调峰运行对汽轮机辅助设备的影响

《装备维修技术》2021年第14期—263—分析常见深度调峰方式及其汽轮机设备的影响武闻利（国能集团东北电力有限公司沈西热电厂，辽宁沈阳110142）摘要：电网需电量存在周期性，某段时间处于电力低谷，某段时间处于电力峰值。

因此需要电厂根据实际情况进行调峰，以满足电网用电需求情况。

本文主要对电厂调峰方式进行介绍，并对不同调峰方式的特点进行分析，以便电厂根据实际情况选择合适的调峰方式。

同时调峰过程中，会出现工况的较大程度变化，对汽轮机及辅机设备均会造成影响，明确造成的危害，进一步采取应对措施，以保证整个体系在调峰阶段的稳定性。

关键词：深度调峰汽轮机调峰方式1引言随着我国经济的发展和经济结构的调整，第一产业对于电力的需求逐渐减少，第二产业和第三产业需求量日益增加，这也就造成了电网的峰谷差日益增加。

尤其对于耗电量大的省市，其电力需求的峰谷值更加巨大。

另外，随着新能源的不断开发和利用，风能发电和太阳能发电正在快速发展，对于电力行业的调峰提出严峻的考验和要求。

目前，抽水蓄能电站是一种较为理想的调峰电源，尽管其技术相对成熟，但是由于建设周期长、建设地地理要求高等特点，难以进行大规模的利用和实施。

因此，改进电力行业自身设备的调峰能力是必然趋势。

目前，采取的调峰方式主要以低负荷调峰运行方式为主，机组在低负荷下往往会存在燃烧不稳定的情况出现。

机组在调峰时，锅炉在较低的负荷下运行，火焰在炉膛内的充满程度远远低于高负荷运行状态。

导致炉膛内的温度分布不均。

水冷壁各循环管路中容易出现汽水分布不均，热偏差大的情况。

同时调峰过程也会对汽轮机设备造成一定的影响，本文主要对调峰阶段对汽轮机及整个系统造成的影响进行分析。

2常见的调峰方式2.1负荷变化进行机组调峰根据电网系统的需求，对机组的实际运行负荷进行调整，以满足电力入网的要求。

变负荷调峰方式在电厂中是比较常见的调峰方式，随着电网的需求多少对机组负荷进行深度快速调整，此种调峰方式相对方便，但对于设备的抗干扰能力要求较高。

汽轮机深度调峰运行方式下供热机组循环水温控制系统的开发与应用摘要：随着新能源需求和环境保护要求的不断增加，供热系统的高效运行和灵活调节成为电力行业的新型挑战。

在此背景下，汽轮机深度调峰运行方式作为一种有效的供热机组运行策略被广泛应用。

然而，在深度调峰运行方式下，供热机组循环水温度的控制成为一个关键节能问题，本文针对汽轮机深度调峰运行方式下供热机组循环水温控制系统的开发与应用展开讨论。

提高汽轮机效率，使机组保持在最佳工况运行，达到降低煤耗的效果，揭示了该系统在提高供热系统效率、稳定性和灵活性方面的重要作用。

关键词：汽轮机；深度调峰运行；供热机组引言：随着能源需求和环境保护要求的不断提高，供热系统的高效运行和灵活调节成为热能行业的重要课题。

汽轮机深度调峰运行方式作为一种有效的供热机组运行策略，能够通过调整汽轮机负荷和循环水温度，满足不同时间段内的热负荷需求变化。

在这种运行方式下，供热机组循环水温控制系统的开发与应用显得尤为关键。

本文将冬季供热机组循环冷却水塔存在循环水温度低易结冰问题，目前随着再生能源发电持续发展，电网对火电机组的灵活性调峰任务逐渐增加，当供热机组低压缸零出力调峰后可以被循环水带走的热量将进一步减少，因循环水温度太低导致循环冷却水塔结冰严重，造成水塔填料层及结构梁的负载超限，水塔立柱混凝土的多次冻融会减少使用寿命，尤其在有裂缝的部位，更易造成混凝土的破坏，严重危及机组的安全性。

以期为相关研究和实践提供参考和指导。

一、汽轮机深度调峰运行方式为响应国家“双碳”目标，针对目前电网要求火电机组进行热电解耦深度调峰的要求，提高机组灵活性调峰的能力，实现公司利益最大化，公司2021年实施了2号机组灵活性调峰改造项目。

在96MW和160MW电负荷下的切缸调试试验过程中，机组运行平稳，供热参数正常，通过此时试验验证了机组能够在供热期30%电负荷下切缸运行。

二、汽轮机深度调峰运行方式下的供热机组循环水温控制系统开发（一）系统需求分析与设计在汽轮机深度调峰运行方式下供热机组循环水温控制系统的系统需求分析与设计中，需要明确系统的目标，即实现稳定的循环水温控制，以满足供热需求，并确保系统的安全性和可靠性[1]。

火电机组调峰运行对汽轮发电机的影响及对策摘要：近年来，我国能源电力消费不断增长，装机容量跃居世界首位。

面对“加快全球能源互联网构建”的能源发展战略，绿色发电的装机比重大幅度上升，由风能、太阳能等大规模并网发电对电力系统调峰带来的挑战，成为亟待妥善解决的问题。

基于此，以下对火电机组调峰运行对汽轮发电机的影响及对策进行了探讨，以供参考。

关键词：火电机组；调峰运行；汽轮发电机；影响及对策引言为满足清洁能源快速发展的需要，提高电网对可再生能源的消纳能力，我国电力发展十三五规划中指出需加强汽轮机机组，尤其是燃煤火电机组灵活运行以及调峰能力建设，重点是要求机组具有快速启动、快速变化负荷以及深度调峰能力，同时也可向具有较好热电联产效益的热电解耦/热电联供运行方式转变。

