降低張家口發(fā)電廠5號機組調(diào)門擺動次數(shù)

（大唐國際張家口發(fā)電廠，河北 張家口 075133）

摘 要：汽輪機調(diào)門是汽輪機調(diào)速及安全運行的重要設(shè)備，其調(diào)節(jié)品質(zhì)的好壞直接影響到汽輪機轉(zhuǎn)速及機組負荷控制的穩(wěn)定性，同時對于機組的安全性也至關(guān)重要。從張家口發(fā)電廠5號機組一月份到三月份數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)調(diào)門擺動每月大于六次，嚴重影響機組安全，由此而產(chǎn)生的次生問題更是不可預見。本文介紹了降低5號機組調(diào)門擺動次數(shù)的實施方案，提出了具體的對策和建議，對今后汽輪發(fā)電機安全穩(wěn)定運行具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：降低;調(diào)門;擺動

1 機組概況

張家口發(fā)電廠5號機組為300MW供熱機組，鍋爐是由東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1025/18.2-Ⅱ4型亞臨界、中間再熱、自然循環(huán)、全懸吊、平衡通風、燃煤汽包爐。汽輪機是由東方汽輪機廠生產(chǎn)的亞臨界中間再熱兩缸兩排汽凝汽式汽輪機。該型號的汽輪機的高壓進汽部分由兩臺主汽門（TV1-2）和四臺（GV1-4）調(diào)速汽門組成，設(shè)計有單閥和順閥兩種運行方式，由于順閥與單閥相比具有較小的節(jié)流損失，可顯著提高汽輪機效率，因此當前都盡可能采用順閥的運行方式。汽輪機控制系統(tǒng)采用美國Bailey集團ETSI公司的高壓抗燃油數(shù)字電液控制系統(tǒng)（簡稱DEH），控制汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速與功率，接受CCS的指令完成機電爐的協(xié)調(diào)控制。

2 問題提出

從5號機組一月份到三月份數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)調(diào)門擺動每月大于六次，嚴重影響機組安全，由此而產(chǎn)生的次生問題更是不可預見。因此對4月份的數(shù)據(jù)進行了收集，發(fā)現(xiàn)調(diào)門擺動時常發(fā)生，如果不采取措施，這種震動會持續(xù)發(fā)生，造成機組負荷、門體和EH油壓同步波動，更嚴重的是震動造成高壓調(diào)門彈簧疲勞，發(fā)生斷裂。

高壓調(diào)門彈簧斷裂對汽輪機控制會發(fā)生嚴重影響，在甩負荷時、機組跳閘或異常情況時，高壓調(diào)門靠彈簧力迅速關(guān)閉，彈簧失效或者斷裂會增大調(diào)速系統(tǒng)動作時間，嚴重時造成汽輪機超速。因此需對調(diào)門擺動原因進行分析，并采取措施防止再次發(fā)生。

3 調(diào)門擺動原因分析

3.1 調(diào)門運行在拐點附近

當機組一、二次調(diào)頻以及電網(wǎng)AGC指令的調(diào)頻功能投入后，機組的電負荷指令不再是一個穩(wěn)定的值，DEH接收到的設(shè)定點也不再保持穩(wěn)定，而是經(jīng)常性的在小范圍內(nèi)波動。隨著供熱負荷增大和熱負荷調(diào)整范圍的增大，使得同樣電負荷情況下對應的閥門總開度不再相同，經(jīng)常發(fā)生變化。經(jīng)過多次觀察記錄，調(diào)門到達65.8%-66.6%時調(diào)門擺動開始，此時正處于CV1，CV2打開（開度42%附近），CV3處于剛剛開啟（開度在5%附近），只要進行正確的調(diào)整，這種工況可以有效避開。

3.2 煤質(zhì)突變，機組超壓

2014年張電需要完成240萬噸褐煤摻燒任務，配煤摻燒已經(jīng)取得了巨大進步，進入煤倉的混合煤的發(fā)熱量基本穩(wěn)定，但由于種種因素，仍然會出現(xiàn)負荷穩(wěn)定煤量突變的現(xiàn)象。主控人員無法控制配煤摻燒。

3.3 負荷快速升降，機組超壓

電網(wǎng)兩個細則考核日趨嚴格，5號機組投入BLR模式，要求較好的跟隨電網(wǎng)調(diào)峰，由于當前負荷變動率設(shè)置12MW/min，在某些工況下，機組負荷快速跟隨漲到目標指令后，又快速降負荷，由于汽包鍋爐有較大的滯后性，必然造成機前壓力偏高，當超出一定范圍時汽輪機進入調(diào)節(jié)級最危險工況。采取人為干預措施，同時聯(lián)系熱工人員修改負荷變動率，可以避免調(diào)門擺動。

3.4 值班員因素

值班人員正確認識調(diào)門擺動問題，在運行中加以重視，當前大部分值班員都認識到了這個問題，班組長在日常工作中給予提示。

4 實施對策

4.1 避開調(diào)門在拐點附近運行

由機組滑壓曲線及150MW機前壓力與調(diào)門開度對比表可以看出，機組有功150MW時對應的壓力是10.4Mp，而此對應的調(diào)門開度為66.6%，已經(jīng)進入易擺動區(qū)域，此時調(diào)門極易發(fā)生擺動并發(fā)散。機組高調(diào)門的原進汽規(guī)律存在一些不合理之處，尤其是在重疊區(qū)域附近，不僅#4高調(diào)門在85%的閥位時存在擺動的問題;當機組運行至62%左右閥位時，綜合閥位指令的小幅變化也會導致#1和#2高調(diào)門出現(xiàn)大幅擺動問題。

