600MW機(jī)組閥門管理的故障診斷及優(yōu)化改造

摘 要：汽輪機(jī)閥門管理是DEH系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)機(jī)組的安全高效運(yùn)行具有非常重要的作用。該文針對(duì)600 MW機(jī)組出現(xiàn)的軸系故障進(jìn)行研究，基于閥門管理故障的機(jī)理，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)了機(jī)組的單閥開啟規(guī)律和順序閥閥進(jìn)汽規(guī)律。然后，針對(duì)故障機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化改造：通過一次優(yōu)化改造解決了機(jī)組瓦溫突增、閥門擺動(dòng)等問題；然而，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)機(jī)組的軸系穩(wěn)定性較差，其他機(jī)組通用的配汽規(guī)律還不能完全解決機(jī)組的軸振問題。最后，通過二次優(yōu)化改造解決了此臺(tái)機(jī)組的軸振突增問題。這對(duì)我國占主流的600 MW機(jī)組的安全高效運(yùn)行具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：600MW 閥門管理 故障診斷 進(jìn)汽順序 優(yōu)化改造

中圖分類號(hào)： TK323 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（b）-0187-03

汽輪機(jī)閥門管理是DEH系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是控制回路輸出的流量信號(hào)驅(qū)使閥門開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速或功率調(diào)節(jié)的核心[1-2]。然而，隨著新能源等隨機(jī)波動(dòng)性電源的大規(guī)模接入以及電網(wǎng)峰谷差的不斷增大，因此，許多大功率火電機(jī)組勢(shì)必要進(jìn)行深度變負(fù)荷運(yùn)行，致使機(jī)組偏離額定設(shè)計(jì)工況太多而運(yùn)行效率降低。因此，各電廠都在充分挖掘機(jī)組的節(jié)能潛力，采取各種方法和手段盡可能地降低發(fā)電煤耗，以節(jié)約發(fā)電成本，提高在上網(wǎng)競(jìng)爭中的優(yōu)勢(shì)。目前，為了提高機(jī)組的低負(fù)荷運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)在實(shí)際穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)都采用噴嘴調(diào)節(jié)方式。但是，國內(nèi)及早期引進(jìn)的許多汽輪機(jī)存在很多噴嘴配汽故障問題[3-5]。近幾年隨著高參數(shù)大容量機(jī)組的發(fā)展投產(chǎn)，噴嘴配汽故障更為突出，超臨界機(jī)組比亞臨界機(jī)組故障就要嚴(yán)重許多，尤其是目前在電網(wǎng)占主流的600 MW級(jí)別機(jī)組[6-8]。因此，600 MW級(jí)別機(jī)組的配汽故障診斷及優(yōu)化改造經(jīng)驗(yàn)具有非常寶貴的借鑒意義。

該文針對(duì)600 MW機(jī)組出現(xiàn)的軸系故障進(jìn)行研究，基于閥門管理故障的機(jī)理，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)了機(jī)組的進(jìn)汽順序。然后，針對(duì)故障機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化改造，解決了機(jī)組的瓦溫突增和軸振突增等問題，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性以及調(diào)節(jié)特性。

1 閥門管理故障案例描述

該文研究的這幾臺(tái)機(jī)組都是亞臨界600 MW空冷機(jī)組，噴嘴調(diào)節(jié)規(guī)律全都是上缸進(jìn)汽，機(jī)組由單閥切換至順序閥方式運(yùn)行時(shí)，軸瓦溫度值、軸振值都出現(xiàn)突增現(xiàn)象，機(jī)組運(yùn)行軸系穩(wěn)定性較差，表現(xiàn)出明顯的閥門管理故障，存在閥門管理優(yōu)化潛力。如圖1～圖6所示分別為機(jī)組的調(diào)門開度、負(fù)荷、汽壓、軸瓦溫度、軸振值以及EH油壓幾個(gè)重要參數(shù)在由順序閥切換至單閥方式時(shí)的時(shí)域變化圖。

