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[摘要]：汽轮机配汽机构是一种热力设备；在当前资源日益短缺的形势下，若其重叠度设置、运行方式不合理等问题出现，汽轮机的运行稳定性、经济性将受到不同程度的影响。所以本文重点从机组热经济性的影响进因素角度，对汽车轮机调门重叠度大小对行了探讨、分析。
[关键词]：汽轮机 调门重叠度大小 机组 热经济性
中图分类号：TK26 文献标识码：TK 文章编号：1009-914X（2012）12- 0218 -01
近几年来，由于用电需求不断增长，电网主力机组容量越来越大，可谓发展迅速。汽轮机是一种高压、高速、高温运转的大型动力设备；节能降耗仍然是其重点工作；尤其是汽轮机配汽机构不仅是一种重要的调节装置，也是起重要作用的热力设备。所以在机组安全稳定运行基础上，研究汽轮机调门重叠度大小，将有助于获知其对机组热经济性的影响，从而采取针对性的措施来提高机组的效率，降低发电成本。
1 调门重叠度概述
所谓调门重叠度【1】，指的是应用喷嘴调节时，多个调节汽阀依次开启，下一阀在前一阀门尚未全开时便提前打开。当前阀全打开时，下阀提前开启的量称为阀门的重叠度。
1.1 重叠度大小对机组经济性的影响
汽轮机配汽机构是一种重要的调节装置，设置合理的重叠度，是为了有效保证机组良好的调节特性，主要是通过使汽机控制指令与蒸汽流量成线性关系来实现，从而有助于机组滑参数运行。其中，当无重叠度时或重叠度较小时，节流损失较小，有助于提高机组经济性；若重叠度影响机组的经济性重叠度过大时，不仅使静态特性曲线斜率变小，或出现平段，直接影响着配汽机构的静态特性；还会使节流损失最大，无疑影响机组的经济性也最大；当重叠度过小时，将引起过分的动态超速，这是由于配汽机构特性曲线不再光滑与连续的，而是过于曲折，造成负荷变化不均匀，调速系统速度变动率增加。
1.2 重叠度大小对调节特性的影响
应用喷嘴调节方式時，如下图1所示，为典型的单阀升程流量特性曲线，可以通过试验方法得出，此类型曲线对于单一调门是一定的；从图1，我们还可看出当阀门开度49%左右，出现拐点，特性逐步开始呈非线性；从中我们也可得出阀门的有效升程，数值大概在68%左右，此后阀门再开大，流量增加较少。此外，如以下图2所示，为多阀联合的升程流量特性曲线图，从中可看出多个阀门的联合特性就只取决于阀门开启的重叠度。其中，阀门的联合特性曲线将如图中的呈现3个阶段的折线I所示，系统在调节时会生产较大的波动，不利于调节；而图中的曲线Ⅱ选择了合理的重叠度，阀门联合升程流量特性波动小，系统调节性能基本呈线性，稳定性最好；而图中的曲线Ⅲ选择的重叠度过大，如前面所述，除了机组热经济性下降外，升程流量特性的线性度也会受到破坏，还造成两个阀门重叠部分的流量增长过快等问题。
2 如何选择重叠度的大小
合理安排各调阀升程以得到合理的流量特性，保证蒸汽流量随总阀位信号的变化过程成比例变化，是配汽机构的重中之重的任务。在达到上述特性要求的基础上，可尽量减小重叠度，以进一步提高高压缸效率。为了更好地掌握调门重叠度大小对机组热经济性的影响程度，我们应着重从以下几个方面进行分析。
2.1 调门重叠度的调节方式
当电负荷的发生变化时，汽轮机的进汽量也需相应的调节，调节方式一般有【2】：①节流调节，热应力较小，调阀同时升降，可使机组起动升温时沿圆周温度较均匀，但经济性不好，节流损失较大：②喷嘴调节，此类方式在部分负荷运行时节流损失少，经济性较好；不过它控制机组起动升温加热不均匀，易形成较大热应力。此外，在喷嘴调节过程中，如果选择合理的阀门重叠度，使多个阀门的特性曲线近似于一根直线，机组的经济性最好。