1调峰运行方式目前，火电机组调峰运行的主要方式有：变负荷运行、两班制运行和轮停调峰等。

变负荷运行方式是通过改变机组负荷来实现系统调峰的运行。

我国大部分并网火电机组都是受电网统一调度的，即采用自动发电控制。

机组通过改变自身的参数来配合电网负荷指令的变化。

一般而言，机组调峰变负荷范围为机组额定出力的50%~100%。

我国现役300MW及以上容量等级的火电机组大都采用变负荷运行的方式参与调峰。

轮停调峰是在新的能源形势下提出的一种有效解决调峰矛盾的运行方式。

轮停调峰一般由省级电网或区域电网统一调度，安排网内各机组定期、有序、轮流运行，以减少由于大量火电机组处于变负荷运行而带来的资源浪费与环境污染。

火电机组轮停调峰在电力需求放缓的今天已经是一种必然趋势。

发电机调峰运行时，负荷变化较大，不同负荷下发电机的效率会有所不同，将会对机组运行的经济性产生一定的影响。

2火电机组调峰运行问题分析2.1汽轮发电机油系统故障汽轮发电机内部构造非常复杂，因此在进行组装时，需要考虑多个方面的注意事项，特别是外部因素对汽轮发电机的组装容易产生不良的影响，一旦相关人员组装操作不规范，杂质进入到汽轮发电机内部的油系统中，汽轮发电机在运行的过程中，杂质会对轴颈产生很大的摩擦作用，导致轴颈出现磨损问题，随着运行时间不断推移，轴颈的磨损程度会越来越严重，进而导致汽轮发电机内部的阀门出现卡死问题，造成汽轮发电机无法可靠、安全运行。

汽轮机旁路系统的功能及其选择岗位职责摘要：汽轮机旁路是单元制大型火力发电厂的重要辅助系统，旁路系统设计直接关系到机组的运行方式和控制策略。

发达国家中，大型机组担当调峰任务很重，旁路系统带来的好处相当明显。

在我国，大容量再热式机组都采用单元制系统，为了便于机组启停、调峰、事故处理和适应特殊运行方式，绝大多数再热式机组也都设置了旁路系统。

但事实上，不同型式的汽轮机，其旁路系统的容量和功能应不尽相同。

汽轮机旁路系统；功能与作用；功能选择一、汽轮机旁路的功能与作用考虑到汽轮机的空载流量与锅炉的最低负荷不一致，以及低负荷时中间再热器的保护问题，中间再热式机组应设置旁路系统，每一级旁路中都装有减温减压器。

当汽轮机的负荷低于锅炉稳定燃烧的最低负荷时，锅炉多送出的蒸汽可经过降压减温后送入再热器或低参数的蒸汽管道或直接排入凝汽器以回收工质。

当汽轮机负荷很低而使流经锅炉再热器的蒸汽量不足以冷却锅炉再热器时，绕过高压缸且经过旁路系统减温减压器冷却的蒸汽，可进入锅炉再热器进行冷却，从而保护再热器。

1、缩短机组启动时间及汽机冲转过程中协调蒸汽参数和流量汽轮机滑参数热态启动时，蒸汽进入气缸与气缸内壁接触，蒸汽温度上升较快，由于汽缸壁较厚且高中压缸为多层缸缸结构，传热到外壁需经较长时间，汽缸内、外壁容易出现较大的温差。

当汽机滑参数冷态启动时，汽缸壁温较低，而锅炉来的过热蒸汽温度很高，导致主蒸汽温度与气缸和转子温度不协调，容易引起汽轮机汽缸及其他部件热应力过大，缩短机组使用寿命。

故在机组启动期间，除监视汽缸内、外壁温差外，还必须控制好金属温度的升降速度。

一般来讲，单元机组在启动过程中，锅炉蒸汽温度与汽机汽缸金属温度不协调是由锅炉的特性决定，先以低参数蒸汽冲转汽轮机，之后随着汽轮机升速、并网、带负荷的要求，不断提高主蒸汽的参数和流量。

所以机组启动时间的长短取决于锅炉达到汽轮机冲转要求的蒸汽参数（包括主蒸汽和再热蒸汽）的时间，而锅炉升温、升压速度取决于锅炉疏水管的排放。

机组深度调峰对汽轮机运行的影响摘要：众所周知，大型燃煤机组深度调峰已成为不争的事实，大多数汽轮机在深度调峰期间机器辅助设备实际运行时状况与设计工况不符，因此对机组运行安全产生一定的影响。

作者结合部分机组在深度调峰期间运行情况，阐述了机组深度调峰对汽轮机运行、汽轮机本体及其辅助设备寿命的影响，总结了普遍存在的问题以及相应的处理措施。

关键词：机组；汽轮机；深度调峰；1 机组深度调峰对汽轮机运行的影响1.1 给水泵再循环阀投运方式机组负荷降低，给水流量也随之降低，当给水流量降低至接近再循环阀保护开启值时，需提前开启给水泵再循环电动门和最小流量阀。

部分机组发生过再循环阀突开启，造成给水流量降低引起机组跳闸的事故。

调峰降负荷过程手动控制给水泵再循环阀开度。

深度调峰负荷较低，辅汽压力较低时，需要将一台给水泵退出带给水，并开启再循环阀，另一台给水泵遥控投入手动调整给水，或者启动电动给水泵，这种运行方式能够有效提高机组在深度调峰时给水调整的稳定性，但会导致机组经济性降低。

1.2停运1台汽动泵的影响机组深度调峰时，若停运1台汽泵，则给水控制品质提高，但可能导致停运泵出现转子热弯曲现象。

泵停运时，泵内积存的水逐渐冷却降温，其中的冷水会下沉到泵底部，在泵体内部产生一定的温差，使转子产生热弯曲。

这种热弯曲一般在停运2 h左右达到最大，停运6 h后才会逐渐消除。

在此期间启动，可能会产生异常振动，引起动静碰磨。

如果有条件进行连续盘车的，应投入连续盘车；如不具备连续盘车条件，则应在启动前对给水泵进行充分的预暖，使水泵内各部位温度分布均匀，并尽量接近除氧器内给水温度。

如果深度调峰持续时间不超过6 h，建议给水泵采用最低转速旋转备用；如果深度调峰持续时间超过6 h，应停运小机汽泵至盘车状态。

1.3小汽轮机汽源的切换小汽轮机的汽源一般选择四级抽汽，同时设置冷段再热蒸汽和辅助蒸汽为备用汽源。

在深度调峰时，四级抽汽的压力较低，可能无法满足锅炉给水的需要，需要投入冷再或辅汽汽源。

图1 37级末级叶片出汽侧水蚀图通过对三组末级动叶进行观察，发现进汽侧钎焊司太立合金处状态一致，仅发生了轻微水蚀。

如图表明三组末级动叶进汽状态基本一次。

图2 进汽侧水蚀情况问题分析水蚀发生的机理工作在湿蒸汽区的动叶片，与汽流中夹带的二次水滴高速撞击，从静叶栅出来的水滴与高速转动的动叶片发生冲击，水滴与动叶片接触部位产生了很高的压力，其压力超过了材料的屈服极限，使叶片材料产生局部的塑性变形和表面硬化。

