(三)? 中間再熱式汽輪機(jī)安全控制

　　隨著單機(jī)容量的增長，中間再熱式汽輪機(jī)得到了越來越廣的應(yīng)用。目前世界上功率較大的電站汽輪機(jī)幾乎都采用中間再熱式汽輪機(jī)。與一般凝汽式汽輪機(jī)相比，采用中間再熱可以提高循環(huán)效率，降低煤耗。

　　中間再熱式汽輪機(jī)的一般工作原理如圖18—19所示。新蒸汽經(jīng)過控制閥在高壓缸內(nèi)膨脹做功后，被引入鍋爐的中間再熱器再一次加熱，然后回到汽輪機(jī)的中、低壓缸繼續(xù)做功，最后排人凝汽器。中間再熱在提高效率的同時，也會給汽輪機(jī)的控制帶來一些新問題，歸納起來有以下三項。

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　　(1)甩負(fù)荷后的轉(zhuǎn)速飛升? 因?yàn)橹虚g再熱容積包括了從汽機(jī)車間回到鍋爐車間，從鍋爐車間返回汽機(jī)車間，以及鍋爐內(nèi)部再熱器的全部管道，總長達(dá)200—300m。管道內(nèi)蒸汽壓力也比較高，一般可達(dá)1.9l一3.92MPa。因此在汽輪機(jī)甩負(fù)荷后即使高壓缸主汽閥和控制閥立即關(guān)死，僅由于中間再熱容積中的蒸汽在中低氣壓缸中膨脹所做的功，就足以使汽輪機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重超速而發(fā)生事故。

　　(2)機(jī)爐的相互配合問題? 中間再熱機(jī)組必然是單元機(jī)組，每一臺(或二臺)鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽只供給一臺汽輪機(jī)使用。這必須解決兩者在下述工況下的配合問題。①鍋爐的最小蒸發(fā)量通常不小于其額定值的50％，低于這個限度鍋爐一般不能穩(wěn)定運(yùn)行。而汽輪機(jī)的空載流量僅為其額定值的5％～8％。所以在汽輪機(jī)啟動、低負(fù)荷以及短時間的空負(fù)荷運(yùn)行時，需要設(shè)法處理鍋爐的多余蒸汽，否則將引起鍋爐安全閥動作，這一方面將損失大量的冷凝水，另一方面對設(shè)備也會帶來一定的影響。②中間再熱器要求經(jīng)常流過一定數(shù)量的蒸汽以冷卻其管道，如某廠生產(chǎn)的2×10⁵kW中間再熱汽輪機(jī)的最低冷卻流量為額定值的14％，而汽輪機(jī)的空載流量只有5％～8％，所以在啟動和空載運(yùn)行時要考慮中間再熱器的保護(hù)問題。

　　在汽輪甩負(fù)荷時，既存在中間再熱器的保護(hù)問題，又存在保持鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的問題，有可能的情況下還要設(shè)法回收冷凝水。

　　(3)參加電網(wǎng)調(diào)頻能力的問題? 對于一般凝汽式汽輪機(jī)，蒸汽量基本上是跟隨調(diào)節(jié)閥的開度而變化的。因此，控制閥開大(或關(guān)小)的時候汽輪機(jī)功率將隨之增大(或關(guān)小)，兩者的變化可以說基本上同時進(jìn)行的。但是，對于中間再熱式汽輪機(jī)來講情況就不同了，當(dāng)控制閥開大時，立即發(fā)生變化的僅僅是高壓缸流量，而中、低壓缸的蒸汽流量則只有在中間再熱器中的蒸汽壓力逐漸升高的過程中才能逐漸增大。調(diào)節(jié)閥關(guān)小時，由于同樣原因，中、低壓缸蒸汽流量也只能逐漸減小。由于中間再熱容積很大，其壓力的變化是緩慢的，因此中、低壓缸的蒸汽流量只能作緩慢的變化。這樣，對于中間再熱式汽輪機(jī)，當(dāng)控制閥開度變化時，只有高壓缸的功率是迅速地隨著閥門的開度而變化，而中、低壓缸的功率變化則只能緩慢地進(jìn)行。特別因?yàn)橹虚g再熱式汽輪機(jī)的中、低缸功率占汽輪機(jī)總功率很大的比例(3／2～3／4)，因此中間再熱式汽輪機(jī)功率變化緩慢不能迅速適應(yīng)負(fù)荷變化需要的矛盾就比較突出。

　　如果近似地將中間再熱容積看成是單容過程，可以用一個慣性環(huán)節(jié)1／Tps+1來表示，則中間再熱汽輪機(jī)的傳遞函數(shù)方框圖將如圖18—20所示。圖中a1代表高壓缸功率在整機(jī)功率中所占比例；a2代表中、低壓缸功率所占比例。由于噴嘴室容積時間常數(shù)T₀很小，所以在控制閥開度μ作階躍變化時，高壓缸功率v1幾乎是同時變化的。而中間再熱容積的時間常數(shù)T_p很大，所以中、低壓缸的功率。v2則變化緩慢。

　　當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷增加，頻率降低時，要求汽輪機(jī)控制閥及時開大，增大汽輪機(jī)功率以調(diào)整電網(wǎng)頻率。由于中間再熱汽輪機(jī)功率變化緩慢，因此調(diào)頻作用不如一般凝汽式汽輪機(jī)。

　　根據(jù)電網(wǎng)的具體情況，對于中間再熱機(jī)組參加一次調(diào)頻的能力提出不同的要求。大容量的電網(wǎng)由于它自身的自平衡能力已經(jīng)能夠使電網(wǎng)頻率保持高度的穩(wěn)定，所以對每一臺機(jī)組一次調(diào)頻的能力要求不高。只有對一些中小電網(wǎng)，而且再熱機(jī)組在其中所占比重又較大時，再熱機(jī)組參加一次調(diào)頻能力低的矛盾才比較突出。
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