汽輪機(jī)啟動及運(yùn)行工況流量特性曲線優(yōu)化

摘 要：寧夏某電廠汽輪機(jī)啟動時采用高主門與中調(diào)門聯(lián)合控制方式，運(yùn)行時采用順閥調(diào)節(jié)方式，針對中壓缸溫升緩慢及運(yùn)行過程中存在流量跳變的問題，進(jìn)行了在線實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對高中壓缸進(jìn)汽曲線及汽輪機(jī)高壓調(diào)門流量特性曲線進(jìn)行優(yōu)化，問題得以解決。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);高中壓缸;流量特性曲線

中圖分類號：TK267? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）13-0063-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.13.018

0??? 引言

寧夏某電廠一期2×660 MW汽輪機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、間接空冷凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組型號為CLNJK660-24.2/

566/566。其高中壓缸采用合缸布置，并采用雙層缸結(jié)構(gòu)，低壓缸為雙流反向布置、三層缸結(jié)構(gòu)。流量采用噴嘴調(diào)節(jié)，高壓部分共有四個調(diào)門對應(yīng)四組噴嘴[1]。噴嘴組與調(diào)門的序號相對應(yīng)，高壓調(diào)門運(yùn)行方式分部分進(jìn)汽（順序閥）和全周進(jìn)汽（單閥）。汽輪機(jī)啟動時采用高主門與中調(diào)門聯(lián)合控制方式，運(yùn)行時采用順閥調(diào)節(jié)方式，即根據(jù)閥門流量特性曲線GV1、GV2同時開啟，GV1、GV2沒有調(diào)節(jié)余量后，GV3、GV4依次開啟參與調(diào)節(jié)。

汽輪機(jī)的閥門流量特性曲線主要用于表征主蒸汽流量與高調(diào)門開度之間的關(guān)系曲線。DEH系統(tǒng)的流量特性曲線與實(shí)際汽輪機(jī)的流量特性曲線偏差較大時，將直接影響機(jī)組的一次調(diào)頻及負(fù)荷響應(yīng)能力，嚴(yán)重時將導(dǎo)致閥門在某一開度出現(xiàn)間歇性擺動，造成閥門LVDT斷裂等惡性事故。

1??? 機(jī)組啟動階段流量曲線優(yōu)化

機(jī)組啟動階段，汽輪機(jī)采用高中壓缸聯(lián)合進(jìn)汽的方式[2]，具體為高壓主汽門與中調(diào)門控制高中壓缸的進(jìn)汽量，高調(diào)門與中壓主汽門處于全開狀態(tài)。當(dāng)高壓主汽門與中調(diào)門的進(jìn)汽配比為1：1時，高壓缸進(jìn)汽處金屬溫度增長迅速，而中壓缸進(jìn)汽處金屬溫度增長緩慢，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后80 min溫升僅有12 ℃，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)中壓缸膨脹。具體溫度曲線如圖1所示。

根據(jù)上述問題，對高壓主汽門對應(yīng)中壓缸進(jìn)汽流量特性曲線進(jìn)行調(diào)整。高壓主汽門與中調(diào)門的進(jìn)汽配比為1：1.5時，中壓缸進(jìn)汽處金屬溫度80 min的溫升達(dá)到72 ℃，進(jìn)汽情況得到明顯改善，最后高壓缸外缸金屬溫度及中壓缸外缸金屬溫度兩者溫度基本一致，具體如圖2所示。中調(diào)門修改前后的進(jìn)汽流量曲線具體如圖3所示。

2??? 機(jī)組運(yùn)行階段流量特性曲線優(yōu)化

機(jī)組控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷要求，計算出與當(dāng)時主汽參數(shù)相對應(yīng)的流量值，通過閥門函數(shù)對應(yīng)成相應(yīng)的閥門控制開度。順序閥控制時，在多個函數(shù)對流量指令進(jìn)行分配和修正，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)實(shí)際流量與流量指令呈線性關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際的閥門開啟順序，對汽輪機(jī)流量指令進(jìn)行分配，最終確定各高壓調(diào)門的開度。實(shí)際流量與閥門的綜合閥位跟理論的流量閥門開度存在差別，因此需要進(jìn)行閥門特性曲線的優(yōu)化，最終使流量特性曲線呈線性關(guān)系。

汽輪機(jī)采用順閥調(diào)節(jié)時，多個高壓調(diào)節(jié)閥按照既定的順序依次開啟，通常在前一個閥門未全開之前，后一個閥門提前介入開啟，進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)前一個閥門完全開啟后，后一個閥門開啟的開度即重疊度。當(dāng)重疊度過大時，機(jī)組的節(jié)流損失較大，經(jīng)濟(jì)性較差，從而失去順序閥的作用;當(dāng)重疊度設(shè)置過小時，則導(dǎo)致機(jī)組的流量特性不連續(xù)，出現(xiàn)負(fù)荷跳變、閥門開度跳變等現(xiàn)象，影響機(jī)組的一次調(diào)頻及AGC負(fù)荷響應(yīng)性能。

