摘要：随着燃煤发电企业节能减排工作的不断深入，全国大部分发电厂都已实施热电联产。目前，中国已投入运营的更多是采用抽汽加热系统代替大型机组，小型锅炉的低倍率供热已成为一种发展趋势。因此，改进大型燃煤机组的供热经济是热电联产的下一步的工作。
关键词：汽轮机；抽汽机组；旋转隔板；改进
前言
目前国内新建燃煤供热发电机组热工保护控制系统已经趋于完善，但对于为了增加供汽量而专门研制的特殊型汽轮机，例如上海汽轮机厂的CCZK330-16.7/1.0/0.4/538/538型330.MW中间再热抽汽凝汽式汽轮机，由于其带有旋转隔板，实际投运经验较少，机组在控制和保护系统方面设计也不够完善。
1汽轮机及其抽汽系统
1.1汽轮机
上海汽轮机厂CCZK330-16.7/1.0/0.4/538/538型汽轮机属于亚临界、单轴、一次中间再热、三缸两排汽，可调整抽汽、凝汽式汽轮机。采用数字电液调节系统，既可供热网抽汽（可调整的压力范围为0.4～0.6.MPa），又可供工业抽汽用汽（可调整的压力围为0.8～1.3.MPa）。汽轮机高、中压部分采用分缸结构，低压部分采用双流反向结构。
1.2抽汽系统
进入中压缸的蒸汽通过中压缸前几级后，一部分经过可控制的旋转隔板进入后侧中压缸通流部分，另一部分经过抽汽压力调节阀进入中压缸抽汽系统。中压缸的排汽一部分经过可控制的连通管阀门进入低压缸，另一部分经过低压抽汽压力调节阀，进入低压抽汽系统。为确保抽汽机组的安全稳定运行，两路调整抽汽均采用双控调节模式。通过对旋转隔板（ICV）与中压抽汽压力调节阀（IEV）的双控调节，保证中压缸抽汽量达到额定值；通过对连通管压力调节阀（LCV）与低压抽汽压力调节阀（LEV）的双控调节，保证低压缸抽汽量达到额定值。两路抽汽系统中的旋转隔板（ICV）和连通管压力调节阀（LCV）均采用油动机进行控制，确保控制过程稳定可靠。
2旋转隔板的组成
各主要组成部件说明：
1）转动环是控制旋转隔板开度的部件，是旋转隔板实现调节功能的核心部件，转动环由油动机通过连杆机构驱动，转动环上开有内、外两圈间隔分布的进汽窗口。
2）板体是装配导叶片、转动环以及上下罩环的基体，是蒸汽通道的载体，板体上也开有内、外两圈间隔分布的进汽窗口，与转动环上有内、外两圈进汽窗口对齐，板体进汽侧窗口四周有凸台，凸台的作用是减少转动环与板体的摩擦面积，从而减少转动环的摩擦力矩，进而减小油动机的驱动力矩和油缸尺寸，降低成本。
3）上、下罩环是定位转动环轴向和周向位置的部件，罩环上开有平衡槽和平衡孔，一部分蒸汽可以通过平衡槽和平衡孔与板体上导叶前的腔室连通，进而平衡转动环前后部分压差，达到减小转动环推力的目的，通过改变罩环的平衡槽、孔（一般在中径处）结构尺寸可以调整转动环上的轴向推力，罩环上对应转动环窗口位置开有比转动环进汽侧窗口略大的窗口。
4）连杆机构是连接转动环和油动机的装置，是油动机和转动环之间力与位移的传导中介，油动机驱动花键轴，将花键轴的周向转动转化为转动环的周向转动。
5）导叶即隔板静叶，导叶片通过定位凸肩装配在板体上，通过轴向销钉等手段固定在板体上。
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3旋转隔板运行经济性分析
3.1旋转隔板对中压缸效率的影响
