汽輪機(jī)閥門流量曲線典型問題分析及分段優(yōu)化

劉汗清

摘要：針對流量特性曲線存在的典型問題，采取分段的方式對閥門流量特性曲線進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，本文以一個(gè)實(shí)際例，分析閥門流量曲線存在的典型問題，并對該問題進(jìn)行分段優(yōu)化處理，其中過程包括數(shù)據(jù)處理、閥門流量曲線擬合、負(fù)荷流量曲線擬合和優(yōu)化曲線驗(yàn)證等環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：曲線擬合 典型問題 分段優(yōu)化 流量曲線

0前言

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，跨區(qū)域的系統(tǒng)互聯(lián)正在逐步形成，分布式發(fā)電、多種綜合能源等方向發(fā)展迅速，電網(wǎng)組成及運(yùn)行特性日趨復(fù)雜 [1] ，對電源側(cè)與電網(wǎng)側(cè)的協(xié)調(diào)性能提出更高要求。電源側(cè)涉及電網(wǎng)穩(wěn)定的是調(diào)頻，影響調(diào)頻因素眾多，閥門流量特性是主要原因之一。針對閥門流量曲線優(yōu)化方法，目前研究成果比較多。對閥門進(jìn)行全行程優(yōu)化時(shí)，數(shù)據(jù)采集耗時(shí)比較長，因此，收集某段閥門流量曲線數(shù)據(jù)，對流量曲線進(jìn)行分段優(yōu)化是可行的。本文以一個(gè)實(shí)例，分析流量曲線的典型問題，并進(jìn)行分段優(yōu)化。

1 汽輪機(jī)閥門流量曲線典型問題

閥門流量特性是指閥門開度與通過閥門蒸汽流量的對應(yīng)關(guān)系，由于閥門長期運(yùn)行，磨損、調(diào)速系統(tǒng)或通流改造、安裝等都會引起閥門流量特性與實(shí)際存在偏差，導(dǎo)致調(diào)頻性能下降。目前DEH都配有單-順閥模式，但處于經(jīng)濟(jì)性考慮，采用順序閥運(yùn)行居多，因此，閥門流量特性就存在一個(gè)典型的問題，重疊度選擇不合適，在銜接處，流量曲線就出現(xiàn)平緩或下跌現(xiàn)象。另一種典型問題是閥門銜接處負(fù)荷曲線出現(xiàn)突變，也是重疊度不適合導(dǎo)致的。其他某段流量曲線存在突變或變緩現(xiàn)象，但該類問題不多見，其中最典型的第一種，銜接處出現(xiàn)負(fù)荷流量平緩或下跌問題，本文實(shí)例屬于該類型。

2 閥門流量曲線分段優(yōu)化

以某廠600MW超臨界機(jī)組閥門流量特性優(yōu)化擬合為例，分析、介紹閥門流量曲線分段優(yōu)化過程，具體過程如下。

2.1 閥門流量特性問題分析

收集某廠變工況時(shí)歷史數(shù)據(jù)，經(jīng)過預(yù)處理，采用主蒸汽與調(diào)解級壓力比[2]和負(fù)荷流量曲線表征閥門流量動(dòng)態(tài)特性，得出機(jī)組實(shí)際負(fù)荷流量曲線變化趨勢圖如2-1所示。在“CV2/CV4”與“CV3”、“CV3”與“CV1”閥門銜接處，數(shù)據(jù)變化趨勢一致，因此，該銜接處存在負(fù)荷流量減緩、下跌等問題，對該處進(jìn)行分段優(yōu)化即可。

2.2閥門流量曲線擬合

根據(jù)變工況時(shí)歷史數(shù)據(jù)，采用最小二乘法或多項(xiàng)式插值擬合出每個(gè)閥門的“開度-流量”特征曲線[3]，建立閥門流量模型，尋找與采集的實(shí)際流量基本相吻合的流量曲線，相似度越高越好，優(yōu)化精準(zhǔn)度越高，該廠流量曲線擬合如下圖。

2.3閥門流量曲線分段優(yōu)化

該廠閥門流量特性為：死區(qū)：0～12%，最佳調(diào)節(jié)區(qū)：13～50%，滿行程：60～100%。在第一個(gè)銜接處：CV2/4約為75%，CV3才啟動(dòng);第二個(gè)銜接：CV3約為76%，CV1才開始開啟，可見閥門開度均進(jìn)入空行程區(qū)間，第二個(gè)閥門才開啟，蒸汽做功處于乏力狀態(tài)。對該銜接進(jìn)行分段優(yōu)化，增加重疊度，即在CV2/4開度進(jìn)入滿行程之前你，CV3開度宜接近12%，但優(yōu)化曲線斜率不宜過大，否則將帶入產(chǎn)生新的問題，經(jīng)過多次仿真優(yōu)化，得出機(jī)組負(fù)荷流量優(yōu)化曲線如下。

2.4 優(yōu)化驗(yàn)證

將CV3和CV1閥門流量管理優(yōu)化投入，隨機(jī)組實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行驗(yàn)證，在機(jī)組負(fù)荷升、降過程中，負(fù)荷流量曲線平滑，線性度良好，詳細(xì)趨勢見圖2-4。

結(jié)束語

經(jīng)驗(yàn)證，其優(yōu)化效果良好，負(fù)荷流量曲線平滑，線性度良好。鑒于閥門流量特性試驗(yàn)耗時(shí)長的客觀因素，可以收集需要優(yōu)化區(qū)間的歷史數(shù)據(jù)，對該區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、擬合，采取分段優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]閩勇 胡偉 陳磊等《電力系統(tǒng)機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)》中國電力出版社

[2]盛鍇 周年光等《再熱凝汽式汽輪機(jī)閥門流量特性在線監(jiān)測優(yōu)化》中國電力 第50卷第12期（2017年12月）

[3]李前敏 柏毅輝《汽輪機(jī)閥門流量特性優(yōu)化分析》電力科學(xué)與工程 第28卷第9期（2012年9月）