这种压力反复作用于叶片，叶片材料达到疲劳极限时，局部即开始产生疲劳裂纹。

水滴冲击到这种裂纹时，产生的压力将加剧裂纹向更深处发展，致使叶片材料从叶片表面脱离形成水蚀。

图3 进汽侧速度三角形水蚀原因查找本次汽轮机末级叶片水蚀发生在出汽侧与正常水蚀在进汽侧现象不一致。

从水蚀发生机理可以判断出该级末级叶片属于特殊情况。

考虑到末级叶片离低压缸喷水减温较近，怀疑喷水减温管道有故障。

通过试投5号机排汽缸喷水装置，发现2号排汽缸（炉侧）垂直安装的冷却水管喷水口喷射方向正对级叶片，但喷射位置与叶片损坏豁口处相差约15cm，如所示。

图4 静态时投低压缸喷水减温状态图考虑到现场试投5号机排汽缸喷水装置时汽轮机转子为静态，若机组在运行状态，根据“伯努利效应”，流体的流速越大,压强越小；流体的流速越小大。

汽轮机转子叶顶汽流较叶根汽流速大很多，产生一个向叶顶的一个压力梯度，也即运行时冷却水喷水位置会向叶顶处偏移。

该喷水管为机组原始安装。

以往未发生该问题原因分析该机组至1988年投产至今已经历过七次大修，期间检查并未发现末级叶片有异常现象。

运行方式上由于近年来为满足电网辅助调峰需要，三元正极材料用高速混合机使用问题的研究。

深度调峰对汽轮机设备影响的分析及建议摘要：现今深度调峰发展越来越快，已经成为运行主要内容，随着调峰方式不同其安全性能、深度以及灵活都各不相同。

在调峰运行过后，会产生大量的热量，汽轮机金属温度产生周期性的改变，造成设备使用寿命降低，各种辅助机运行稳定性也随之降低。

需要对其开展优化工作，确保机组能够正常、稳定以及高效运行，增强汽轮机使用寿命。

关键词：深度调峰；汽轮机设备；影响引言：汽轮机属于一种透平机械，能够使气体热能与机械功发生转化。

具体转化过程为，通过将对煤炭进行处理，使其成为煤粉，然后利用煤粉来加热锅炉，使锅炉中的水变成水蒸气，进入到高压缸，之后开展二次加热，使其进入中压缸内，通过中压缸内蒸汽使汽轮机发电。

近年来，我国发展越来越快，居民和第三产业占据电力消费比重逐渐增加，造成电力消费结构发生相应变化，为此我国发布众多与大型燃煤机组调峰相关政策，鼓励各个电企业对机组调峰进行创新和完善，但是随着机组调峰的深入，各种问题逐渐凸显，对汽轮机和辅助都产生一定影响，需要对其进行分析和研究，寻找解决方法。

1.深度调峰概述所谓调峰主要就是指，在用电高峰时期，电网会超出其能承受负荷，为使电网能够正常运行，让用电功率能够平衡，发电部门会对发电机做出相应改变，从而适应当前电负荷，这就是调峰，常见的调峰方式有以下三种。

1.变负荷调峰。

这种调峰方式主要是对机组负荷进行改变，以此来适应不同负荷的电网。

当电网高峰时期出现，电网负荷超出时，机组就会在额定出力下运行，或者在最大连续出力的情况下运行；当电网负荷出现低谷时，机组也能够在低负荷下运行；在电网负荷产生一定变化过程中，机组可以快速地对负荷进行升降。

