基于安全性和經(jīng)濟性的600MW亞臨界汽輪機滑參數(shù)停機方法研究.pdf

1、大型汽輪機組在調(diào)峰運行過程中的安全性和經(jīng)濟性研究一直備受關(guān)注。提高停機過程的主蒸汽溫降速率能實現(xiàn)快速停機，為機組的檢修爭取時間，可提高運行的經(jīng)濟性。但是，快速停機必然造成轉(zhuǎn)子承受的應力載荷增大，不利于機組安全運行。目前關(guān)于啟動及調(diào)峰過程的汽輪機轉(zhuǎn)子安全性的研究較為常見，滑參數(shù)停機過程的研究較少，綜合考慮安全性及經(jīng)濟性的滑參數(shù)停機優(yōu)化研究更是寥寥。針對這種情況，本文研究確定最優(yōu)滑參數(shù)停機方案，以滿足保證轉(zhuǎn)子受力安全性和提高停機經(jīng)濟性的雙重

2、要求。
　　滑參數(shù)停機過程換熱系數(shù)會隨主蒸汽物性參數(shù)變化，會對傳熱產(chǎn)生一定影響。文中首先利用MATLAB結(jié)合水蒸汽物理特性計算模型，編程計算獲取600MW亞臨界汽輪機滑參數(shù)停機過程高壓缸轉(zhuǎn)子表面各部位對流換熱系數(shù)。同時，根據(jù)機組正常滑參數(shù)停機曲線，利用ANSYS計算分析滑參數(shù)停機過程汽輪機高壓缸轉(zhuǎn)子溫度場及應力場特性。然后制定滑參數(shù)停機不同主蒸汽溫降速率方案，計算分析各溫降速率時高壓缸轉(zhuǎn)子溫度場、應力場及壽命損耗的特性，并結(jié)合安全

3、性和經(jīng)濟性指標進行分析，研究獲得最優(yōu)化滑參數(shù)停機運行方案。研究結(jié)果表明：
　　（1）正?；瑓?shù)停機時，隨停機時間增大，主蒸汽溫度降低，高壓缸轉(zhuǎn)子溫度也會降低。在 T=0s-8250s，高壓缸轉(zhuǎn)子最高溫度從537.6℃降至500.9℃，最高溫度出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子軸心處。減載停機時間越長，高壓缸轉(zhuǎn)子主軸徑向溫度逐層分布現(xiàn)象越明顯。轉(zhuǎn)子表面相對軸心處等溫線分布更密集。隨主蒸汽降溫時間增大，最大應力值逐漸增大。T=0s-8250s期間，高壓缸轉(zhuǎn)子

4、最大應力值從160MPa升至317MPa。停機終了時刻，調(diào)節(jié)級根部處應力集中現(xiàn)象最為明顯。且高壓缸轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級根部的溫度隨停機時間的增加而降低，呈現(xiàn)出線性關(guān)系；應力值則隨著時間增大而升高，但上升速度逐漸減小，并非時間的線性函數(shù)。
　?。?）基于安全性的滑參停機優(yōu)化方案分析結(jié)果顯示，當優(yōu)化停機方案溫降速率為1.5℃/min、2.0℃/min時，高壓缸轉(zhuǎn)子最大應力值分別為361MPa、385MPa，大于許用應力358MPa，不能保證足夠

5、的安全性。當優(yōu)化停機方案溫降速率為1.2℃/min、1.3℃/min、1.4℃/min時，最大應力值分別為338MPa、349MPa、355MP，小于該溫度下材料的許用應力358MPa，能保證安全運行。并且發(fā)現(xiàn)，1.45℃/min為滿足安全性的臨界溫降速率。
　?。?）基于經(jīng)濟性指標對溫降速率為1.2℃/min、1.3℃/min、1.4℃/min、1.45℃/min方案進行分析知：停機節(jié)約標煤耗量??分別為31.00t、42.91

6、t、53.14t、57.69t，轉(zhuǎn)子損耗折算費用?C分別為0.1764t、0.1820t、0.1860t、0.1883t，投運效益增量?D為70.99 t、98.27 t、121.83 t、141.67 t，發(fā)電損耗增量?E為88.536t、132.804t、164.052t、182.280t，綜合經(jīng)濟性指標?H分別為13.2776t、8.194t、11.2797t、16.8917t?；诮?jīng)濟性的滑參數(shù)停機運行優(yōu)化方案的分析，溫降速率為

7、1.45℃/min時綜合經(jīng)濟性指標數(shù)值最大，溫降速率1.2℃/min停機方案綜合經(jīng)濟性數(shù)值指標次之。
　　（4）綜合考慮安全性和經(jīng)濟性的最優(yōu)化方案選取思路發(fā)現(xiàn)，溫降速率1.2℃/min的停機方案，安全性最大；溫降速率1.45℃/min的停機方案，是滿足不大于材料許用應力條件的臨界優(yōu)化停機方案，兩者之間相差12.2％。溫降速率為1.45℃/min時綜合經(jīng)濟性指標數(shù)值最大，溫降速率1.2℃/min停機方案綜合經(jīng)濟性數(shù)值指標次之，兩者之