2.2 充分认识调门升程流量特性的变化
阀门重叠度有两种表述：①行程重叠度：ξH = 1-H1 / Hmax；式中H1为后阀开始开启时的前阀行程，Hmax为前阀全开行程；②压力重叠度：ξp = 1-P1 / Pmax；式中Pmax 和P1为后阀开始开启时，前阀的前、后压力。其中，行程重叠度没有热力学意义，只有几何意义；压力重叠度才是决定调门调节特性的关键参数，一般情况下，后一阀门的开启，在前一阀门开至前、后压力比P1/Pmax=0.85～0.90时较为合适。不过，在DEH调节系统中，不计算压力重叠度，而是只能设定行程重合度。此外，压力重叠度会发生改变，如阀门各部件在机组大修时，由于行程调整和密封面的研磨，会因损坏而更换等情况，若直接采用出厂时制定的特性曲线时会出现意料之外的偏差，故每次大修后都要重新测定阀门的升程流量特性。还有，当单个阀门升程流量特性发生变化，如果此状况下行程重叠度设定不变，调门调节特性会因此改变，更直接影响机组的调节特性与经济性。由上述可见，为了有效保证机组调节特性达到稳定、高效的需求，调门的升程流量特性有必要进行定期的测定，并标定压力重叠度。
2.3 实例分析调门重叠度的合理调整技巧
由前面分析可知，首先，确定最佳重叠度，可在单个阀门的流量特性曲线确定后的情况下，可通过作图法直观地初步确定调门重叠度的范围；其次，再通过试验的方式确定最佳重叠度。其中，要制定阀门流量特性曲线，要掌握两个信息：阀门开度特性曲线，可通过采样数据直接获得；实际流量，可通过弗留格尔公式推算获得。
机组各调门开启时的参数，重叠度设定为：在#1调门开启70%时#2调门开启，在#2调门开启60%时#3调门开启，在#3调门开启50%时#4调门开启。汽机四个调门升程流量特性基本相同，对应的喷嘴弧段是一样的，#4调门的重叠度设置明显偏大。由前面分析可知，重叠度过大时对机组的经济性是不利的。而且与国内大部分机组对比，一般普遍认为重叠度合理的设置，为后一阀门在前一阀门开启60%时开始开启这一状态。机组在额定参数下带额定负荷时机组效率最高，此时若#4调门不开，则汽机效率也是最高。通过统计和观察发现，#3机组大修后，此工况下#4调门开度在3%左右，比较很小，同时#3调门开度基本上在55%左右。换言之，在高负荷的状态下， #3调门的有效升程发挥不完全，#4调门就发生了节流作用，汽机没有达到效率最高点，可见其明显影响着汽机经济性。所以，建议将#4调门的重叠度设定进行修改，如可在#3调门开启60%后开启，修改后，可使机组在额定参数下带满负荷时#4调门不开启，汽机效率就可得到最高点；经计算，机组的高压缸效率提高了。当然，调整后对机组的经济性的影响，为了使获更大的经济效益，应通过具体热力试验进行计算分析，如热力系统不改变的提前下，在相关数值允许范围内，可通过简单的控制参数进行修改。
3 结论
综上所述，要提高机组的热经济性，可在达到合理的调门特性的基础上，尽量减小压力重叠度。此外，由于科学技术突飞猛进，我们要不断地结合实际工作经验，还要不断研究新技术，从而寻求出更简单、易掌握的调门重叠度大小的设置方法。
参考文献
[1]王学栋，陈方高，宫革.调门运行特性对超临界660MW 机组经济性影响的试验研究.汽轮机技术，2011
