基于电液伺服阀的汽轮机低压缸零出力改造系统研究

时间：2022-09-15 13:00:23

关键字：电液伺服阀零出力供热

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[导读]摘要：针对影响供热抽汽机组的工作安全性及稳定性的主要因素,从提高控制效率等方面出发,进行了600Mw机组切除低压缸供热改造,介绍了抽汽系统的组成及各液动阀门的工作过程,分析了电液伺服阀及液控快关阀的控制策略,为该技术在类似工程中的设计使用提供了参考。

引言

2016年国家能源局综合司下达了《火电灵活性改造试点项目的通知》(国能综电力[2016]397号),通知要求,挖掘火电机组调峰潜力,提升我国火电机组运行灵活性,提高新能源消纳能力。我国计划在"十三五"期间实施2.2亿kw燃煤机组的灵活性改造,使机组具备深度调峰能力,并进一步提高火电机组负荷响应速率。

近两年,切除低压缸灵活供热技术在我国大力倡导火电机组运行灵活性的政策背景下得到了发展,其主要原理是:在中低压缸连通管上安装关断阀门,在机组供热运行中关闭连通管上阀门,切除低压缸(低压缸零出力)运行,使低压缸不进汽解列,中压缸排汽全部抽出供热。该技术实现了在汽轮机不换转子或不设置离合器的情况下切除低压缸,中压缸排汽基本上全部对外供热,使机组在同等电负荷条件下供热能力大大提高。且除低加系统需适当改造外,抽真空系统、凝结水系统、循环水系统等其他系统均无需改造,只需要按低负荷供热方式运行或适当调整运行参数即可满足低压缸切除工况的运行要求。

1系统设计

1.1系统简介

某电厂建设为2×600Mw超临界燃煤纯凝机组,汽轮机为东方汽轮机厂生产。于2013年对#1、#2机两台机组进行了工业抽汽改造,抽汽口位于汽轮机中低压连通管。同时,在中低压连通管预留采暖抽汽接口,采暖供汽最大能力420t/h。该电厂作为所在城市唯一的大型电站,为了最大限度增大电厂供热能力,满足3000万m2的采暖供热量,本次深度供热改造遵循以下原则:低压缸基本不进汽(仅需通入少量的冷却蒸汽),中压缸排汽全部对外供热,机组处于背压式运行状态,低压缸排汽的乏汽全部被利用,实现机组供热能力的最大化。

切除低压缸进汽(低压缸零出力)供热系统中,低压缸处于高真空运行状态,采用三偏心金属密封液动蝶阀,阀门关闭能够达到零泄漏要求,以此切断低压缸原进汽管道,低压缸需要通过一定的冷却蒸汽流量,同时也能保证低压缸处于热备用。因该蝶阀口径DN1300很大,冷却蒸汽流量要控制在额定流量的5%以内,若要将流量控制在如此小的范围内,阀门前后压差会很大,目前市场上找不到能满足供货要求的液控蝶阀,因此设计旁路蒸汽管路,在旁路蒸汽管路上设置调节阀和流量孔板,冷却流量可以进行调试试验,以机组振动和胀差在允许范围、低压缸末级叶片处温度低作为评判准则,确定合理的冷却流量。冷却蒸汽汽源取自中压缸排汽的供热抽汽管道,接入点为中低压缸连通管低压缸入口垂直管段。切除低压缸供热改造后,除上述少量蒸汽用于低压缸的冷却外,其余中压缸排汽均对外供热。供热母道上依次设置气动逆止阀、液动快关阀、供热关断阀(图1)。

1.2中低压连通管供汽液动蝶阀

2017年,该电厂的600Mw机组由纯凝机组改为供热采暖机组,在连通管上增设供热蝶阀对外供热,该供热蝶阀为电动蝶阀,采用常规的单偏心中心密封,阀门具有机械限位,阀门关死对应15%的阀门开度,以保证任何工况低压缸进汽量大于300t/h的最小流量要求。若对该蝶阀进行改造,受单偏心的中心密封、电动执行机构等的限制,难以满足低压缸切除工况零泄漏、快开快关等要求,需更换蝶阀。同时为达到单独切一个低压缸的要求,在低压缸B入口的垂直短管上增设蝶阀B,在蝶阀A打开、蝶阀B关闭的状态,达到单独切低压缸B的目的。该两个中低压连通管液控快关调节阀自带PLC控制系统,通过内置伺服阀实现阀门流量的连续调节。

东方汽轮机在供热机组设计中,通常抽汽液控蝶阀用油为汽机EH油(高压抗燃油),由于供热投入时,该液控蝶阀调节频繁,且阀体安装环境温度较高,导致油管路频繁振动,易造成EH油酸值升高,给机组的安全稳定运行和供热带来很大隐患。因此,本次改造对于中低压连通管供汽液控蝶阀A/B不使用EH油,均设置独立油站。

1.3供热抽汽母管液控快关阀

汽轮机是发电厂的主要设备,为防止紧急情况发生时,抽汽管道中的水和蒸汽瞬间倒流,影响汽轮机的运行安全,需在靠近汽轮机侧的抽汽管道上设置逆止阀。为满足机组运行要求,通常在供热抽汽管道上还需要设置抽汽截止阀(电动蝶阀或电动闸阀)。但不管是电动蝶阀或电动闸阀,还是抽汽逆止阀,其阀门的关闭时间都大于1S,无法满足紧急情况下快速关闭的要求。因此,在供热抽汽母管上除设置常规的气动抽汽逆止阀、电动蝶阀外,另设置一台液动快速关闭阀,通过其中的快关电磁阀使主阀体油缸内回油进至有杆腔,使油缸活塞快速退回,阀门快速关闭(图2)。表1所示为各工况下电磁线圈的动作情况。