2 故障診斷及優(yōu)化改造策略

如圖7所示，為機(jī)組噴嘴布置。機(jī)組目前的噴嘴進(jìn)汽規(guī)律為GV1+GV2→ GV3→GV4。由于蒸汽在調(diào)節(jié)級(jí)中流動(dòng)時(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉片產(chǎn)生汽流力的作用；并且，當(dāng)調(diào)節(jié)級(jí)部分進(jìn)汽時(shí)，配汽不平衡汽流力在機(jī)組的各軸承處產(chǎn)生附加載荷；如圖7所示尤其是兩閥點(diǎn)進(jìn)汽時(shí)，附加汽流力達(dá)到最大值F；并且，這個(gè)力的大小足以致使軸心位置移動(dòng)，使軸在軸承中的側(cè)隙發(fā)生變化，影響進(jìn)油油楔面積和軸承供油量，進(jìn)而表現(xiàn)出瓦溫高、軸振大的軸系故障。此外，隨著機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大，機(jī)組參數(shù)越來越高，向著超臨界、超超臨界的方向發(fā)展，主汽壓力的急劇提高，調(diào)節(jié)級(jí)配汽不平衡汽流力將會(huì)變得更大；并且，其增幅大大超過轉(zhuǎn)子自重的增幅，瓦溫和振動(dòng)將會(huì)明顯增加，配汽故障也就更加嚴(yán)重。因此，國內(nèi)許多600 MW機(jī)組無法正常投入噴嘴調(diào)節(jié)。因此，為了消除配汽不平衡汽流力應(yīng)采用完全對(duì)稱進(jìn)汽的方式。采用對(duì)角進(jìn)汽時(shí)，由于進(jìn)汽是對(duì)稱的，因此，可以完全消除配汽不平衡汽流力。并且，由于最先開啟的兩閥能夠提供機(jī)組總汽流量70%左右，所以當(dāng)?shù)?閥門順序開啟時(shí)，配汽不平衡汽流力已不是很大[8]。因此，兼顧機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性，采用對(duì)稱對(duì)角進(jìn)汽方式，是理想的噴嘴配汽方案。根據(jù)公開文獻(xiàn)配汽優(yōu)化策略，最終選取的合理進(jìn)汽順序?yàn)閤

根據(jù)文獻(xiàn)[4]可知，單閥的規(guī)律設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性對(duì)機(jī)組的單順序閥切換性能有很大影響。因此，本次優(yōu)化改造也對(duì)單閥進(jìn)行了優(yōu)化改造。

3 改造效果分析

通過對(duì)機(jī)組DEH閥門管理程序中的配汽規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化改造，取得了初步理想效果：瓦溫最大值降低10℃，表明軸承進(jìn)油狀態(tài)良好；EH油壓波動(dòng)值降低一半左右，表明配汽規(guī)律設(shè)計(jì)較好閥門動(dòng)作平穩(wěn)。機(jī)組部分重要參數(shù)在單閥和順序閥方式下的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)比如圖8～圖12所示。

然而，第一次優(yōu)化改造后，有一臺(tái)機(jī)組的軸振值較之前沒有多大變化，如圖13所示。根據(jù)文獻(xiàn)[6]的闡述，對(duì)角進(jìn)汽時(shí)存在一種理論上能夠使軸系最穩(wěn)定的配汽規(guī)律。因此，針對(duì)將臺(tái)機(jī)組存在的問題進(jìn)行了二次優(yōu)化改造。如圖14所示，將此臺(tái)機(jī)組的配汽規(guī)律改為GV2+GV4→GV3→GV1后，機(jī)組瓦溫和軸振值明顯降低，達(dá)到基本與單閥相當(dāng)?shù)乃健?/p>

4 結(jié)語

該文針對(duì)幾臺(tái)600 MW機(jī)組出現(xiàn)的管理故障故障進(jìn)行研究，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)了機(jī)組的單閥開啟規(guī)律和順序閥閥進(jìn)汽規(guī)律并進(jìn)行了優(yōu)化改造，解決了影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的瓦溫突增、閥門擺動(dòng)及軸振偏大的問題。這對(duì)我國占主流的600 MW機(jī)組的安全高效運(yùn)行具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]紀(jì)海東，于達(dá)仁.汽輪機(jī)配汽剩余汽流力對(duì)軸系影響的研究[J].黑龍江電力， 2003，25（5）：355-358.

[2]徐志強(qiáng)，宋英東，范軼，等.國產(chǎn)引進(jìn)型 600MW汽輪機(jī)順序閥投運(yùn)情況調(diào)查及分析[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2008，50（5）： 374-377.

[3]張秀坤，蔣明東，蘇盛波，等.國產(chǎn) 600MW汽輪機(jī)配汽方式優(yōu)化改造[J]. 節(jié)能技術(shù)，2005，23（1）：87-90.

[4]江飛，孫建國，劉錦川，等.國產(chǎn)亞臨界600MW空冷機(jī)組單閥-順序閥切換試驗(yàn)研究[J].節(jié)能技術(shù)，2011，29（5）：437-441.

[5]關(guān)海平，焦曉亮，喬增熙，等.600MW汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況的調(diào)研分析[J].節(jié)能技術(shù)，2011，29（1）：57-60.

[6]高林，戴義平，王志強(qiáng)，等.大功率汽輪機(jī)配汽方式對(duì)軸系穩(wěn)定性的影響[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，28（35）：84-89.

[7]劉賢東，劉建東，喬增熙，等.超臨界機(jī)組順序閥優(yōu)化改造研究[J].節(jié)能技術(shù)，2011，29（2）：153-158.

[8]于達(dá)仁，劉占生，李強(qiáng)，等.汽輪機(jī)配汽設(shè)計(jì)的優(yōu)化[J].動(dòng)力工程，2007， 27（1）：1-5.