300MW亞臨界機(jī)組汽輪機(jī)閥門(mén)流量?jī)?yōu)化技術(shù)應(yīng)用

歐鎖實(shí)

摘要：針對(duì)300MW亞臨界機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，闡述了閥門(mén)流量?jī)?yōu)化全過(guò)程中，提出兩種單閥控制和順序閥控制的閥門(mén)流量特性試驗(yàn)，分別是汽輪機(jī)調(diào)門(mén)流量特性曲線優(yōu)化試驗(yàn)、調(diào)門(mén)優(yōu)化試驗(yàn)，機(jī)組的功率變動(dòng)從25MW降低到7.5MW，滿足基本的運(yùn)行需求，具有很高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：300MW；亞臨界機(jī)組汽輪機(jī)；流量?jī)?yōu)化；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.28.084

文章以筆者對(duì)某公司機(jī)組汽輪機(jī)閥門(mén)流量?jī)?yōu)化試驗(yàn)研究分析為例，通過(guò)具體的分析，闡述流量?jī)?yōu)化的全過(guò)程。其中該汽輪機(jī)為亞臨界兩缸汽輪機(jī)，帶兩個(gè)高壓主汽閥和六個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽閥。存在的問(wèn)題是閥門(mén)關(guān)閉后左側(cè)進(jìn)氣閥門(mén)的負(fù)荷波動(dòng)過(guò)大，經(jīng)過(guò)兩次改造但是并未徹底解決，因此文章針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行更具體的分析，以解決汽輪機(jī)閥門(mén)負(fù)荷過(guò)大的問(wèn)題，促進(jìn)其優(yōu)化利用。

1汽輪機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)閥門(mén)管理是整個(gè)DEH系統(tǒng)管理的核心，決定了系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。在運(yùn)行過(guò)程中要保證汽輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，一旦出現(xiàn)任何不合理的設(shè)計(jì)情況，將會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)組的性能下降，負(fù)荷增加，并且產(chǎn)生巨大的橫向汽流力，導(dǎo)致軸心位置與軸承工作性質(zhì)發(fā)生變化，最終結(jié)果造成軸承不對(duì)稱性，穩(wěn)定性下降，嚴(yán)重時(shí)則可發(fā)生燒瓦或跳機(jī)現(xiàn)象。汽輪機(jī)多采用順序閥操作，但是設(shè)計(jì)不合理將影響其靈敏性與穩(wěn)定性。而機(jī)組的曲線不佳則會(huì)導(dǎo)致其性能受到影響，可見(jiàn)汽輪機(jī)的影響因素較多，在設(shè)計(jì)和管理過(guò)程中均需要采取必要的優(yōu)化方案，解決擺動(dòng)幅度大、一次調(diào)頻性能不佳等問(wèn)題。目前，300MW亞臨界機(jī)組是比較常見(jiàn)的一種汽輪機(jī)，行業(yè)中比較關(guān)注的是其優(yōu)化分析的整個(gè)過(guò)程。一些機(jī)組存在閥門(mén)管理故障、瓦溫高、同一瓦的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)存在較大的溫差、機(jī)組在總閥位指令附近出現(xiàn)難于控制的負(fù)荷、閥門(mén)開(kāi)啟重疊度存在較大差異進(jìn)而影響運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、機(jī)組整體綜合流量特性曲線差異較大而致使機(jī)組的AGC調(diào)節(jié)能力降低。這些問(wèn)題都會(huì)影響汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，降低電廠的整體經(jīng)濟(jì)效益，因此如何提高300MW亞臨界機(jī)組的工作效率，對(duì)于降低電廠的成本，提升產(chǎn)值至關(guān)重要。

2調(diào)門(mén)性能優(yōu)化試驗(yàn)

2.1單閥控制方式下閥門(mén)流量特性試驗(yàn)