这种运行方式的优势：能够最大程度减小设备寿命损耗；并且其操作简单，只有在负荷过低时，才需要操作水泵、凝结水泵、循环水泵等。

缺点，这种调峰方式，调峰深度一般能够到40%，当负荷率过低时会大量消耗煤炭等，对经济会产生一定的不利影响[1]。

1.凝汽设备主要有凝汽器、循环水泵、抽汽器、凝结水泵等组成。

任务：⑴在汽轮机排汽口建立并保持高度真空。

⑵把汽轮机排汽凝结成水，再由凝结泵送至回热加热器，成为供给锅炉的给水。

此外，还有一定的真空除氧作用。

2.凝汽器冷却水的作用：将排汽冷凝成水，吸收排汽凝结所释放的热量。

3.加热器疏水装置的作用：可靠的将加热器内的疏水排出，同时防止蒸汽随之漏出。

4.轴封加热器的作用：回收轴封漏汽，用以加热凝结水从而减少轴封漏汽及热量损失，并改善车间的环境条件。

5.低压加热器凝结水旁路的作用：当加热器发生故障或某一台加热器停用时，不致中断主凝结水。

6.加热器安装排空气门的作用：为了不使空气在铜管的表面形成空气膜，使热阻增大，严重地影响加热器的传热效果，从而降低换热效率，故安装排空气门。

7.高压加热器设置水侧保护装置的作用：当高压加热器发生故障或管子破裂时，能迅速切断加热器管束的给水，同时又能保证向锅炉供水。

8.除氧器的作用：用来除去锅炉给水中的氧气及其他气体，保证给水的品质。

同时，又能加热给水提高给水温度。

9.除氧器设置水封筒的目的：保证除氧器不发生满水倒流入其他设备的事故。

防止除氧器超压。

10.除氧器水箱的作用：储存给水，平衡给水泵向锅炉的供水量与凝结水泵送进除氧器水量的差额，从而满足锅炉给水量的需要。

11.除氧器再沸腾管的作用：有利于机组启动前对水箱中给水加温及备用水箱维持水温。

正常运行中对提高除氧效果有益处。

12.液压止回阀的作用：用于防止管道中的液体倒流。

13.安全阀的作用：一种保证设备安全的阀门。

14.管道支吊架的作用：固定管子，并承受管道本身及管道内流体的重量和保温材料重量。

15.给水泵的作用：向锅炉连续供给具有足够压力，流量和相当温度的给水。

16.循环水泵的作用：主要是用来向汽轮机的凝汽器提供冷却水，冷凝进入凝汽器内的汽轮机排汽，此外，还向冷油器、发电机冷却器等提供冷却水。

17.凝结水泵空气管的作用：将泵内聚集的空气排出。

深度调峰对汽轮机设备影响的分析及建议葛㊀挺(大唐华中电力试验研究院,河南㊀郑州㊀450000)作者简介:葛挺(1968-),男,学士,高级工程师,从事汽轮机试验㊁调试㊁运行优化㊁故障诊断等工作㊂摘㊀要:目前火电机组深度调峰运行已成为常态,不同调峰方式在安全性㊁调峰深度㊁灵活性㊁经济性㊁操作复杂性等方面各有优缺点,其中变负荷调峰方式最为常见㊂变负荷深度调峰运行后,受汽轮机金属温度周期性变化㊁主再热汽温差加大等因素的影响,寿命损耗加剧;给水泵㊁凝结水泵㊁回热系统加热器等重要辅机的运行稳定性明显降低,调整不当易引起机组非停㊂需要在深度调峰目标负荷选择㊁辅机控制策略㊁小汽机汽源及轴封汽源可靠性等方面开展优化工作,以保证机组在深度调峰工况下,安全㊁稳定㊁经济运行㊂关键词:深度调峰;汽轮机;凝汽式;可靠性;寿命损耗;控制中图分类号:TK267㊀㊀㊀㊀文献标识码:B㊀㊀㊀㊀文章编号:411441(2019)02-0101-040㊀引言火电机组调峰运行时,负荷大幅变动或频繁启停,金属部件要承受剧烈的温度变化和交变应力,对机组的寿命㊁安全性㊁运行稳定性及经济性会带来不利的影响㊂但目前火电装机容量过剩㊁可再生能源消纳困难㊁电网峰谷差增大等问题越来越突出,为了维持发电与用电的平衡,火电机组参与调峰是必然的要求㊂火电机组常见的调峰方式主要有变负荷调峰㊁两班制调峰㊁少蒸汽无负荷调峰等,这些调峰方式在安全性㊁调峰深度㊁灵活性㊁经济性㊁操作复杂性等方面各有优缺点㊂最常见的调峰方式为变负荷调峰,深度变负荷调峰后,存在低负荷稳燃㊁环保设备投入㊁锅炉水动力安全性㊁直流炉干湿态频繁转换㊁汽轮机低压通流部分安全性㊁热应力控制㊁供热能力受限㊁辅机运行稳定性等等问题㊂深度调峰运行后带来的问题很多,这里不再一一阐述,仅就常见调峰方式对比㊁深度变负荷调峰对凝汽式汽轮机设备的影响进行简要分析㊂1㊀常见调峰方式对比1.1㊀常见调峰方式简介1.1.1㊀变负荷调峰方式变负荷调峰方式是指通过改变机组的负荷来适应电网负荷变化的调峰方式㊂在电网高峰负荷期间,机组在额定出力或最大连续出力下运行;在电网低谷负荷期间,机组在尽可能低的负荷下运行;当电网负荷变化时,能以较快的速度升降负荷㊂1.1.2㊀两班制调峰方式所谓两班制调峰方式,就是通过启㊁停部分机组来进行调峰;即在电网低谷期间将部分机组停用,次日电网高峰负荷到来之前再投入运行,通常这些机组每天会停用6~8小时㊂由于这种调峰方式启停频繁,会增加机组的寿命损耗㊂1.1.3㊀少汽无负荷调峰方式少汽无负荷运行方式,是在夜间低谷时段将机组负荷减到零,但不从电网解列,保持发电机带无功运行;向汽轮机供给少量低参数蒸汽,以冷却鼓风摩擦产生的热量;至次日电网负荷增加时转为发电方式,接带有功负荷运行㊂1.2㊀调峰方式对比分析1.2.1㊀安全性安全性方面,变负荷调峰方式,设备寿命损耗最小;两班制调峰方式对机组的寿命损耗最大,需进行大量的设备操作,易出安全问题;少汽无负荷调峰方式从运行操作量及所涉及的安全问题介于变负荷与两班制之间㊂1.2.2㊀调峰深度两班制和少汽无负荷调峰方式的均能降负荷至0,变负荷调峰方式调峰深度一般可达到40%,负荷继续降低则需投油稳燃,受入炉煤煤质的影响也较大㊂因此,从调峰深度方面看两班制和少汽无负荷调峰方式较变负荷调峰方式更具优越性㊂DOI:10.19755/ki.hnep.2019.s2.0291.2.3㊀灵活性变负荷调峰方式,负荷变化率一般控制2~5%/min范围内,20min负荷变动可达40%左右;两班制调峰方式,从锅炉点火到带满负荷的热态启动过程约需60~90min;少汽无负荷调峰方式,省去了抽真空㊁冲转升速㊁并网等操作,汽缸温度可保持较高水平,带满负荷的时间可缩短,一般30min的时间可以完成㊂可以看出:变负荷调峰方式灵活性最好,少汽无负荷调峰方式次之,两班制调峰方式最差㊂1.2.4㊀操作复杂性显然变负荷调峰方式在操作方面最为简单,只有当负荷很低时,才需对给水泵㊁凝结水泵㊁循环水泵进行一些操作;两班制调峰方式则需要进行停机和启动全过程操作,为减少寿命损耗还要增加额外一些特殊操作,操作量最大也最复杂;少汽无负荷调峰方式介于两者之间㊂1.2.5㊀经济性汽轮机在低负荷运行时,效率将随之降低㊂当负荷低于70%时,汽机热耗率会急剧增加,低谷负荷时段会对经济运行带来不利影响㊂变负荷调峰方式,由于负荷率降低,供电煤耗增加;两班制调峰方式,在启动过程中会产生燃料㊁厂用电㊁工质消耗;少汽无负荷调峰方式,汽轮机空转时同样会产生燃料㊁厂用电的损耗㊂造成的损失和低负荷运行时间相关,存在着一个临界时间,决定着到底何种调峰方式更为经济㊂对于不同的调峰方式,两两之间都会存在着一个临界时间,当低谷时段与临界时间相等时,两种调峰方式的损失相同,低于临界时间一种调峰方式经济性更好,高于临界时间则反之㊂2㊀深度调峰后对汽机设备的影响2.1㊀对汽轮机本体的影响机组深度调峰运行,如降到30%额定负荷或更低的负荷下运行后,对汽轮机本体的影响主要表现在汽轮机缸温周期性变化产生交变应力㊁缸温差增大㊁低压通流部分可能进入鼓风状态㊁低压末级及次末级动叶片的安全性等几个方面㊂2.1.1㊀深度调峰对汽轮机缸温㊁缸温差的影响不同负荷工况下,由于高压调门开度㊁汽轮机各级段压降发生变化,必然会引起通流部分各处温度的变化㊂低压通流部分由于进汽温度较低,各监视段温度变化幅度相对较小㊂高中压通流部分,由于调节汽门节流㊁压降变化较大等原因,温度会有较大变化;特别是在定压运行㊁高压调门节流严重的情况下,高压通流部分温度会有很大的下降㊂CLN600-24.2/566/ 