火電廠汽輪機(jī)閥門流量特性曲線優(yōu)化

付曉明，張殿朝，李 超

(內(nèi)蒙古京泰發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017100)

0 引言

汽輪機(jī)閥門流量特性曲線用于描述閥門開(kāi)度與通過(guò)閥門的蒸汽流量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(digital electro-hydraulic control system, DEH)閥門流量特性曲線若與閥門實(shí)際流量相差較大，在機(jī)組變負(fù)荷和一次調(diào)頻時(shí)，可能出現(xiàn)負(fù)荷突變和調(diào)節(jié)緩慢的問(wèn)題，造成機(jī)組控制困難，從而影響機(jī)組的安全性和變負(fù)荷能力。在順序閥方式下，如果調(diào)節(jié)閥門重疊度設(shè)置不合理，也會(huì)影響機(jī)組順序閥投入的經(jīng)濟(jì)性。

為提高機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)(automatic generation control system, AGC)和一次調(diào)頻的性能及節(jié)能降耗，需要對(duì)DEH系統(tǒng)閥門流量特性曲線進(jìn)行優(yōu)化和再調(diào)整，計(jì)算出切合機(jī)組實(shí)際情況的閥門流量特性曲線，從而使機(jī)組的單閥／順序閥切換過(guò)程更平穩(wěn)，負(fù)荷擾動(dòng)更小，主汽溫度、主汽壓力等參數(shù)更穩(wěn)定，瓦溫、振動(dòng)、位移等都能夠得到一定的改善，增強(qiáng)機(jī)組變負(fù)荷和一次調(diào)頻的能力，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和控制的穩(wěn)定性。

1 機(jī)組概況

京泰電廠1號(hào)機(jī)組是上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界中間再熱直接(間接)空冷機(jī)組，該機(jī)組的配汽方式為全電調(diào)控制，調(diào)節(jié)閥采用多閥系統(tǒng)，各閥門嚴(yán)格按照預(yù)定的程序執(zhí)行啟閉，升程關(guān)系固定，可以實(shí)現(xiàn)單閥和順序閥控制。在啟動(dòng)和較低負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)采用單閥節(jié)流調(diào)節(jié)，此時(shí)6個(gè)調(diào)節(jié)閥同時(shí)開(kāi)啟；帶一定負(fù)荷后，軸系受熱均勻，可以切成順序閥控制，即噴嘴調(diào)節(jié)，此配汽方式要比單閥控制下經(jīng)濟(jì)效率要高，但其流量特性曲線線性要求比較高，若線性度差會(huì)影響到機(jī)組控制品質(zhì)，因此有必要對(duì)此類機(jī)型順序閥曲線進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)實(shí)際運(yùn)行的要求。

2 閥門流量曲線優(yōu)化試驗(yàn)及驗(yàn)證

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

(1) 在確保機(jī)組振動(dòng)和瓦溫在運(yùn)行允許范圍內(nèi)，查找閥門最佳開(kāi)啟順序。

(2) 確定高調(diào)門的實(shí)際流量特性曲線以及重疊度。

(3) 根據(jù)高調(diào)門實(shí)際的流量特性曲線關(guān)系及高調(diào)門的重疊度數(shù)據(jù)，優(yōu)化DEH系統(tǒng)高調(diào)門單閥和順序閥流量曲線，使其綜合流量曲線線性化，閥門重疊度≤6 % (壓力重疊度)，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效率。

(4) 確定機(jī)組參與AGC和一次調(diào)調(diào)頻時(shí)調(diào)頻負(fù)荷與閥位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，增強(qiáng)機(jī)組變負(fù)荷和一次調(diào)頻的能力，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和控制的穩(wěn)定性。

2.2 試驗(yàn)步驟

2.2.1 閥門開(kāi)啟順序試驗(yàn)

(1) 解除機(jī)組AGC、退出一次調(diào)頻，汽輪機(jī)切單閥控制，投功率回路調(diào)節(jié)，機(jī)組負(fù)荷維持200 MW。

(2) 蒸汽工況調(diào)整由鍋爐完成，通過(guò)給煤量調(diào)整來(lái)維持主汽壓力穩(wěn)定在14 MPa。

(3) 對(duì)各個(gè)高調(diào)門逐個(gè)進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)時(shí)高調(diào)門切手動(dòng)，通過(guò)DEH手動(dòng)給定閥位，以5 %的幅度逐步關(guān)閉調(diào)門(10 %以下區(qū)域緩慢操作，每次以2 %左右幅度操作)，全關(guān)后再逐步開(kāi)啟至全開(kāi)。

(4) 操作高調(diào)門時(shí)注意觀察軸系的瓦溫和振動(dòng)值，如達(dá)到或接近風(fēng)險(xiǎn)(報(bào)警)值(振動(dòng)值大于125 μm，瓦溫大于95 ℃)立即恢復(fù)系統(tǒng)。