基于這種情況可采取以下兩種措施：

（1）保持150MW負荷不變，將機前壓力設(shè)定為10.2Mp?？梢缘贸龃藭r調(diào)門開度由66.6%開大到67.0%，有效的避開了調(diào)門的擺動區(qū)域。

（2）保持機前壓力10.4Mp不變，將機組負荷調(diào)整到155MW?？梢缘贸龃藭r調(diào)門開度由66.6%開大到67.0%，有效的避開了調(diào)門的擺動區(qū)域。

（3）通過對機組進行變工況計算以及實際的閥門流量特性的重新辨識，設(shè)計出了機組新的高調(diào)門進汽規(guī)律，新設(shè)計的順序閥規(guī)律，不僅解決了在重疊區(qū)域先開啟的閥門的開啟過陡問題，還解決了原規(guī)律的線性度差的問題。并且，根據(jù)現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)中的軸系穩(wěn)定性問題，對開啟順序也做了一些優(yōu)化調(diào)整。優(yōu)化后當機組在順序閥方式下運行時，汽輪機的綜合閥位（85%左右）處于高調(diào)門的第三個閥與第四閥重疊區(qū)域附近時，不存在高調(diào)門的大幅擺動問題;高調(diào)門GV4最大擺動幅度僅為±1%左右。并且，調(diào)門的擺動還會對主汽壓的擺動以及負荷的擺動的影響也較小，機組基本處于的安全穩(wěn)定運行狀態(tài);對主汽壓基本無擾動了，而對負荷的擾動也較大，最大負荷擾動僅為±1MW左右。因此，通過對機組的運行優(yōu)化，達到了解決閥門擺動的問題。

4.2 負荷快速升降，機組超壓

機組升降負荷是運行人員最經(jīng)常性的操作，但是汽包爐有很大的慣性，因此不容易滿足汽輪機快速響應負荷的要求，特別是負荷指令大幅波動時，機組超壓現(xiàn)象極其普遍。當前5號機組負荷變動率設(shè)定為12MW/min，我們已經(jīng)與相關(guān)部門取得聯(lián)系。熱工人員將其改為4MW/min，大大緩解了運行人員的壓力。在外界負荷不變的情況下，汽壓的穩(wěn)定主要取決于鍋爐燃燒的穩(wěn)定，因此防止機組超壓應從穩(wěn)定燃燒入手，針對這些情況可以采取如下對策

（1）值班期間注意跟蹤負荷曲線變化，加強對主蒸汽流量、過熱蒸汽壓力、汽包壓力、機組負荷、給煤量、氧量等參數(shù)的監(jiān)視與分析。在機組壓力及機組負荷發(fā)生變化時，首先分析這種變化是來自內(nèi)擾（燃燒工況改變）還是外擾（負荷波動），避免盲目操作，達成穩(wěn)定調(diào)整汽壓的目的。

（2）在鍋爐滿負荷工況運行期間，在嚴格監(jiān)視和控制過熱汽壓力的同事，還應注意汽包壓力的變化，防止機組超壓。

（3）加強對爐膛燃燒的檢查和調(diào)整，注意風量和煤粉量的匹配，盡可能完全燃燒。

（4）當煤質(zhì)變化影響過熱器壓力波動較大時，應注意加強燃燒調(diào)整以及燃料自動的監(jiān)視，避免給煤機指令突然增大導致超壓。

（5）在AGC投入運行的狀態(tài)下，如發(fā)生大幅度的負荷變化，監(jiān)盤人員應認真監(jiān)視和調(diào)整相關(guān)參數(shù)，必要時請示值長降低壓力設(shè)定值或退出AGC進行調(diào)整，待穩(wěn)定后再恢復正常。當出現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障時，及時切手動人為干預調(diào)整，控制機組不超壓。

（6）注意檢查爐底水封及關(guān)斷門是否嚴密，撈渣機水位是否正常，防止爐底大量漏入冷風。打焦時監(jiān)盤人員應加強風量和燃燒的調(diào)整，防止超溫超壓。

（7）機組降負荷時手動減煤，超減煤量，盡快降低鍋爐的蒸發(fā)量，在實施中取得了良好的效果

（8）機組降負荷過程中如果超壓嚴重，手動開大調(diào)門，卸掉一部分機前壓力，待機前壓力緩解后再跟隨負荷指令。

5 結(jié)論

經(jīng)過5號機組人員的努力，在6月份實施對策后，6月份到12月份6個月時間里未發(fā)生調(diào)門擺動現(xiàn)象，達到了預訂目標，取得了明顯的效果。加強人員培訓，讓值班員有意識的控制機組潛在風險，提高值班員的現(xiàn)場技能。目前，國內(nèi)參與調(diào)峰和一次調(diào)頻的汽輪機組，不少在全程調(diào)頻和順序閥方式時都出現(xiàn)過高調(diào)擺動現(xiàn)象。因此，希望此文能起到拋磚引玉的作用，以此共同研討出更好措施，消除一次調(diào)頻功能給機組帶來的安全隱患。這對于各種類型機組，無論是亞臨界還是超臨界以及超超臨界機組，在機組參與電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻任務而投運順序閥運行方式時，都可以借鑒以上的優(yōu)化策略。在以后的工作中，我們將把此理論方法運用到處理其他問題當中去。

參考文獻：

[1]DEH-ⅢA控制系統(tǒng)手冊[M] .上海新華控制工程公司，2000.

[2]翦天聰.汽輪機原理[M].北京：水利電力出版社，1985.

[3]吳季蘭.汽輪機設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，1998.

[4]王俊杰.檢測技術(shù)及儀表[M].武漢：武漢理工大學出版社，2002.

作者簡介：劉松（1988-），男，河北保定人，本科，大唐國際張家口發(fā)電廠塔山分廠發(fā)電部，助理工程師。