566型汽轮机不同负荷下高中压通流部分监视段温度[3]的情况如图1㊁图2所示㊂图1㊀CLN600-24.2/566/566型汽轮机高缸监视段温度图2㊀CLN600-24.2/566/566型汽轮机中缸监视段温度(1)从图1㊁图2的数据看,滑压运行方式下,高压缸温度随负荷的降低,先升后降,但变化幅度不大;中压缸温度随负荷的降低呈下降趋势,负荷降至30%时,3段抽汽温度降低28ħ,4段抽汽温度降低15.3ħ;考虑到实际运行时,低负荷工况的再热汽温会有较大降低,3段㊁4段温度的降低幅度会有更大的增加㊂(2)如采用定压方式运行,各监视段温度均是下降的;负荷降至40%时,1㊁2㊁3㊁4段抽汽温度分别降低62.8㊁54.2㊁21㊁21.7ħ,如降负荷速度过快,会产生很大的热应力㊂如长期频繁深度调峰运行,即使采用滑压方式运行,并控制负荷升降速度,因缸温的周期性变化,也会产生低周疲劳,可能引起汽缸中分面张口㊁导汽管密封或其他密封部件破坏,造成漏汽,产生汽缸温度高㊁温差大㊁汽缸变形等问题,对汽轮机的寿命有一定的影响㊂2.1.2㊀主㊁再热蒸汽温差大,产生较大热应力由于低负荷工况再热汽温低的问题普遍存在,且负荷越低再热汽温越低,使得主汽温与再热汽温的温差增大,有可能超过制造厂规定的范围(一般为60ħ左右),对于高㊁中压合缸的汽轮机,高中压缸主汽及再热汽两个进汽口相临处的温度梯度过大将产生很大的热应力㊂运行时应注意控制主㊁再热蒸汽温差不超过厂家设计温差范围㊂2.1.3㊀深度调峰工况下,低压通流部分水蚀加剧深度调峰工况下,因再热汽温大幅下降及高真空的原因,低压通流部分蒸汽湿度大幅增加㊂图3为N1030-25/600/600[4]㊁CLN600-24.2/566/566[3]㊁C300/235-16.7/0.343/537/537[5]等汽轮机,50%负荷㊁额定再热汽温时的排汽湿度与排汽压力关系㊂图3㊀排汽湿度与排汽压力关系从图3可以看出,排汽湿度随排汽压力的降低有明显的增加,同时深度调峰时,再热蒸汽温度往往达不到额定,排汽湿度会进一步上升㊂最终由于湿度增加㊁湿区前移,将引起低压通流部分,特别末级叶片㊁次末级叶片水蚀的加剧,长期运行存在水蚀造成叶片损坏的风险㊂2.1.4㊀小容积流量运行,影响低压通流部分安全深度调峰工况下,随着容积流量的减小,汽流在静叶内挤向根部,而在动叶片内偏向外缘,动叶片根部可能出现脱流,进而在喷嘴与动叶片外缘间隙产生涡流;鼓风㊁叶片颤振㊁低压末级动叶片出口边背弧水蚀等风险明显增加㊂为保障低压通流部分的安全运行,汽轮机低压缸都有最小排汽量的限制;不同制造厂家的具体规定差别很大,如哈汽C250/N300-16.67/537/537/0.4型汽轮机的最小排汽流量约为140t /h [6],哈汽CLN600-24.2/566/566型汽轮机的最小排汽流量为270t /h 左右[3]㊂图4为CLN600-24.2/566/566型汽轮机排汽流量与负荷关系曲线[3]㊂从图4中的数据可以看出:在30%额定负荷时,设计低缸排汽流量365t /h;一般情况下实际运行性能达不到设计值,实际运行的低缸排汽流量应该更大一些㊂因此30%额定负荷时汽轮机不会进入鼓风状态,但负荷进一步降低,如20%额定负荷或更低时,汽轮机是否会进入鼓风状态则需要通过实际的试验确定㊂图4㊀CLN600-24.2/566/566型汽轮机低缸排汽流量2.2㊀对热力系统及辅机设备的影响深度调峰运行后,对机组热力系统及辅机设备的影响主要表现在小汽机汽源可靠性㊁给水流量控制稳定性㊁加热器水位控制㊁凝结水泵运行稳定性等几个方面㊂2.2.1㊀对小机汽源可靠性㊁给水流量稳定性影响深度调峰运行后,4段抽汽压力降低较多,如30%负荷下,CLN600-24.2/566/566型汽轮机4段抽汽压力仅为0.36MPa(绝压),可能会出现小汽机出力不足,影响锅炉正常上水的情况,需做好小汽机备用汽源的热备用工作㊂给水泵通流量会达到最小流量阀动作值,如最小流量阀控制逻辑不完善,可能导致两台给水泵负荷分配偏差大跳泵㊁给水流量大幅波动等问题㊂2.2.2㊀对加热器水位控制的影响深度调峰运行后,各段抽汽压力之间的压差降低,造成加热器间疏水压差降低,加热器容易发生疏水不畅问题㊂CLN600-24.2/566/566型汽轮机不同负荷工况下各段抽汽压力之间压差[3]如图5㊁图6所示㊂图5㊀CLN600-24.2/566/566型汽轮机高中缸各抽汽压差图6㊀CLN600-24.2/566/566型汽轮机低缸各抽汽压差从图5㊁图6中的数据,可以看出在30%额定负荷时,3抽/4抽间压差为330kPa㊁6抽/7抽间压差为22kPa㊁7抽/8抽间压差为12kPa,与实际需求相比显得不足;会使#3高加疏水至除氧器㊁#6低加疏水至#7号低加㊁#7低加疏水至#8号低加等疏水不畅的问题比较突出㊂2.2.3㊀凝结水泵运行稳定性凝泵变频运行转速过低时,凝结水泵振动大的问题也比较普遍,需除氧器水位调整门参与控制㊂机组负荷下降过程,如给水泵密封水是由凝结水供水,则需保证凝结水母管压力不低于1.0MPa(或按厂家要求),保证给水泵密封水压力正常㊂3㊀结论及建议3.1㊀变负荷调峰为最为常见的调峰方式,在安全性㊁设备寿命损耗㊁操作复杂性㊁带负荷速度等方面有优势,但调峰深度受最低稳燃负荷㊁达标排放的影响较大;两班制调峰及少汽无负荷调峰等调峰方式在调峰深度方面较好,各调峰方式经济性方面的优劣需结合当地负荷曲线㊁低谷时段长度㊁煤价等情况,具体比较分析后确定㊂3.2㊀深度变负荷调峰后,汽轮机本体金属温度发生周期性变化,厚壁部件寿命损耗增加,低压末级叶片㊁排汽导流环水蚀加剧,给水泵㊁加热器㊁凝结水泵等辅机的运行稳定会降低㊂3.3㊀对于凝汽机组,开展深度调峰前,应统计梳理机组主辅设备存在的㊁影响深度调峰的缺陷,择机处理;优化主辅设备运行方式㊁控制逻辑(如小机汽源㊁给水泵最小流量阀㊁除氧器水位㊁轴封供汽系统㊁加热器水位等),使之能够适应深度调峰情况,最终保证机组的运行稳定㊂3.4㊀综合考虑深度调峰政策及机组的实际调峰能力,从安全㊁稳定㊁经济㊁环保等方面进行分析㊁评估后,再确定机组长期深度调峰的目标值㊂参考文献[1]解春林.火力发电机组深度调峰下汽轮机系统特性研究[D].华北电力大学(保定),2013.[2]刘吉臻,曾德良,田亮,等.新能源电力消纳与燃煤电厂弹性运行控制策略[J].中国电机工程学报,2015,35(21)ʒ5385-5394.[3]哈尔滨汽轮机厂有限责任公司.CLN600-24.2/566/566型汽轮机热力特性书[Z].2005.[4]东方汽轮机有限公司.N1000-25.0/600/600型汽轮机热力特性书[Z].2011.[5]东方汽轮机有限公司.C300/235-16.7/0.343/537/537型汽轮机热力特性书[Z].2007.[6]哈尔滨汽轮机厂有限责任公司.C250/N300-16.67/537/537/0.4型汽轮机热力特性书[Z].2005.收稿日期:2019-06-03。