2.1??? 實(shí)驗(yàn)條件

（1）機(jī)組AGC及一次調(diào)頻處于退出狀態(tài)，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

（2）維持爐側(cè)負(fù)荷穩(wěn)定，主汽壓力、主汽溫度、再熱壓力、再熱溫度、機(jī)組背壓、各段抽汽壓力等參數(shù)相對穩(wěn)定。

（3）檢查高壓調(diào)閥GV1、GV2、GV3、GV4處于自動狀態(tài)。

（4）實(shí)驗(yàn)過程中，以1.5%的幅度，手動增加/減少綜合閥位指令。

2.2??? 升負(fù)荷階段閥門流量特性

機(jī)組升負(fù)荷階段采用順閥控制方式，GV1、GV2同時開啟，GV1、GV2沒有調(diào)節(jié)余量后，GV3、GV4依次開啟，其流量特性曲線如圖4所示。

通過升負(fù)荷實(shí)驗(yàn)得到流量與閥門的關(guān)系曲線，如圖5所示。

從1號機(jī)組升降負(fù)荷的流量曲線中可以觀察到，目前的流量曲線和高壓調(diào)節(jié)閥存在以下問題：綜合閥位在70%時流量曲線有個拐點(diǎn)，其會影響機(jī)組AGC響應(yīng)速度和一次調(diào)頻精度，在GV3與GV1/GV2的重疊度不變的情況下，通過修改順序閥曲線可以修正流量曲線的線性，消除拐點(diǎn)。機(jī)組升負(fù)荷綜合閥位在81%且GV1=

GV2=100%、GV3=33.44%時，機(jī)組流量有個上升的跳變。

2.3??? 降負(fù)荷階段閥門流量特性

通過降負(fù)荷實(shí)驗(yàn)得到流量與閥門的特性曲線，如圖6所示。

機(jī)組降負(fù)荷時，綜合閥位在79%且GV1=GV2=100%、GV3=29.0%時，機(jī)組流量也有個下降的跳變，懷疑是GV3閥油動機(jī)與閥桿、閥桿與閥頭、大閥與預(yù)啟閥的連接處存在著曠量，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)死區(qū)造成的，機(jī)組運(yùn)行到此位置易出現(xiàn)負(fù)荷等幅振蕩現(xiàn)象，如出現(xiàn)此情況，應(yīng)立即降壓或升壓運(yùn)行，避開此位置。

針對此現(xiàn)象，就地對GV3調(diào)閥就地LVDT（調(diào)閥反饋裝置）進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)LVDT與閥門連接良好，無松動現(xiàn)象，且VP卡上無斷線報警信號，結(jié)合LVDT在其他負(fù)荷段的運(yùn)行狀況，可以排除GV3調(diào)閥就地反饋裝置異常的情況[3]。

排除閥門自身問題后，針對升降負(fù)荷流量特性曲線，對閥門的流量特性曲線進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的曲線如圖7所示。

3??? 效果驗(yàn)證

通過升降負(fù)荷實(shí)驗(yàn)得到流量與閥位對應(yīng)曲線，如圖8所示。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，閥門流量曲線優(yōu)化后，在升負(fù)荷過程中，綜合閥位70%時流量曲線已明顯改善，不存在拐點(diǎn);升降負(fù)荷時，綜合閥位80%左右的流量跳變現(xiàn)象也已經(jīng)消失，問題已得到解決。

4??? 結(jié)語

通過優(yōu)化汽輪機(jī)啟動階段高中壓缸進(jìn)汽曲線，中壓缸外缸溫升慢的問題得到了解決;通過優(yōu)化汽輪機(jī)高壓調(diào)門的流量特性曲線，解決了升降負(fù)荷過程中流量跳變的問題。以上問題的解決能夠有效提升機(jī)組一次調(diào)頻、AGC性能，減少閥門異常擺動，提升機(jī)組本質(zhì)安全水平。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 趙京雷，張曉偉.200 MW汽輪機(jī)閥門特性曲線優(yōu)化[J].華北電力技術(shù)，2008（5）：11-13.

[2] 田松峰，史志杰，閆麗濤.汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中閥門重疊度的研究[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2008，50（6）：448-450.

[3] 謝曄.660 MW機(jī)組汽輪機(jī)高調(diào)閥重疊度曲線優(yōu)化[J].寧夏電力，2016（5）：66-70.

收稿日期：2022-04-18

作者簡介：孫毅（1985—），女，寧夏銀川人，碩士研究生，講師，研究方向：汽輪機(jī)及其輔助系統(tǒng)運(yùn)行與優(yōu)化。