超临界660MW空冷机组多目标运行优化试验研究①

当前，新能源的大规模开发利用、传统能源的节能减排已成为世界能源发展策略。在中国，规模化新能源电力消纳和发展必然主要依赖于火电机组的快速深度调峰[1]。然而，虽然火力发电机组具有良好的可控性和负荷调节能力，但在进行大范围深度变负荷运行的情况下会出现导致其经济性和安全性等显著下降等问题[2]。尤其是电网中占主流的高参数、大功率火电机组，虽然是顺序阀经济运行的最佳方式，然而，很多机组由于存在安全性隐患甚至出现故障而不得不采用单阀运行方式[3，4]，这些都极大地影响了机组的运行经济性。汽轮机日常运行时采用多阀方式运行，以保证机组较高的效率和经济性[5]。因此，高调门的安全稳定性是机组安全高效运行的有效保障。然而，由于电网峰谷差不断增大，因而高压调节阀门的开度需要不断变化，油动机随负荷的变化而动作频繁。当顺序阀进汽规律设计不佳，就会导致汽轮机在变负荷运行时出现影响机组安全稳定运行的问题或事故，如调门、EH油压及负荷等大幅高频摆动问题[6，7]。并且，如果阀门本体设计存在缺陷也会引起阀体强迫振动，严重时甚至伴随蒸汽管道强烈振动并直接导致阀杆脱落出现安全事故[8-10]。此外，实际机组运行过程中往往伴随多个复杂问题，实际公开文献大多都是针对单个故障的解决优化，对机组实际故障的多目标运行优化的详细介绍较少。

本文针对实际超临界空冷机组在顺序阀运行方式下出现的多故障模式进行试验研究，对汽轮机配汽规律进行多目标优化设计，最终使此问题得到了较好的解决，具有一定的实际工程借鉴意义。

1 机组运行故障及其机理简析

某超临界6 6 0M W空冷机组，主蒸汽进汽时为两个主汽门带4个高调门，4个高调门对应喷嘴组具有不同喷嘴数目。机组投产试运行后开始投运顺序阀，进汽顺序GV1+GV2→GV3→GV4，能够在保证瓦温和轴振满足要求的条件下顺利投运顺序阀。然而，机组投运顺序阀一段时间后发现，两台机组高调门GV3都在20%～30%开度区间存在强烈的阀体激振现象，严重时还伴随其前面的主蒸汽管道都的强烈振动，极大地威胁了机组运行和现场人员的安全问题。并且，此位置属于机组长期停留运行的500～600MW负荷工况区域。

现有研究成果证明：汽轮机调节阀内部的复杂非定常湍流运动会产生不断增长并向外扩散的扰动，可能会造成汽流的不稳定，进而引起阀门工作的不稳定，即出现汽流激振现象；并且，其一般综合表现为阀杆的横向或轴向振动，阀体振动的表现介绍不多。

卫星导航信号从产生到接收系统共经历三个通道：星上有效载荷通道、空间传播通道和地面接收通道，星上有效载荷由于器件性能稳定，其通道特性可认为是不随时间改变而改变的，空间传播通道色散效应在小带宽内可以忽略不计，接收通道特性可以直接测量.忽略信号的非线性效应，同时假设信号仅受高斯白噪声n(t)的影响，下行导航信号yr(t)可表达为：

2 多目标运行优化策略

为了验证方法的有效性，需要进行相关试验研究。采用阀门管理的在线修改技术，机组在单阀方式下运行，将机组原来的配汽规律函数备份后，再将机组新的配汽规律修改至DEH阀门管理中。然后，在单阀状态下，调整机组的主蒸汽压力和负荷，由单阀切换成顺序阀方式运行；在顺序阀状态下，按正常方式进行变负荷运行一段时间，观察机组轴系及阀体的状态。

  

图1 整体优化后的调门开启规律

  

图2 机组变负荷阀门开度变化图

  

图3 变负荷时#1～#2瓦轴振变化图

  

图4 变负荷时#1～#2瓦瓦温变化图

3 试验研究及结果分析

根据故障机理，如果要彻底消除这个问题只能通过对阀体结构的优化设计的方法来解决。然而，这对于实际运行中的汽轮机来讲是不经济的，因为非计划性停机检修会给电厂带来很大的经济损失。因此，借鉴解决轴系汽流激振现象的方法，采用进汽规律多目标优化策略来解决机组存在的问题也是一种可行方案。如图1所示，通过现场实际振动观测，将GV3存在的阀体激振的调节区域进行限幅，在高流量区域再开启，并且低流量和高流量区域的重叠度也进行了优化。

如图2、图3、图4所示，进汽多目标优化后的机组在变负荷运行时已不存在高调门阀体振动问题。同时，机组瓦温和轴振的变化几乎达到了与机组全周进汽4个高调门全开工况时的运行状态基本相当。

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1.3.5 选定树脂对红薯叶总黄酮的动态吸附试验 分别考察上样浓度(100、200、300、400 mg/L)、上样液流速(1、2、3、4、5 mL/min)、上样液pH(3.0、4.0、5.0、6.0、7.0)对选定树脂吸附红薯叶黄酮吸附率的影响，并通过L9(34)三因素三水平正交试验确立选定大孔吸附树脂对红薯叶中总黄酮的最佳吸附工艺参数。

4 结语

目前，越来越多的大功率火电机组需要进行深度变负荷运行，部分负荷进汽方式下的安全稳定经济运行受到前所未有的挑战。本文针对汽轮机顺序阀规律设计不是最优时，高调门局部进汽引发高中压转子失稳的轴系故障、高调门阀体激振等多故障并发的问题，提出了高调门复杂进汽策略的多目标优化设计策略。实际机组的运行试验研究结果表明：该方法不仅对转子汽流激振问题有效，还能改善调节阀内的气流不稳定流动问题。这避免了机组不得不直接切换至单阀方式运行、经济性严重下降的局面。这对我国今后大规模发展的超（超）临界机组的安全高效运行优化具有一定的借鉴意义。

参考文献

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[3]江飞，孙建国.国产亚临界600MW空冷机组单阀-顺序阀切换试验研究[J].节能技术，2011，29(5)：437-441.

[4]赵婷，薄利明，万杰，等.由高调门特性问题引发的汽轮机负荷失控故障诊断[J].汽轮机技术，2017，59(1)：70-74.

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