[2]刘铭.汽轮机的原理及结构分析.中小企业管理与科技（上旬刊），2011，（11）
[3] 徐大懋，邓德兵，王世勇.汽轮机的特征通流面积及弗留格尔公式改进.动力工程学报， 2010，（07）
[关键词]：汽轮机 调门重叠度大小 机组 热经济性
中图分类号：TK26 文献标识码：TK 文章编号：1009-914X（2012）12- 0218 -01
近几年来，由于用电需求不断增长，电网主力机组容量越来越大，可谓发展迅速。汽轮机是一种高压、高速、高温运转的大型动力设备；节能降耗仍然是其重点工作；尤其是汽轮机配汽机构不仅是一种重要的调节装置，也是起重要作用的热力设备。所以在机组安全稳定运行基础上，研究汽轮机调门重叠度大小，将有助于获知其对机组热经济性的影响，从而采取针对性的措施来提高机组的效率，降低发电成本。
1 调门重叠度概述
所谓调门重叠度【1】，指的是应用喷嘴调节时，多个调节汽阀依次开启，下一阀在前一阀门尚未全开时便提前打开。当前阀全打开时，下阀提前开启的量称为阀门的重叠度。
1.1 重叠度大小对机组经济性的影响
汽轮机配汽机构是一种重要的调节装置，设置合理的重叠度，是为了有效保证机组良好的调节特性，主要是通过使汽机控制指令与蒸汽流量成线性关系来实现，从而有助于机组滑参数运行。其中，当无重叠度时或重叠度较小时，节流损失较小，有助于提高机组经济性；若重叠度影响机组的经济性重叠度过大时，不仅使静态特性曲线斜率变小，或出现平段，直接影响着配汽机构的静态特性；还会使节流损失最大，无疑影响机组的经济性也最大；当重叠度过小时，将引起过分的动态超速，这是由于配汽机构特性曲线不再光滑与连续的，而是过于曲折，造成负荷变化不均匀，调速系统速度变动率增加。
1.2 重叠度大小对调节特性的影响
应用喷嘴调节方式時，如下图1所示，为典型的单阀升程流量特性曲线，可以通过试验方法得出，此类型曲线对于单一调门是一定的；从图1，我们还可看出当阀门开度49%左右，出现拐点，特性逐步开始呈非线性；从中我们也可得出阀门的有效升程，数值大概在68%左右，此后阀门再开大，流量增加较少。此外，如以下图2所示，为多阀联合的升程流量特性曲线图，从中可看出多个阀门的联合特性就只取决于阀门开启的重叠度。其中，阀门的联合特性曲线将如图中的呈现3个阶段的折线I所示，系统在调节时会生产较大的波动，不利于调节；而图中的曲线Ⅱ选择了合理的重叠度，阀门联合升程流量特性波动小，系统调节性能基本呈线性，稳定性最好；而图中的曲线Ⅲ选择的重叠度过大，如前面所述，除了机组热经济性下降外，升程流量特性的线性度也会受到破坏，还造成两个阀门重叠部分的流量增长过快等问题。
2 如何选择重叠度的大小
合理安排各调阀升程以得到合理的流量特性，保证蒸汽流量随总阀位信号的变化过程成比例变化，是配汽机构的重中之重的任务。在达到上述特性要求的基础上，可尽量减小重叠度，以进一步提高高压缸效率。为了更好地掌握调门重叠度大小对机组热经济性的影响程度，我们应着重从以下几个方面进行分析。
2.1 调门重叠度的调节方式
当电负荷的发生变化时，汽轮机的进汽量也需相应的调节，调节方式一般有【2】：①节流调节，热应力较小，调阀同时升降，可使机组起动升温时沿圆周温度较均匀，但经济性不好，节流损失较大：②喷嘴调节，此类方式在部分负荷运行时节流损失少，经济性较好；不过它控制机组起动升温加热不均匀，易形成较大热应力。此外，在喷嘴调节过程中，如果选择合理的阀门重叠度，使多个阀门的特性曲线近似于一根直线，机组的经济性最好。