调峰及低负荷运行对机组设备影响摘要：随着“碳峰、碳中和”、“建设以新能源为主体的新型电力系统”等目标要求的提出，新能源将迎来快速发展，能源结构将进一步优化，而煤机组类型在能源结构中所处的位置由电力供电向外部调节电力转移，煤机组负荷压力将进一步加大，火电机组的安全经济运行和新能源的高效消耗将面临严峻的考验，对火电机组的灵活运行提出了更高的要求。

关键词：调峰；低负荷运行；机组设备；影响分析引言由于发电厂百万机组深度调峰工作的需求，一些发电厂的锅炉设备在低负荷运行过程中会出现相关参数偏离设计参数的情况，进而导致百万机组在低负荷运行过程中出现了燃烧稳定性差、空预器低温腐蚀、气温偏低等情况，给发电厂的安全生产造成了不利影响。

1 调峰对机组设备寿命的影响1.1 汽轮机本体寿命分配汽轮机寿命一般是指从首次投运至转子出现第1条宏观裂纹期间的总工作时间。

影响汽轮机寿命的因素主要可以分为2大类：一是转子材料受到高温和工作应力作用产生的蠕变损耗；二是转子材料受到交变应力引起的低周疲劳损耗，由启动、停机、变负荷等不稳定变工况引起。

转子总的寿命损耗为这两类损耗之和。

汽轮机转子在启停及变负荷工况下运行，内部温度场处于非稳定状态，使转子内部承受热应力。

负荷波动越频繁，这种热应力冲击次数就越多，对转子寿命损耗就越大，这就是低周疲劳损伤。

低周疲劳损伤约占转子总寿命损伤的80%，是研究汽轮机转子寿命损伤的主要考虑对象。

目前认为汽轮机服役年限是30年，为获得最大的经济和社会效益，必须合理分配并充分利用汽轮机寿命。

1.2 辅助设备寿命机组调峰运行，给水泵内介质温度、压力也会随机组负荷的变化而变化，在机组升负荷的过程中，除氧器压力和温度提高，高温水流入低温泵体内，将产生一定的热冲击。

降负荷时，泵体和介质的温度变化相反，也同样会产生热冲击。

泵体需承受这样的交变应力，必然导致给水泵的寿命损耗，这就对泵的可靠性提出了较高的要求。

回热加热器温度、压力等参数均随机组负荷变化而变化，因而在机组负荷大幅度变动时，回热加热器都将承受相应的交变应力。

深度调峰对汽轮机设备影响的分析及建议摘要：我国新能源发电在迅猛发展中，在综合电网供电中的占比越来越高，相应的，火电机组因为其一次能源、可调节性、可控制性特点，配合进行“深度调峰”，满足电源调峰的需求，随之不可避免的，深度调峰对汽轮机设备会带来影响，严重者直接会导致汽轮机设备停止运行，设备寿命急剧缩减，因此需要重视才行。

关键词：深度调峰；汽轮机设备影响引言：对于火电机组来讲，其能够调峰的能力指的是机组的最小负荷及最大负荷之比，调峰能力强，表示能够根据产电需求进行大幅度、快速度的调整，且要求各项指标正常工作，由于我国用电量剧增、原来的电力运行模式已经不再适合现代社会需求，而因为火电机组的可调节性特点，突破技术限制，实现深度调峰，大大提高产电的适应性，具有极强的现实意义。

一、深度调峰概述（一）深度调峰是什么在2016年11月18日，国家发展改革委、国家能源局颁发《电力发展“十三五”规划（2016-2020年）》后，火电机组尤其是煤电机组因为其可调节强的关系，突破技术限制，实现深度调峰，可以说深度调峰已经成为火电机组运行常态。

