【理论知识】汽轮机的配汽系统讲解

节流调节法也称质量调节法，汽轮机的进汽量全部经过一个或几个同时开关的调节汽门进入所有喷嘴，这种调节只有带额定负荷时，调节汽门全开，节流损失最小，此时汽轮机效率最高。

负荷减小时调节汽门关小，使蒸汽在调节汽门内产生节流作用，降低蒸汽压力，然后进入汽轮机，由于节流作用而存在节流损失，汽机的效率也降低。

进入汽轮机的所有蒸汽都经过一个或几个同时启闭的调节阀，第一级为全周进汽，没有调节级。

结构简单，启动或变负荷时第一级受热均匀，且温度变化小，热应力小。

缺点：低负荷时节流损失太大。

也称断流调节法，进入汽轮机的蒸汽量通过数只依次启闭的调节汽门，进入汽轮机的第一级喷嘴调整汽轮机的负荷。每个调节汽门控制一组喷嘴，根据负荷的多少确定调节汽门的开启数目，在每一个调节汽门未开时，也有节流损失，但这仅是全部新蒸汽的一部分，因此在低负荷时比节流调节的节流损失小，经济性好。缺点是检修安装时调整较为复杂，变工况时调节汽室温度变化大，负荷的变动整度不能太快。

将第一级分成3～6个喷嘴组，各组相互隔开，各有一个调节汽门控制。依次开启可减少节流损失。

缺点：调节级存在部分进汽损失且受热不均；调节级余速不能利用。且负荷下降时高压缸各级温度变化大。

现代汽轮机大都设置了阀门状态管理功能，可实现配汽方式的切换。

低负荷时采用节流配汽，牺牲经济性换安全性；高负荷时采用喷嘴调节，提高效率。

通常在汽轮机的经济负荷下，主调节汽门全开，超出经济负荷时开旁路门，把新蒸汽引至后面几级叶片中去。其优点是在经济负荷时运行效率最高，节流损失最少。其缺点当超过经济负荷时，旁通进汽，优质金属材料的比侧相应提高，其效率也因旁通阀的节流损失和旁通室压力升高而压力下降。

近年来，大多数已投运的600MW汽轮机常年运行在低负荷区间，新建机组也提出了参与调峰的要求。由于原设计的阀门开启顺序是固化的，原设计的复合配汽的方式造成阀门的节流损失大，机组在部分负荷运行时的经济性问题日益突出。目前已有多个电厂对复合配汽方式有提出进行优化的要求。由于600MW汽轮机的高压调节阀采用了独立油动机的驱动方式，也为优化阀门的开启顺序创造了条件。

在优化设计中，在考虑得到优化阀门开启顺序得到的收益同时，还要考虑到汽轮机部件（调节级动叶）的强度许用情况，根据现有的设计情况，调节级允许的最小部分进汽的工况为两阀进汽的工况。考虑这些综合因素的影响，我们通过多个方案的比较提出了600MW机组的优化阀门配汽方式。主要体现在以下两个方面:

a、高压调节阀在顺序阀运行时，由原来的“两阀组”运行改为“三阀组”运行方式，在部分负荷时，调节级的效率明显提高，从而可以改善在部分负荷时的经济性，满足汽轮机参与调峰的需要。

b、高压调节阀具有单阀节流运行的功能，在启动等特殊需要的工况时，也能满足机组运行的需要。并能实现这两种方式的“无扰”切换。

上述的优化设计完全可以代替原设计，并且原则上不需要进行本体设备和硬件的改造。只需在汽轮机的控制系统中对原来的阀门曲线的逻辑指令进行升级。如果用户需要保留原有的复合配汽方式作为备用也是可以的。

以亚临界600MW机组为例，曲线2为优化后的阀门开启曲线，曲线3为采用优化后的阀门开启顺序和日立原设计的复合配汽设计调节级的效率变化趋势。曲线4为优化后阀门开启顺序和日立原设计的复合配汽设计的主汽流量随负荷指令的变化趋势。可以看到采用优化后的阀门曲线，流量和负荷指令的变化关系和原设计一样具有平缓的线性变化关系，不会影响机组的调节品质。但对机组在部分负荷运行时的经济性将带来明显的改善。

以450MW的负荷为例，经计算，在定压运行时机组由于调节级效率提高（约5.5%）和高压阀门的节流压损减小，机组热耗将改善0.37%，供电煤耗下降约1.16g/kw.h,每年节省标准煤约4.57272万吨；在滑压运行时机组由于调节级效率提高（约2.5%）和高压阀门的节流压损减小，机组热耗将改善0.15%，供电煤耗下降约0.45g/kw.h,每年节省标准煤约1.7739万吨。可为电厂带来较为可观的收益。

曲线2 优化后的阀门开启曲线

曲线3 优化后的顺序阀开启和原复合配汽设计调节级的效率变化趋势线

曲线4 优化后的顺序阀配汽和原复合配汽设计主汽流量变化趋势线