摘 要 介绍了用电结构的变化使电网需求改变，对机组运行安全性、经济性产生的影响，并对如何利用大机组具有的现代化功能优化运行方式，加强机组寿命管理及开展老机组技术改造工作的注意问题进行探讨。1．1 机组情况
截止1998年底，全省统调口径装机容量已达1363万kW，加上1999年已投产的扬州第二发电厂2号机组（600MW）、华能南通电厂3、4号机组（350MW）、下关发电厂2号机组（125MW），华能太仓电厂1号机组（300MW），总计为1536万kW，装机容量列全国第三。（广东省第一、山东省第二）。全省共有发电厂38座，其中百万容量以上的发电厂为5座，分别为：谏壁发电厂（162．5万kW）、华能南通电厂（140万kW）、利港发电厂（140万kW）、徐州发电厂（130万kW）、扬州第二发电厂（120万kW），以上5厂的总容量为692．5万kW，约占全省装机总容量的46％。125MW及以上容量的机组共计54台，总容量为1267．5万kW，约占全省装机总容量的83％，其中：125MW和200MW机组为超高压参数、300MW及以上机组大多为亚临界参数、华能南京电厂2台300MW机组为超临界参数。
1．2 发电情况
1999年我省发电形势比较艰难，江苏电网电力需求不旺，全省统调最大用电负荷为11057MW，仅比1998年增长5．13％。但随着用电结构的改变，城乡生活用电比例增加，加上非统调小火电机组的冲击，造成电网高峰负荷上升速度加快，持续时间缩短，使用电峰谷差增加，最大日峰谷差达474．3万kW（1999年的8月9日最大日峰谷差达540万kW），平均负荷率仅为79．42％。
由于江苏省水力资源缺乏，电网调峰任务全部由火电机组承担，大、中型火力发电机组必须承担大范围的调峰任务，调停次数为2269次。
1．3 问题的提出
综上所述，一方面高参数、大容量机组不断投产，所占发电容量的份额不断增加；另一方面发电形势又迫使机组参与电网调峰运行，大量机组长期处于部分负荷运行工况，这对机组的安全性、经济性乃至寿命都产生了许多影响，如何适应需求的变化，就要求我们面对这些问题进行研究，并提出对策。
2 大机组具有的技术特点
现代科学技术的发展，新材料的使用，新的加工工艺的开发，为提高火电机组的技术水平拓展了空间。大容量火电机组，特别是近期投产的300MW（含350MW）、600MW机组普遍采用了许多现代化设计思想和新技术，使我们有可能优化机组的运行，以期在满足电网需求的前提下，尽可能保证机组有足够的运行安全性，较高的经济性及合理的寿命损耗。
2．1 锅炉
2．1．1 型式
我省大容量机组锅炉多为自然循环汽包炉。早期国产300MW机组配用的为UP型直流锅炉。华能南京电厂为超临界直流锅炉。谏壁电厂7号炉已改成强制循环汽包炉。燃烧器布置方式多为四角切圆燃烧，少数为前后墙布置。
锅炉大多按变压运行要求设计。不仅能带基本负荷，也能满足快速变动负荷和低负荷运行要求，低负荷运行时有较高的热效率。自然循环汽包炉负荷变化适应范围大，能保持炉水循环的运行参数，防止出现各种损坏的危险，内壁为光管的水冷壁满负荷时，其循环倍率为4∶1，即流经水冷壁的流量为主蒸汽流量的4倍。但负荷响应速度慢，启动过程中汽包上下壁温差大限制了启动速度。
强制循环汽包炉特点与自然循环汽包炉基本相同，低负荷运行时的水动力特性更加稳定，设计时一般采用较低的水循环倍率。
直流锅炉较汽包锅炉能更好地响应负荷的变化，但受循环特点的影响其最低稳定运行负荷较高，故参加电网调峰运行时只能在较高的负荷区间带周期性负荷。国外，较多的是让它们以两班制运行方式参与电网调峰运行。
2．1．2 制粉系统
有钢球磨中间储仓式和中速磨直吹式。钢球磨中间储仓式制粉系统对机组负荷变化的响应速度比中速磨直吹式制粉系统要快。
2．1．3 燃烧器
有四角切圆直流式和前后墙摆动式两种燃烧器布置方式。进口机组锅炉燃烧器均具有调节范围宽，低负荷稳燃能力强（达30％B－MCR），低NOx排放等特点。国产机组锅炉的燃烧器大都经过技术改造，基本具有低负荷稳燃能力（50％B－MCR）。
2．1．4 燃烧器管理系统（BMS）和炉膛安全监控系统（FSSS）
燃烧器管理系统主要作用是控制油点火器和煤粉燃烧器，实行炉膛安全保护。炉膛安全监控系统主要功能是炉膛火焰检测，防止炉膛爆炸，也包括燃烧器管理和炉水循环泵控制等。两种系统的功能有类似，大多具有MFT、RB功能。