(5) 若試驗(yàn)結(jié)果顯示軸系振動(dòng)、瓦溫、閥桿振動(dòng)、氣流激振均滿足機(jī)組運(yùn)行的安全要求，則停止試驗(yàn)，進(jìn)行下步試驗(yàn)。

2.2.2 單閥閥門流量曲線特性試驗(yàn)

(1) DEH處于單閥運(yùn)行狀態(tài)。

(2) 在負(fù)荷170～320 MW，做調(diào)門的流量特性試驗(yàn)，運(yùn)行人員保持主汽壓力、各段抽汽壓力等參數(shù)的穩(wěn)定，減少外界對(duì)真空的影響，以保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(3) 試驗(yàn)前，熱控人員校驗(yàn)1～6號(hào)高調(diào)門就地位移傳感器，保證其指示準(zhǔn)確。

(4) 機(jī)組處于協(xié)調(diào)方式，主汽壓力控制在14 MPa, 負(fù)荷由320 MW(據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從最大負(fù)荷開(kāi)始試驗(yàn))降至220 MW，每隔10 MW記錄一次數(shù)據(jù)。

根據(jù)閥門特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，GV1～GV6在預(yù)啟閥行程內(nèi)無(wú)流量，TP=14 MPa時(shí)閥的有效行程GV1～GV6分別為81 %，81 %，55 %，61 %，61 %，71 %；預(yù) 啟 閥 行程GV1～GV6分 別 為10.756 %，13.213 %，6.4 %，6.9 %, 9.8 %，9.9 %；GV1～GV6的死區(qū)分別為0 %，2.3 %，1.9 %，4.9 %，0 %，1.7 %。

分析得出新順序閥曲線，如原順閥特性試驗(yàn)結(jié)果所述，1號(hào)機(jī)組原順序閥曲線線性較好，閥門重疊度稍小，曲線修改主要側(cè)重于以下兩個(gè)方面。

(1) 原閥門預(yù)啟開(kāi)度設(shè)置為6 %左右，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整至10 %以上，同時(shí)微修正閥門重疊度，補(bǔ)償閥門開(kāi)啟后期斜率變小的現(xiàn)象。

(2) 將前高調(diào)門行程開(kāi)度由原來(lái)100 %調(diào)整至95 %，防止機(jī)組在閥門拐點(diǎn)和高負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)調(diào)門擺動(dòng)，以及閥門全開(kāi)段因指令和反饋偏差而產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，有利于機(jī)組安全運(yùn)行。

2.2.3 閥門曲線修改后的流量特性試驗(yàn)

根據(jù)1號(hào)機(jī)組閥門曲線修改后進(jìn)行的特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出主蒸汽壓力TP=14 MPa時(shí)，機(jī)組優(yōu)化后順序閥綜合閥位與主汽流量/功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，結(jié)果表明優(yōu)化后的順序閥曲線下運(yùn)行時(shí)流量特性曲線更加線性。

3 閥門試驗(yàn)結(jié)果分析

(1) 通過(guò)京泰電廠1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)閥門特性試驗(yàn)情況，對(duì)汽輪機(jī)順序閥曲線進(jìn)行了優(yōu)化和修改，單/順閥無(wú)擾切換試驗(yàn)合格正常，閥門切換時(shí)，負(fù)荷波動(dòng)≤1.5 %額定負(fù)荷(功率方式)。

(2) 新順序閥曲線優(yōu)化后，流量曲線線性穩(wěn)定，無(wú)調(diào)速系統(tǒng)擺動(dòng)現(xiàn)象，閥門開(kāi)啟重疊度小于5 %，正常運(yùn)行中，負(fù)荷波動(dòng)≤1 %額定負(fù)荷，無(wú)閥門空行程波動(dòng)現(xiàn)象，閥門重疊開(kāi)啟階段無(wú)負(fù)荷波動(dòng)和調(diào)門擺動(dòng)情況。

(3) 新順序閥曲線流量特性滿足全程流量線性化，綜合流量指令與主汽流量、實(shí)發(fā)功率的對(duì)應(yīng)慣性較原曲線更為合理和線性化。

(4) 轉(zhuǎn)速系統(tǒng)優(yōu)化后，保證汽輪機(jī)在穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下實(shí)際轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速偏差不超過(guò)±0.1 %。

4 結(jié)束語(yǔ)

京泰1號(hào)機(jī)組順序閥曲線優(yōu)化后，其流量特性曲線有所改變，在基本不改變?cè)y門線性斜率的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整閥門重疊度、預(yù)啟閥開(kāi)度，最大可能地保證曲線線性和穩(wěn)定，使得同等條件部分負(fù)荷段汽輪機(jī)響應(yīng)加快，同時(shí)未來(lái)可能會(huì)對(duì)部分負(fù)荷段協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(coordination control system,CCS)的調(diào)整帶來(lái)影響(目前尚未發(fā)現(xiàn))。因此，在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中需根據(jù)實(shí)際情況對(duì)機(jī)、爐主控控制參數(shù)做出適當(dāng)調(diào)整和修正。