【深入解析】汽轮机负荷控制的三种方式及应用场景
【深入解析】汽轮机负荷控制的三种方式及应用场景
汽轮机负荷控制是电厂气机运行中的重要环节，通过调节进气量来实现负荷调整。本文将深入解析汽轮机负荷控制的三种主要方式：喷嘴调节、节流调节和滑压调节，以及它们在不同场景下的应用。
一、汽轮机负荷调节的三种形式
汽轮机负荷调节是在电厂气机运行中非常重要的内容，通常根据调速系统的控制，对汽轮机的负荷进行调节，一般而言，汽轮机负荷调节是通过控制汽轮机调节阀阀位，从而控制进气量，达到调整负荷的目的。
根据负荷调节方式的不同，我们把汽轮机负荷调节的方式总共分为三种，分别是喷嘴调节（顺序阀调节），节流调节（单阀调节）和滑压调节（压力调节）。
但是在实际运行中，我们通常将这三种方式同时使用或者根据不同的负荷和场景分类进行使用，这种方式汽轮机负荷控制方式称复合调节，是上述调节方式的组合，也适用于单元机组或可切换为单元制连接的机组。
二、三种调节方式定义、优缺点及应用场景
- 汽轮机负荷控制的三种方式
喷嘴调节（顺序阀调节）：在外负荷变化时，各调节阀按循序逐个开启或关闭。这种调节方式在部分负荷下，汽轮机的进汽节流损失较小，内效率变化也较小，适用于机组负荷经常变动的场景。
节流调节（单阀调节）：在部分负荷下，所有的调节阀均关小，进汽节流损失较大，内效率相应较低。这种调节方式没有调节级，高、中压级的温度变化较小，适用于带基本负荷的汽轮机。
滑压调节（压力控制方式）：在外负荷变化时，调节阀保持全开，通过改变进汽压力，使进汽量和蒸汽的理想焓降变化，从而改变机组的功率。这种方式在部分负荷下节流损失最小，但循环效率会降低。
另外，在大型单元机组负荷控制系统中，还存在以下三种常用的负荷控制方式：
①、锅炉跟随控制方式（BF）：当汽轮机的出力小于锅炉的出力，且汽轮机调节阀已开至最大时，靠锅炉控制系统维持机组稳定运行。这种方式适用于汽轮机侧的主、辅机或控制系统故障，汽轮机控制系统处于手动状态，只能靠锅炉控制系统来维持机前压力稳定的场合。
②、汽轮机跟随控制方式（TF）：在锅炉出力小于汽轮机出力，且想让机组带最大可能的负荷运行时采用。此外，在锅炉侧发生主机、辅机及控制系统故障，锅炉控制系统投入手动运行时，也采用该方式。或者机组启动过程中采用滑压升负荷，当汽压达到额定值后，进行定压升负荷，也常采用这种方式。
③、机炉协调控制方式（CCS）：将锅炉和汽轮机作为有机的整体进行系统设计，汽轮机侧和锅炉侧同时兼有调功和调压的双重任务。这种方式扬长避短，发扬了两者的优点，抑制了各自的缺点，减少机、炉两侧的相互影响，具有最佳的综合控制性能。
- 各方式适用的场景
喷嘴调节：更适用于机组负荷经常变动的场景，因为其内效率变化较小，从经济性的角度考虑较为合理。
节流调节：适用于带基本负荷的汽轮机，因为在部分负荷下，节流损失较大，内效率较低，但工况变化时，对零件加热均匀，有利于保护设备。
滑压调节：适用于单元机组或可切换为单元制连接的机组，其汽轮机在部分负荷下节流损失最小，但循环效率会降低，需要权衡考虑。
锅炉跟随控制方式（BF）：主要适用于汽轮机出力小于锅炉出力，且汽轮机调节阀已开至最大的工况，或者汽轮机侧的主、辅机或控制系统故障时。
汽轮机跟随控制方式（TF）：适用于锅炉出力小于汽轮机出力，且想让机组带最大负荷运行的场景，或者在锅炉侧发生故障，锅炉控制系统投入手动运行时。此外，机组启动过程中的滑压升负荷也常采用这种方式。
机炉协调控制方式（CCS）：则适用于需要综合考虑锅炉和汽轮机性能，实现最佳综合控制性能的场合。
- 各方式的优缺点
喷嘴调节：
优点：在部分负荷下内效率变化较小，经济性较好。
缺点：调节系统相对复杂，对设备要求较高。
节流调节：
优点：没有调节级，工况变化时零件加热均匀，有利于设备保护。
缺点：在部分负荷下节流损失较大，内效率较低。
滑压调节：
优点：在部分负荷下节流损失最小，有利于节能降耗。
缺点：循环效率会降低，且对锅炉调节系统的响应速度要求较高。
锅炉跟随控制方式（BF）：
优点：能够维持机组在汽轮机调节阀已开至最大时的稳定运行。
缺点：在汽轮机侧发生故障时，可能无法及时响应和调节。
汽轮机跟随控制方式（TF）：
优点：能够让机组在锅炉出力小于汽轮机出力时带最大负荷运行。
缺点：在锅炉侧发生故障时，可能无法及时响应和调节。
机炉协调控制方式（CCS）：
优点：具有最佳的综合控制性能，能够减少机、炉两侧的相互影响。
缺点：控制系统相对复杂，对设备要求较高，且需要综合考虑锅炉和汽轮机的性能进行设计和调整。