2．2 汽轮机2．2．1 阀门管理
随着用电结构的变化，越来越多的大型火电机组需要承担电网调峰任务，机组带部分负荷运行的时间份额增大了，为适应这种运行要求，机组设计有两种选择，一是采用节流调节运行方式，或是采用滑压运行方式。前种方式将产生节流损失，使机组带部分负荷运行时经济性变差；后种方式虽然解决了机组带部分负荷运行的经济性问题，但又带来了负荷响应性差问题。如何既能解决机组带部分负荷运行的经济性问题，又能提高机组的负荷响应性，“部分进汽”设计概念应运而生，该设计是将汽轮机的进汽室分成若干个独立弧段，每个调节汽阀控制1个进汽弧段，当需要机组带部分负荷时，则各调节阀按顺序开启，仅使与负荷点对应的调节阀保持调节状态，其余的调节阀或保持全开状态，或保持关闭状态，使阀门节流损失降到最小，一但需要增加负荷，则可将剩余的调节阀迅速打开，反之亦然。
机组滑压运行时，利用阀门管理功能使各控制阀统一开启／关小动作，就象一个阀门，即“单阀”运行方式（SinglevalveMode）。这种阀门运行方式的优点是对应相同的负荷变化量，汽轮机调节级后转子温度变化量较控制阀顺序开启运行方式（即“顺序阀”运行方式SequentialValveMode）时小，因此产生的热应力较小，循环寿命损耗亦小，运行中高压缸的应力不再成为提高机组负荷变动率的限制。如图1所示。
国产引进型300MW机组，进口350MW、600MW机组普遍设计具有阀门管理功能（或称进汽方式选择功能AMS）。可以根据运行工况的需要使汽轮机的控制阀按设计好的运行模式运行，即单阀运行方式，或顺序阀运行方式。运行中两种方式可相互无扰切换。该功能是大型汽轮机技术先进的标志之一，有利于提高汽轮机的调节性能和对各种运行方式的适应性，特别是对参加电网调峰运行的机组，可加强热应力控制，延长机组的使用寿命和运行可靠性。
2．2．2 转子
普遍采用整锻式转子，分有中心孔和无中心孔两种。无中心孔转子是近期在先进的铸造和锻造技术及检验技术的基础上发展起来的。取消中心孔后可使转子的切向应力减少两倍（与带中心孔的转子相比）。采用无中心孔的整锻式转子的汽轮机启动灵活性好，特别在冷态启动时尤为突出，因为冷态启动时限制汽轮机启动速度的是转子中心孔处因温差造成的热应力。
2．2．3 汽轮机轴系布置和转子支撑目前，我省大容量汽轮机的轴系多为每跨转子采用两只径向轴承支撑。多数采用了具有良好运行稳定性的可倾瓦块轴承，或承载能力强的椭圆轴承。由于机组设计中充分考虑了转子临界转速、不平衡响应、及轴承失稳转速的影响，单跨转子出厂前均经过精密高速动平衡，使机组轴系在启动和带负荷运行过程中能保持稳定，振动保持在良好水平范围内，通过临界转速时振动无明显增大。
2．2．4 叶片
近期投产的机组，汽轮机通流部分叶片多采用先进的三维流动设计理论进行设计，使动／静叶具有完善的空气动力特性，在具有足够强度的前提下保持很高的流动效率。
本省大容量汽轮机，无论是冲动式汽轮机或是反动式汽轮机，均采用冲动式调节级，这是因为在强度设计方面冲动式设计具有优势，特别适合于具有“部分进汽”方式运行的机组。
汽轮机中间级多采用自带围带整体式叶片设计，由于缩短了叶片的长度，使叶顶速度降低及叶片重量较轻。静叶片多为扭叶片设计，与老设计相比这种设计具有实质性的效率提高，因为翼型延整个叶片高度保持一致，而不是仅在平均直径处；级反动度从根部到顶部更加均匀；根部反动度增大，而叶顶部反动度的减小，使与动叶片有关的二次流损失和与静叶片有关的泄漏损失减少了。
末级叶片经常在很大的容积流量变化范围中运行，在高背压或低负荷运行工况下，容积流量大大减少，在这种条件下叶片的顶部可能运行在“脱流状态”或“接近脱流状态”，这时叶片会产生自振振动。近几年，叶片设计技术有了很大的进步，无论是增强改进型叶片，还是新型叶片，在所有的容积流量情况下均为“无脱流”状态（flutterfree），即叶片设计成在很小的容积流量下所产生的应力水平可以忽略不计。近期投产机组汽轮机的末级叶片长度有加长的趋势，从851mm（华能南通电厂1、2号机组），到905mm（彭城电厂1、2号机组），到980mm（扬州第二发电厂1、2号机组），最长的是1067mm（华能南通电厂3、4号机组）。
2．2．5 调节系统
国产引进型300MW机组，进口350MW、600MW机组汽轮机的调[1][2][3]下一页