試驗(yàn)先檢測(cè)出在單閥控制前提下，機(jī)組承受負(fù)荷為160MW，主汽壓處于正常范圍內(nèi)。試驗(yàn)過(guò)程逐漸增加機(jī)組閥門(mén)流量指令，增加一級(jí)后，要確定發(fā)電機(jī)和主汽壓力穩(wěn)定，提高閥門(mén)流量至90%以上時(shí)可停止試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程記錄單閥控制下的閥門(mén)流量值。

2.2順序閥控制方式下閥門(mén)流量特性試驗(yàn)

退出單閥控制試驗(yàn)后，進(jìn)入順序閥控制試驗(yàn)，此時(shí)機(jī)組負(fù)荷為300MW，維持主汽壓力穩(wěn)定，在主汽壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上逐漸減小機(jī)組閥門(mén)流量指令，每減小一級(jí)則確定所有元件正常運(yùn)行后進(jìn)入下一級(jí)，試驗(yàn)?zāi)康氖菍C(jī)組運(yùn)行負(fù)荷控制在165MW左右。試驗(yàn)過(guò)程記錄單閥控制下的閥門(mén)流量值。

3流量試驗(yàn)分析

3.1流量數(shù)據(jù)分析

本文主要討論單閥控制和順序閥控制兩種模式下的閥門(mén)流量特性試驗(yàn)，并記錄數(shù)據(jù)。通過(guò)多次試驗(yàn)可以證明單閥控制下的亞臨界機(jī)組閥門(mén)流量線性度曲線較好，非線性程度更高。

3.2機(jī)組閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)功率波動(dòng)原因

根據(jù)上文的數(shù)據(jù)可以分析機(jī)組閥門(mén)功率波動(dòng)原因，利用通過(guò)閥門(mén)流量特性試驗(yàn)確定的流量特性數(shù)據(jù)。在之前檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)組的功率偏差較大，劇烈的功率變化使得機(jī)組的穩(wěn)定性受到影響，存在安全隱患，根據(jù)振動(dòng)源分析，其原因是施工位置選擇不合理，導(dǎo)致設(shè)置上不能滿足運(yùn)行需求。此外，機(jī)組閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)均為手動(dòng)進(jìn)行，單側(cè)閥門(mén)活動(dòng)時(shí)，其蒸汽流量依然大于其他方式，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中功率增大。構(gòu)建閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的汽輪機(jī)機(jī)組仿真模型，以此來(lái)深入研究閥門(mén)活動(dòng)功率變化情況，對(duì)工況點(diǎn)進(jìn)行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)前和試驗(yàn)中采用單側(cè)閥門(mén)控制的蒸汽流量基本相同，可見(jiàn)平穩(wěn)的工況能降低功率偏差，但是無(wú)法全部消除。因此筆者認(rèn)為閥門(mén)活動(dòng)的原因主要是延時(shí)關(guān)閉，而流量參考值過(guò)大是造成延時(shí)關(guān)閉的主要原因。當(dāng)流量參考值接近162.3MW時(shí)，兩組閥門(mén)則實(shí)現(xiàn)同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉。而靠近穩(wěn)定工況的情況下，則功率偏差有明顯的降低，但是依然要合理控制延時(shí)關(guān)閉時(shí)間，以免出現(xiàn)劇烈的振動(dòng)。因此最終確認(rèn)，該機(jī)組在進(jìn)行通流改造和DHE設(shè)置過(guò)程中使用純手工關(guān)停方式，使得關(guān)停時(shí)間

過(guò)長(zhǎng)，從而影響了設(shè)備的閥門(mén)流量使用。改變機(jī)組控制形式，保證機(jī)組的DHE設(shè)置合理，并在此模式下進(jìn)行試驗(yàn)，保證機(jī)組的正常運(yùn)行。在DHE功率自動(dòng)方式下進(jìn)行閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)的效果和關(guān)閉速度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)關(guān)

