基于電液伺服閥的汽輪機低壓缸零出力改造系統(tǒng)研究

時間：2022-09-15 13:00:23

關(guān)鍵字：電液伺服閥零出力供熱

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[導(dǎo)讀]摘要：針對影響供熱抽汽機組的工作安全性及穩(wěn)定性的主要因素,從提高控制效率等方面出發(fā),進行了600Mw機組切除低壓缸供熱改造,介紹了抽汽系統(tǒng)的組成及各液動閥門的工作過程,分析了電液伺服閥及液控快關(guān)閥的控制策略,為該技術(shù)在類似工程中的設(shè)計使用提供了參考。

引言

2016年國家能源局綜合司下達了《火電靈活性改造試點項目的通知》(國能綜電力[2016]397號),通知要求,挖掘火電機組調(diào)峰潛力,提升我國火電機組運行靈活性,提高新能源消納能力。我國計劃在"十三五"期間實施2.2億kw燃煤機組的靈活性改造,使機組具備深度調(diào)峰能力,并進一步提高火電機組負荷響應(yīng)速率。

近兩年,切除低壓缸靈活供熱技術(shù)在我國大力倡導(dǎo)火電機組運行靈活性的政策背景下得到了發(fā)展,其主要原理是:在中低壓缸連通管上安裝關(guān)斷閥門,在機組供熱運行中關(guān)閉連通管上閥門,切除低壓缸(低壓缸零出力)運行,使低壓缸不進汽解列,中壓缸排汽全部抽出供熱。該技術(shù)實現(xiàn)了在汽輪機不換轉(zhuǎn)子或不設(shè)置離合器的情況下切除低壓缸,中壓缸排汽基本上全部對外供熱,使機組在同等電負荷條件下供熱能力大大提高。且除低加系統(tǒng)需適當(dāng)改造外,抽真空系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等其他系統(tǒng)均無需改造,只需要按低負荷供熱方式運行或適當(dāng)調(diào)整運行參數(shù)即可滿足低壓缸切除工況的運行要求。

1系統(tǒng)設(shè)計

1.1系統(tǒng)簡介

某電廠建設(shè)為2×600Mw超臨界燃煤純凝機組,汽輪機為東方汽輪機廠生產(chǎn)。于2013年對#1、#2機兩臺機組進行了工業(yè)抽汽改造,抽汽口位于汽輪機中低壓連通管。同時,在中低壓連通管預(yù)留采暖抽汽接口,采暖供汽最大能力420t/h。該電廠作為所在城市唯一的大型電站,為了最大限度增大電廠供熱能力,滿足3000萬m2的采暖供熱量,本次深度供熱改造遵循以下原則:低壓缸基本不進汽(僅需通入少量的冷卻蒸汽),中壓缸排汽全部對外供熱,機組處于背壓式運行狀態(tài),低壓缸排汽的乏汽全部被利用,實現(xiàn)機組供熱能力的最大化。

切除低壓缸進汽(低壓缸零出力)供熱系統(tǒng)中,低壓缸處于高真空運行狀態(tài),采用三偏心金屬密封液動蝶閥,閥門關(guān)閉能夠達到零泄漏要求,以此切斷低壓缸原進汽管道,低壓缸需要通過一定的冷卻蒸汽流量,同時也能保證低壓缸處于熱備用。因該蝶閥口徑DN1300很大,冷卻蒸汽流量要控制在額定流量的5%以內(nèi),若要將流量控制在如此小的范圍內(nèi),閥門前后壓差會很大,目前市場上找不到能滿足供貨要求的液控蝶閥,因此設(shè)計旁路蒸汽管路,在旁路蒸汽管路上設(shè)置調(diào)節(jié)閥和流量孔板,冷卻流量可以進行調(diào)試試驗,以機組振動和脹差在允許范圍、低壓缸末級葉片處溫度低作為評判準(zhǔn)則,確定合理的冷卻流量。冷卻蒸汽汽源取自中壓缸排汽的供熱抽汽管道,接入點為中低壓缸連通管低壓缸入口垂直管段。切除低壓缸供熱改造后,除上述少量蒸汽用于低壓缸的冷卻外,其余中壓缸排汽均對外供熱。供熱母道上依次設(shè)置氣動逆止閥、液動快關(guān)閥、供熱關(guān)斷閥(圖1)。

1.2中低壓連通管供汽液動蝶閥

2017年,該電廠的600Mw機組由純凝機組改為供熱采暖機組,在連通管上增設(shè)供熱蝶閥對外供熱,該供熱蝶閥為電動蝶閥,采用常規(guī)的單偏心中心密封,閥門具有機械限位,閥門關(guān)死對應(yīng)15%的閥門開度,以保證任何工況低壓缸進汽量大于300t/h的最小流量要求。若對該蝶閥進行改造,受單偏心的中心密封、電動執(zhí)行機構(gòu)等的限制,難以滿足低壓缸切除工況零泄漏、快開快關(guān)等要求,需更換蝶閥。同時為達到單獨切一個低壓缸的要求,在低壓缸B入口的垂直短管上增設(shè)蝶閥B,在蝶閥A打開、蝶閥B關(guān)閉的狀態(tài),達到單獨切低壓缸B的目的。該兩個中低壓連通管液控快關(guān)調(diào)節(jié)閥自帶PLC控制系統(tǒng),通過內(nèi)置伺服閥實現(xiàn)閥門流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。

東方汽輪機在供熱機組設(shè)計中,通常抽汽液控蝶閥用油為汽機EH油(高壓抗燃油),由于供熱投入時,該液控蝶閥調(diào)節(jié)頻繁,且閥體安裝環(huán)境溫度較高,導(dǎo)致油管路頻繁振動,易造成EH油酸值升高,給機組的安全穩(wěn)定運行和供熱帶來很大隱患。因此,本次改造對于中低壓連通管供汽液控蝶閥A/B不使用EH油,均設(shè)置獨立油站。

1.3供熱抽汽母管液控快關(guān)閥

汽輪機是發(fā)電廠的主要設(shè)備,為防止緊急情況發(fā)生時,抽汽管道中的水和蒸汽瞬間倒流,影響汽輪機的運行安全,需在靠近汽輪機側(cè)的抽汽管道上設(shè)置逆止閥。為滿足機組運行要求,通常在供熱抽汽管道上還需要設(shè)置抽汽截止閥(電動蝶閥或電動閘閥)。但不管是電動蝶閥或電動閘閥,還是抽汽逆止閥,其閥門的關(guān)閉時間都大于1S,無法滿足緊急情況下快速關(guān)閉的要求。因此,在供熱抽汽母管上除設(shè)置常規(guī)的氣動抽汽逆止閥、電動蝶閥外,另設(shè)置一臺液動快速關(guān)閉閥,通過其中的快關(guān)電磁閥使主閥體油缸內(nèi)回油進至有桿腔,使油缸活塞快速退回,閥門快速關(guān)閉(圖2)。表1所示為各工況下電磁線圈的動作情況。