排除因配汽机构引发的汽隙振荡等问题。为此，首先假定机组的年运行小时为8000，运行方式和利用小时如表1所示：。 利用小时 6400小时 5600小时 4800小时 100%负荷 3000- 1700 600 75%负荷 3600 3000 2000 50%负荷 1400 3300 5400 其次为使比较简化，需要配汽机构典型化。先把节流调节分作两种：一种是纯节流调节，对应额定负荷时，调节汽门节流5%运行；另一种是节流调节加过负荷阀，过负荷阀的开启点定在THA点，旁通阀通到高压缸大约1/3位置的第5级后；喷嘴调节分4组，前3组喷嘴假定带到THA工况点，第4组对应第4调节阀，用在机组夏季高背压所对应的额定功率之用，并留有5%余度。 最后还必须认为机组的通流设计水平相仿，加工精度一样，假定机组高压缸各压力级的设计效率相等，定为90%，而调节级的效率比压力级约低10个百分点。以上三点假定，目的是为了对汽轮机组的配汽机构有一个清晰的分析，并不代表实际机组的性能。 1 喷嘴调节与节流调节度比较 众所周知，国际电工委员会IEC对汽轮机额定功率的定义比较宽松，囊括了世界上各主要国家的标准，其中之一是：规定背压所发出的最大连续功率。欧洲国家的一些制造厂标准认为，规定背压指的是可利用水源年均温度所对应的背压，这种规定可保障一年内有半年的时间可以发出额定或稍多的功率，另半年受到限制；我国过去采用苏联标准，改革开放以后引用美国企业的标准，认为规定背压指的是夏季最高温时段冷却水平均温度（35°C）所对应的背压，这种规定可保障全年基本满发额定功率，受限制的时间很少。两种规定对机组保证热耗率的验收工况却颇为一致，都规定在额定电功率和可利用水源年均温度所对应的背压。 两种定义在机组保证热耗率的验收工况下的进汽裕度也不一致，欧洲工厂标准在额定电功率时留了大约3~5%，我国10%或稍大，这就产生了配汽机构选择的差别。欧洲选用节流调节，在考核点上对于超超临界参数每节流5%，对应热耗率损失0.3%，约22kj/kwh；喷嘴调节由于调节级的效率较低，通常该级功率占高压缸功率的15~20%，因此会影响高压整缸效率下降1.5~2.0%。应该注意，高压缸效率降低将使进入锅炉再热器的蒸汽温度升高，对整机效率的影响并不是乘以高压缸的功率比，而要扣除上述影响，据美国ASME试验规程第6委员会报告（PTC 6S-1970），高压缸内效率提高使机组热耗率下降的相对值应按下述公式计算： Δq/q =(1—3600/q·Grh/Ghp)·Nhp/Nt·Δ?hp （1） Q -- 汽轮机的基准热耗率kj/kwh； Δq -- 汽轮机的热耗率变化kj/kwh； Grp— 高压缸蒸汽流量 t/h； Grh—再热器蒸汽流量t/h； Nt— 全机内功率 kw； Nhp—高压缸内功率 kw； Δ?hp -- 变化前后内效率相对提高值。 例如对于1000MW超超临界机组主蒸汽参数为25.0Mpa600/600°C、背压4.9kpa、THA点的基准热耗率为7336kj/kwh，Grh/Ghp = 0.85， Nhp/Nt = 0.3， Δ?hp =-- 1.5% ，Δq/q =-0.265% 。 Δq = 0.265% q = 19.5kj/kwh. 可见，采用喷嘴调节比比无节流的全周进汽方案热耗率差0.265%，而不是高压缸的内效率之差1.5%乘以高压缸占全机的功率比0.3 = 0.45%。 因此，欧洲的制造厂的大多机组，其进汽裕度小，选用节流调节。我国标准的进汽裕度在10%以上，最大到14%，采用纯节流调节应响热耗率升高约为44~62kj/kwh，因此引进300、600MW机组技术时，都采用喷嘴调节。欧