分析深度调峰，可以从调峰讲起，一个火电机组的调峰能力，指的是机组最小负荷及最大负荷之比，比如一台600MW机组，其发电量可以能够从600MW下降到240MW，其调峰能力是380MW，其调峰深度就是240/600=40%，而深度调峰，则指的是在基础调峰的背景下，进行更加灵活、更有深度的调峰，例如华能陕西秦岭发电有限公司7号机组（66万千瓦间接空冷纯凝机组）可深度调峰至18万千瓦达3个小时，各项指标均显示正常，调峰深度达到18/66=27.27%，火电深度调峰技术再创新高[1]。

（二）深度调峰方式简介深度调峰是通过改变火电机组的负荷来实现的，根据火电机组的产电需求而定，在产电需求较高的时候，火电机组在高负荷状态下运行，在产电需求较低的时候，火电机组在低负荷状态下运行，在高负荷（额定出力或最大出力状态)下，对火电机组的影响相对较少，而低负荷状态下运行却问题较多，例如负荷降低后锅炉的给煤量降低，磨煤机出力降低，这时候如果给煤量发生突变，炉膛压力的变化会比较大，例如锅炉在滑压下运行，主、再热温度也下降较多，如果此时锅炉燃烧不稳，将造成蒸汽温度急剧下降，严重时会造成机组跳闸，这也就是本文分析探讨的主题所在。

调峰运行对汽轮机辅助设备的影响总结摘要：目前由于电网峰谷差的存在，所以有很多联合循环机组用于调峰，采取的方式是早启晚停。

这种运行方式对联合循环电厂的设备，尤其是汽轮机的寿命造成了很大的影响。

因此，研究调峰运行对汽轮机辅助设备的影响是一个很重要的问题。

本文首先分析了汽轮机调峰运行的三种方式，然后分别阐述了调峰运行对汽轮机给水泵、除氧器、高压加热器的不利影响，最后针对性的提出了对汽轮机辅助设备的安全调整策略。

关键词：调峰运行；汽轮机；辅助设备；给水泵；安全调整Pick to: currently, as a result of the existence of power grid peak valley is poor, so there are a lot of combined cycle unit used for peak shaving, way is to stop sooner and later. This kind of operation mode of combined cycle power plant equipment, especially the life of the steam turbine caused great impact. Therefore, study the effect of peak shaving operation of steam turbine auxiliary equipment is a very important problem. This paper first analyzes the three methods of peak load regulating operation for steam turbine, and then respectively expounds peak shaving operation of steam turbine feed water pump, deaerator, the negative impact of the high pressure heater’s finally put forward the safety of the steam turbine auxiliary equipment adjustment strategy.Key words: peak shaving operation; Steam turbine; Auxiliary equipment; Feed water pump; Security adjustment汽轮机的调峰运行方式（一）变负荷调峰运行方式通过改变机组的负荷来适应电网负荷变化的方式称为变负荷调峰。

电厂深度调峰运行对机组的影响摘要：随着电网峰谷差的逐年增加，电网装机容量增长较快，并且新能源装机所占比重较大，而电网用电量的增长却缓慢，火电利用小时数、负荷率下降趋势明显，对节能工作要求更高，在网运行的火电机组厂必然要进行深度调峰。

关键词：深度调峰汽轮机锅炉一、深度调峰的定义及形式要求深度调峰是受电网负荷峰谷差较大影响而导致各发电厂降出力，发电机组超过基本调峰范围进行调峰的一种运行方式，深度调峰范围超过该电厂锅炉最低稳燃负荷以下。

调峰运行机组的下潜更深，启动、负荷变化速率更快，自动调节品质更高。

为了提高电力系统深度调峰能力，挖掘火电机组深度调峰潜力，促进风电、火电、水电等清洁能源消纳，保障电网安全稳定运行，实现碳达丰碳中和的控制目标，近几年各区域能监局也相继出台了《两个细则》，明确了火电机组参与深度调峰的相关政策和要求，加快煤电调峰运行，优化煤电功能定位，充分发挥保供作用，更多承担系统调节功能，由电量供应主体想电力供应主体转变，提升电力系统应急备用和调峰能力。

二、深度调峰对锅炉的影响1、低负荷运行时锅炉燃烧稳定性差深度调峰时锅炉负荷远低于最低稳定运行负荷，炉膛火焰充满度差，整个炉膛的温度偏低，煤粉浓度不够高，煤粉着火困难，造成火焰的稳定性差，很容易发生灭火。

2、低负荷运行时受热面更容易超温锅炉低负荷下炉膛火焰充满度差，存在偏烧情况，工质流量低，水动力特性变差，容易发生受热面超温现象，使锅炉四管提前老化。

尤其直流锅炉湿态转干态时受热面超温现象较为突出。

因此深度调峰运行的机组需要开展锅炉水动力核算和受热面壁温偏差计算，以及相关的摸底试验，确定锅炉能够安全、稳定运行燃烧。

同时锅炉低负荷运行时，过热器、再热器压力下降，管内工质流速降低，而高温蒸汽炉管氧化皮的生长是不可避免的自然过程，这样超温极大加速了氧化皮的生长速度，氧化皮厚度增加与温度有正比例关系。

3、低负荷运行加剧水冷壁结焦及腐蚀锅炉长时间低负荷运行，易造成水冷壁大面积结焦，煤价居高不下，电厂配煤掺烧，燃用高硫煤种，含硫量增加，处于环保要求，锅炉低氮燃烧改造后锅炉缺氧燃烧，致使水冷壁处于还原性气氛中，均加剧了水冷壁的高温腐蚀。

燃煤机组深度调峰对汽轮机的影响及应对措施摘要：新能源机组装机容量不断扩大，当前电力储能技术仍不完善，燃煤发电机组深度调峰已经成为常态化的运行工况。

然而大部分已经投产的机组都没有设计深度调峰能力，只有在后期摸着石头过河。

本文总结了实际运行中300MW亚临界机组深度调峰工况对汽轮机的影响及采取的措施，为当下深度调峰机组提供经验以供参考。

关键词：深度调峰汽轮机措施引言在“碳中和，碳达峰”的能源发展背景下，新能源发电机组装机容量持续不断扩大，由于新能源的不稳定性特点，电网对新能源的消纳能力仍然压在了燃煤机组身上，这就倒逼燃煤发电机组向调节性能源转型，甚至原来承担基础发电任务的大型机组也向调节性能源转变。