2.2 充分认识调门升程流量特性的变化
阀门重叠度有两种表述：①行程重叠度：ξH = 1-H1 / Hmax；式中H1为后阀开始开启时的前阀行程，Hmax为前阀全开行程；②压力重叠度：ξp = 1-P1 / Pmax；式中Pmax 和P1为后阀开始开启时，前阀的前、后压力。其中，行程重叠度没有热力学意义，只有几何意义；压力重叠度才是决定调门调节特性的关键参数，一般情况下，后一阀门的开启，在前一阀门开至前、后压力比P1/Pmax=0.85～0.90时较为合适。不过，在DEH调节系统中，不计算压力重叠度，而是只能设定行程重合度。此外，压力重叠度会发生改变，如阀门各部件在机组大修时，由于行程调整和密封面的研磨，会因损坏而更换等情况，若直接采用出厂时制定的特性曲线时会出现意料之外的偏差，故每次大修后都要重新测定阀门的升程流量特性。还有，当单个阀门升程流量特性发生变化，如果此状况下行程重叠度设定不变，调门调节特性会因此改变，更直接影响机组的调节特性与经济性。由上述可见，为了有效保证机组调节特性达到稳定、高效的需求，调门的升程流量特性有必要进行定期的测定，并标定压力重叠度。
2.3 实例分析调门重叠度的合理调整技巧
由前面分析可知，首先，确定最佳重叠度，可在单个阀门的流量特性曲线确定后的情况下，可通过作图法直观地初步确定调门重叠度的范围；其次，再通过试验的方式确定最佳重叠度。其中，要制定阀门流量特性曲线，要掌握两个信息：阀门开度特性曲线，可通过采样数据直接获得；实际流量，可通过弗留格尔公式推算获得。
机组各调门开启时的参数，重叠度设定为：在#1调门开启70%时#2调门开启，在#2调门开启60%时#3调门开启，在#3调门开启50%时#4调门开启。汽机四个调门升程流量特性基本相同，对应的喷嘴弧段是一样的，#4调门的重叠度设置明显偏大。由前面分析可知，重叠度过大时对机组的经济性是不利的。而且与国内大部分机组对比，一般普遍认为重叠度合理的设置，为后一阀门在前一阀门开启60%时开始开启这一状态。机组在额定参数下带额定负荷时机组效率最高，此时若#4调门不开，则汽机效率也是最高。通过统计和观察发现，#3机组大修后，此工况下#4调门开度在3%左右，比较很小，同时#3调门开度基本上在55%左右。换言之，在高负荷的状态下， #3调门的有效升程发挥不完全，#4调门就发生了节流作用，汽机没有达到效率最高点，可见其明显影响着汽机经济性。所以，建议将#4调门的重叠度设定进行修改，如可在#3调门开启60%后开启，修改后，可使机组在额定参数下带满负荷时#4调门不开启，汽机效率就可得到最高点；经计算，机组的高压缸效率提高了。当然，调整后对机组的经济性的影响，为了使获更大的经济效益，应通过具体热力试验进行计算分析，如热力系统不改变的提前下，在相关数值允许范围内，可通过简单的控制参数进行修改。
3 结论
综上所述，要提高机组的热经济性，可在达到合理的调门特性的基础上，尽量减小压力重叠度。此外，由于科学技术突飞猛进，我们要不断地结合实际工作经验，还要不断研究新技术，从而寻求出更简单、易掌握的调门重叠度大小的设置方法。
参考文献
[1]王学栋，陈方高，宫革.调门运行特性对超临界660MW 机组经济性影响的试验研究.汽轮机技术，2011
[2]刘铭.汽轮机的原理及结构分析.中小企业管理与科技（上旬刊），2011，（11）
[3] 徐大懋，邓德兵，王世勇.汽轮机的特征通流面积及弗留格尔公式改进.动力工程学报， 2010，（07）