旋转隔板节流运行对汽轮机高、中压缸的效率会产生一定影响。对于高压缸，由于旋转隔板通流面积减小后会产生一定的蒸汽品质损失，在同样负荷下，高压缸需要进入更多蒸汽做功，高压调节阀开度会随之变大，因此高压调节阀的节流损失会减少，高压缸效率会略有升高。旋转隔板投运主要影响的是中压缸效率。以某亚临界300.MW.抽汽式供热机组为例，研究旋转隔板供热经济性。以该机组实际运行数据为基础，计算在变工况下不同隔板开度对中压缸效率的影响。该机组在中压缸（汽轮机共21级，旋转隔板位于第13级）处设有旋转隔板，采用旋转隔板开度调节供热抽汽压力和流量，该机组采用3段抽汽供热，供热用户要求汽源压力为1.5MPa，温度为320℃。在300MW负荷段，在非供热期隔板开度为全开时，中压缸效率为91.9%；随着供热抽汽流量的增加，旋转隔板开度也随之降低，当隔板开度下降至38.1%时，中压缸效率下降至85.0%；在260MW负荷段，中压缸效率也随着旋转隔板开度的下降而降低，当隔板开度降至38.0%时，中压缸效率下降至81.4%；在210MW负荷段也存在同样的情况，隔板开度降至14.8%时，中压缸效率下降至74.0%。中压缸效率随旋转隔板开度的减小而迅速下降，同时负荷越低下降幅度越大。当供热抽汽流量增大时，旋转隔板开度减小，导致中压缸效率下降。同时由于在低负荷段3段抽汽压力较低，因此需要更小的旋转隔板开度来维持供热所需的压力，导致低负荷段中压缸节流损失较大、效率降低较明显。
3.2旋转隔板供热经济性综合分析
在分析机组供热实际效益时，需综合考虑供热收益与旋转隔板节流损失的影响。采用全面热平衡计算方法，计算供热以及旋转隔板开度对汽轮机热耗率的影响。选取部分高、中、低3.个不同供热负荷段不同旋转隔板开度下，计算隔板开度对供热收益影响。由表1.可见，隔板开度越小，节流导致的热耗率（供热比）越大；而在同样供热需求量下，负荷越低，隔板开度越小，热耗率越大。可以明显看出，负荷越低，节流损失造成的供热负收益就越大，这主要是由于旋转隔板节流导致中压缸效率下降所致。
3.3供热汽源优化
由上文计算分析可知，当机组负荷较低时，为保证供热抽汽流量和压力，需将旋转隔板开度减小，隔板开度越小，供热经济性越差。当隔板开度减小到一定程度时，机组供热效益就会低于采用压力更高的再热冷段（冷再）或者再热热段（热再）进行供热，此时采用冷再或者热再进行供热的经济效益更高。当前火电机组利用小时数普遍偏低，机组不可避免地长期运行在低负荷段，在全国多数地区以热定电存在困难，提升供热机组的经济性也是必然趋势。因此对于带有旋转隔板大流量供热的机组而言，在低负荷段理论上应存在一个供热切换的最优点。在各个负荷段，供热量随旋转隔板开度的变化而变化，隔板开度越小供热量越大，并且不同供热方式的供热经济性均随供热量的升高有所提升；但不同供热方式下的机组经济收益随供热量以及机组运行负荷变化而变化；在300MW负荷段，在不同供热量下采用3段抽汽供热节能收益均最大，热再供热收益最小；在260MW负荷段，采用冷再供热节能收益相对最大，热再供热收益最小；在210MW负荷段，采用冷再供热节能收益最大，3段抽汽供热节能收益最小。
4结论
1）本文以某亚临界300MW抽汽供热机组为例，以机组供热期实际运行数据为基础建立了多个工况下的供热经济性模型，定量分析了旋转隔板调节供热时对机组供热经济性的影响。计算结果表明：旋转隔板开度对中压缸效率有明显的影响，隔板开度越小，中压缸效率越低，对机组经济性负面影响越大。
2）随着机组负荷的下降，在260MW及以下负荷段采用冷再供热的经济效益最高，而在260MW以上的高负荷段采用旋转隔板的3段抽汽供热经济效益最优。
参考文献：
［1]钱瑾，王培红，曹祖庆，等.中间再热机组再热前后抽汽供热方案研究[J].华东电力，2017，38（1）：.118-122.
［2]翁振宇..某亚临界机组旋转隔板有限元流固耦合分析[J].汽轮机技术，2016，56（2）：99-100.
论文作者:李文明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/10
标签：隔板论文; 机组论文; 负荷论文; 中压论文; 汽轮机论文; 效率论文; 压力论文; 《电力设备》2019年第2期论文;