山西大唐国际临汾热电公司2*300MW机组汽轮机为上海汽轮机厂生产的CZK300-16.7/0.4/538/538亚临界、单轴、中间再热、双缸双排汽、空冷、抽汽凝汽式汽轮机，高中压部分采用合缸反流结构，低压部分采用双流反向结构，高中压及低压部分均为内外双层缸结构。

深度调峰能力能够长期持续35%负荷运行，深度调峰工况下汽轮机主要存在以下几方面影响。

1、深度调峰工况对汽轮机缸温的影响。

我厂汽轮机采用高压平衡活塞汽封的漏汽为内、外缸夹层进行冷却，经过夹层后，一部分汇合高压缸排汽，另一部分通过外缸上部的连通弯管进入中压平衡活塞汽封中段，用以降低再热蒸汽包围的中压缸进汽口处叶片根部和转子的温度。

在深度调峰的过程中，由于中压第3段抽汽口对蒸汽的抽吸和中压5级后下排汽对上排汽的排挤共同作用，导致在深度调峰工况运行时下汽缸的冷却速度快于上汽缸，中压缸抽汽口处的上下缸温差增大。

上下缸温差大过大会导致汽缸变形，为了确保汽轮机安全运行，在深度调峰时要严密监视汽轮机上下缸温变化趋势，当汽轮机上下缸温差趋势变大时要逐渐退出深度调峰工况，如果汽轮机内缸上下温差大于35℃或者汽轮机外缸上下温差大于50℃时要立即打闸停机。

同时由于我厂锅炉出口主再热蒸汽参数温度长期不达标，机组35%额定负荷与50%额定负荷时主再热蒸汽温度偏差约20℃，导致深度调峰工况下进入汽轮机的高中压蒸汽温度偏低。

刍议火力发电机组深度调峰下汽轮机系统特性电源结构不合理，电网调峰能力差，是我国目前电力生产运行存在的主要问题。

在风电的迅速增加的背景下，加剧了电网缺乏调峰电源的矛盾，导致无法充分利用可再生资源。

火力发电机组深度调峰运行复杂，需要的技术较高，故需要对主机和辅机的特性进行准确把握。

现对火电厂汽轮机及其辅机设备进行的低负荷下运行特性的研究，并对深度调峰状态下汽轮机的安全运行提出对策。

标签：深度调峰汽轮机系统特性影响调峰运行的因素包括锅炉和汽轮机的适应性，火力发电机组的经济政策及管理方法等[1]。

电网中负荷峰谷差值的频发出现，诞生了不同的调峰机组和调峰方式，另外，在峰谷差不断加大的情况下，调峰机组的安全运行受到了一定程度的影响。

虽然我国火力发电机组一直参与调峰，但是近几年来调峰的深度随着电力市场的变化而不断下探，故对深度调峰下汽轮机及辅机系统特性研究是十分必要的。

一、深度调峰状态下汽轮机本体的特性研究1.深度低负荷运行下汽轮机效率将会降低。

汽轮机各个缸的效率可以分别讨论：对于高压缸来说就是调节级焓降占的高压缸焓降的比例增大了，而调节级效率没有压力级的效率高，所以高压缸效率下降；对于中压缸来说，没有什么影响，缸效率基本不随负荷变化；对于低压缸来说，排汽损失增大了，而且末级的效率很低，所以低压缸效率降低的最大。

2.长时间低负荷运行时，调速汽门在开度很小的范围内工作，蒸汽节流现象严重，压力降落大，流速也大，其后果是使调速汽阀的阀座和阀体磨损加剧。

长期低负荷运行会造成汽缸变形，引起动静部分中心线不一致，造成机组振动。

低负荷运行时，通过汽轮机的蒸汽流量很小，不足以把转子转动时的摩擦鼓风损失所产生的热量带走，导致排气温度高于正常值，会造成排汽缸或凝汽器温度过高。

3.汽轮机低负荷运行，会加速末几级叶片汽蚀的发展。

在深度低负荷时，进入汽轮机的蒸汽参数较低，蒸汽做工后温度降低通过末几级叶片时湿度较大，含水明显的蒸汽会造成汽轮机叶片的汽蚀。

深度调峰工况下汽轮机安全性浅析随着电力改革的不断深入，机组深度调峰是不得不面临的课题，深度调峰工况下如何保证机组安全运行已成为重中之重。

对于锅炉的燃烧调整优化我们已经有较多的探讨与措施，而对于汽轮机的安全运行却较少涉及。

本文对深度调峰工况下汽轮机安全性存在的几点隐患做了探讨，并提出了相关对策。

标签：深度调峰;汽轮机安全性引言深度调峰工况下，汽轮机安全风险主要有以下方面：1、低负荷下，高、低压抽汽差压减小，正常疏水趋于不稳，加热器水位波动频繁;2、连续减至低负荷时，主汽压力下降缓慢，造成高调门开度过小、开度不匹配，TSI参数偏离正常范围;3、低负荷时，给水系统与凝结水系统存在安全隐患。

下面我们将结合相关案例做出分析与对策。

1 某电厂机组协调控制原理某电厂机组协调控制采用负荷指令信号间接平衡的以炉跟机为基础的协调控制方式，控制原理如图1所示：图1 某电厂机组协调控制原理图功率偏差和汽压偏差信号同时送到汽轮机调节器Wa1（s）和锅炉调节器Wa2（s），在稳定工况下，机组的实发功率NE 等于功率定值N0，机前压力PT 等于压力定值P0。

当减负荷时，将出现一个负的功率偏差信号（N0- NE），该信号通过汽轮机调节器Wa1（s）去关小汽轮机调节阀门，降低机组的实发功率。

同时，此信号也作用到锅炉调节器Wa2（s）入口，减少燃料量，以减少产生蒸汽。

随着调节汽阀开度uT的关小，机前压力PT将立即随之升高，尽管此时锅炉已经开始降低燃烧率，但由于燃料量-机前压力通道存在较大惯性，所以负荷扰动出现初期仍会有负的压力偏差（P0- PT）出现，该信号以正向作用于锅炉调节器Wa2（s），继续减少锅炉的燃烧量，以尽快恢复机前压力。

同时，此信号按反方向作用于汽轮机调节器Wa1（s）入口，调节器Wa1（s）在负向功率偏差和正方向压力偏差的共同作用下，会使调节阀降低到一定程度后停止动作，但此时汽轮机的实发功率尚未到达给定值，所以这种状态是暂时的。