閉速度大時(shí)，設(shè)備功率會(huì)發(fā)生較大的變化。逐漸減少關(guān)閉速度，發(fā)現(xiàn)關(guān)閉速度在0.1%/s時(shí)，機(jī)組可以保持相對(duì)穩(wěn)定，功率波動(dòng)幅度將小于3.5MW，將DHE功率自動(dòng)方式下的閥門(mén)試驗(yàn)下進(jìn)行工況平衡檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備功率變動(dòng)與總閥位指令有關(guān)，總閥位指令約等于71.5%時(shí)，其機(jī)組處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果較為合理?？梢酝ㄟ^(guò)多次試驗(yàn)進(jìn)行證明。

4動(dòng)態(tài)調(diào)整試驗(yàn)

根據(jù)具體的試驗(yàn)情況，對(duì)問(wèn)題機(jī)組做出如下的調(diào)整。首先，進(jìn)行單閥調(diào)整和順序閥流量調(diào)整，使其參數(shù)處于合理范圍。閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，退出AGG和協(xié)調(diào)控制方式，切換DEH模式至功率自動(dòng)下，保持鍋爐燃燒穩(wěn)定狀態(tài)。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，該機(jī)組出現(xiàn)的偏差明顯減少。實(shí)驗(yàn)前為28MW，試驗(yàn)為7.5MW，穩(wěn)定性大大提高。在這一功率下運(yùn)行，就可以滿足機(jī)組正常運(yùn)行需求，可以保證其穩(wěn)定性，流量得到合理的利用。最后，做調(diào)整試驗(yàn)分析。通過(guò)本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得該機(jī)組主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：?jiǎn)伍y流量特性曲線非線性度略高，解決策略為調(diào)整相對(duì)函數(shù)的流量函數(shù)，閥門(mén)的控制方式為DEH設(shè)置，閥門(mén)流量函數(shù)設(shè)置、試驗(yàn)工況選擇的因素綜合造成的，可以利用正確的控制和改善工況的方式提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定度。在本次實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)測(cè)試方式要合理的進(jìn)行計(jì)算和規(guī)劃，設(shè)計(jì)出理論上能夠與設(shè)計(jì)工況向符合的單閥控制方式下的新閥門(mén)流量特性函數(shù)，使得機(jī)組時(shí)間得到合理的控制，機(jī)組檢查時(shí)可以進(jìn)行參數(shù)的修改，修改運(yùn)行操作票后可以進(jìn)行設(shè)備閥門(mén)的實(shí)驗(yàn)，并且將其進(jìn)行全面的DEH的功率自動(dòng)，使鍋爐處于穩(wěn)定安全燃燒環(huán)境，均將控制方式切換為DEH功率自動(dòng)，經(jīng)過(guò)一年的綜合評(píng)估后，可以將設(shè)備的功率波動(dòng)控制在一定范圍內(nèi)，保證其正常運(yùn)行。

5總結(jié)

300MW機(jī)組汽輪機(jī)是電廠重要設(shè)備之一，對(duì)于其流量的優(yōu)化是保證其正常運(yùn)行的關(guān)鍵。汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中存在較多影響因素，不利于汽輪機(jī)整體效率的提升，因此分析影響汽輪機(jī)閥門(mén)流量的影響因素，并提出具體的優(yōu)化方法，能夠有效提高汽輪機(jī)的工作效率。本次筆者對(duì)該機(jī)組試驗(yàn)進(jìn)行研究分析，通過(guò)幾次試驗(yàn)結(jié)果分析產(chǎn)生流量不穩(wěn)定的原因。經(jīng)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，機(jī)組的延時(shí)運(yùn)行是造成流量過(guò)大的主要原因，試驗(yàn)過(guò)程中受到的測(cè)試點(diǎn)具體情況，主汽壓力等的影響可以忽略不計(jì)，為此筆者提出了改善建議。建議可對(duì)機(jī)組進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化試驗(yàn)，保證其正常運(yùn)行，尤其是保證不同工況下的DEH系統(tǒng)控制，確保機(jī)組的可持續(xù)運(yùn)行，提高機(jī)組的運(yùn)行效率。

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