摘　要：某些設計為帶基本負荷的大型汽輪發電機組被要求參與電網調峰，因此，分析機組在變工況下運行的經濟性尤為重要。以沙角A電廠300 MW機組為研究對象，分析其在調峰負荷下順序閥控制與單閥控制的經濟性和滑壓運行的經濟性。經分析計算，順序閥控制方式較單閥控制方式的熱耗率要低。最后，確定了機組在給定負荷下最佳滑壓運行的主蒸汽壓力，理論計算和試驗結果表明，最佳滑壓運行主蒸汽壓力基本相同。

　　前幾年，電網峰谷差較大，某些設計為帶基本負荷的大型汽輪發電機組被要求參與電網調峰。隨著廠網分開、競價上網的實施，火電廠越來越重視其發電成本，特別是大功率機組調峰運行工況下的經濟性。本文以目前電網的主力運行機組——國產引進型300MW機組為研究對象，分析其在典型調峰運行工況下的經濟性及進行機組變工況的理論計算，優化運行方式和蒸汽初參數，并在此基礎上進行試驗驗證。?

1調峰機組滑壓運行的經濟性分析
1.1機組運行的負荷特征
　　根據我們的調查，在前幾年廣東炎熱的夏季，電網一般要求大功率汽輪發電機組上午在滿負荷下運行，中午調至額定出力的70%～80%，下午又恢復至滿負荷運行。在夜間，則視機組的調峰能力而定，一般將機組負荷調至額定出力的50%～70%。也就是說，在24 h內，這些機組只在兩三個負荷點上運行。滿負荷時機組按其設計的方式和參數運行，低負荷時，機組將滑壓運行。因此分析這些機組滑壓運行的經濟性僅需要在一兩個調峰負荷點上進行研究即可。?
1.2順序閥控制與單閥控制的比較
　　盡管現在大多數大型汽輪機具有全電調調門控制系統，但由于運行習慣或控制方便等原因，許多時候電站運行操作人員將汽輪機調節汽閥選為單閥的控制方式。單閥控制屬于節流配汽方式，相對于順序閥控制（噴嘴配汽）來說，會帶來一定的經濟損失。
　　本文采用大功率中間再熱汽輪機組熱力性能和氣動性能計算程序軟件包進行機組單閥和順序閥控制方式下的變工況計算，計算結果見圖1。?

　　由圖1可知，順序閥控制的熱耗率最低，在單閥控制中4閥運行的熱耗率比5閥或6閥運行的熱耗率要低。在滑壓運行時，順序閥控制與單閥控制中4閥運行的差別不大，但4閥運行時可流過的蒸汽量受限制，因而發出的最大功率受限制，達不到額定功率。我們在多個電廠進行熱力性能試驗時發現，如果采用單閥控制，運行人員一般將機組所有的調速汽門都參與負荷控制，這時機組在中間負荷范圍內運行，單閥控制比順序閥控制的熱耗率更高。
　　以沙角A電廠的300 MW機組為例進行研究。圖2是在該機組上進行的240 MW負荷的試驗，在相同的主蒸汽參數下，單閥控制比順序閥控制的熱耗率高60.7 kJ/kWh。此時6個調速汽門的開度均為23.6%左右。?
1.3機組滑壓運行的熱經濟性理論分析
　　以熱力循環的理論對機組在低負荷滑壓運行進行分析：一方面由于進汽閥的節流損失降低，高壓缸的效率增加，高壓缸排汽溫度升高使機組更容易達到其設計的再熱蒸汽溫度，機組的汽動給水泵耗功因其出口壓力的降低而降低，導致拖動給水泵的小汽輪機少耗汽，從而帶來經濟性提高；另一方面由于汽輪機高壓缸的焓降減少，循環熱效率要減小，而機組的絕對內效率就是相對內效率和循環熱效率的乘積。因此，綜合這兩方面的因素可以尋找合理的滑壓運行曲線。

2調峰負荷下最佳滑壓運行參數的確定
　　現代的大型汽輪機調峰運行大多數采取“復合滑壓運行方式”，即在中間負荷區域內，全關最后1～3個調速汽門，進行滑壓運行。如何選取在給定負荷點的最佳滑壓運行參數以獲取最高的效率，便是值得研究的問題。
　　根據沙角A電廠N300-16.7/538/538型機組的熱力系統資料和結構參數，利用機組變工況理論計算，得出較寬的主蒸汽壓力范圍內的熱耗率，找出給定負荷點的最佳滑壓運行的主蒸汽壓力。以此為指導，在主蒸汽壓力變化較小范圍內選擇三四個主蒸汽壓力進行試驗驗證。理論計算和試驗結果如圖3、圖4所示。圖3和圖4分別代表240 MW和180 MW負荷下滑壓運行主蒸汽壓力的優化曲線。由圖可見，由于理論計算和實際試驗時機組的邊界條件（如系統疏水泄漏和汽封間隙）的不同導致了相同主蒸汽壓力下絕對熱耗率有較大的差值。盡管如此，但是熱耗率隨主蒸汽壓力變化的趨勢是相同的，而且在機組經常運行的兩個負荷點，理論計算和實際試驗的熱耗率變化曲線其最低點所對應的主蒸汽壓力基本相同。對于240MW負荷，當主蒸汽壓力滑到15.7MPa時，機組熱耗率達到最小；對于180MW負荷，當主蒸汽壓力滑到14.5MPa時，機組熱耗率達到最小。

3結論
　　a) 從機組熱經濟性角度，順序閥控制方式較好。但如果在單閥控制方式下，高負荷（大于85%）時采用6閥，而小于85%負荷時采用4閥，則其熱經濟性與順序閥控制相比降低不多，也是可以使用的。建議電廠一般采用順序閥控制方式運行。
　　b) 理論計算和試驗結果表明，在機組經常運行的兩個低負荷點均存在最佳滑壓運行參數，且理論計算和試驗的最佳滑壓運行主蒸汽壓力基本相同。
　　c) 本文計算以沙角A廠300 MW的5號汽輪機組為例，所分析的優化運行結果對同類中間再熱大功率汽輪機組也有參考價值。