汽輪機閥門特性優化辦法的改進

2013-06-02 溫志勇河北衡豐發電有限責任公司

　　本課題通過對汽輪機閥門特性試驗的研究,改進了目前通過流量閥位法確定閥門流量特性的方法,使閥門流量特性曲線更為準確,并且在某電廠得到了具體應用。

　　目前火力發電機組汽輪機大部分采用DEH控制，DEH系統提供閥門管理和單閥/順序閥切換功能。在單閥方式下，高調門保持相同開度，汽輪機全周進汽，有利于汽輪機本體均勻受力受熱，但低負荷時節流嚴重，經濟性差。在順序閥的方式下，高調門按照一定的順序開啟，通過減少調門開度過低造成的節流損失，提高機組的經濟效益。

　　閥門流量特性曲線就是閥門開度與通過閥門的蒸汽流量的對應關系，DEH系統閥門流量特性曲線是如果與實際閥門流量相差較大，在機組變負荷和一次調頻時可能出現負荷突變和調節緩慢的問題，造成機組控制困難，影響了機組的安全性和變負荷能力。在順序閥方式下，如果調節閥門重疊度設置不合理也會影響機組投入順序閥的經濟性。

　　通過對DEH系統閥門流量特性進行優化，計算出切合機組實際情況的閥門流量特性曲線，使機組在單閥/順序閥切換過程更平穩，負荷擾動更小，主汽溫度、主汽壓力等參數更為穩定，瓦溫、振動能夠得到一定的改善，增強機組變負荷和一次調頻的能力，提高機組運行的經濟性和控制的穩定性。

一、某300MW機組的閥門流量特性優化試驗

　　2009年4月，我們對某電廠300MW機組進行了DEH系統閥門流量特性優化試驗。該機組是東方電氣集團公司提供的300MW亞臨界機組，DEH采用新華公司數字電液控制系統。該機組在投入運行后存在的主要問題是順序閥方式下變負荷和一次調頻時有比較大的負荷突變，突變值可達到30MW或更多，同時引起汽機軸系振動變化，負荷突變區在200MW左右，正是機組低負荷運行的主要工作區域，嚴重影響了機組的安全性和經濟性。在這種情況下，決定進行閥門流量特性優化試驗，使機組根據優化整定后的閥門流量特性曲線進行單閥/順序閥管理，提高機組運行的經濟性和控制的穩定性。

1、試驗過程

　　閥門流量特性優化試驗分順序閥和單閥兩種方式下進行。在順序閥方式下，DEH開環控制，機組開始負荷在190MW左右，控制主汽壓力在15。4MPa左右，CV3、CV4閥全關，此時閥門流量總指令值約68%。以0.3%～2%一級的速度增加閥門流量總指令(每增加一級后，穩定1～2分鐘，以保持主汽壓的穩定)直到CV3、CV4閥全開，流量指令為100%的工況。然后進行單閥/順序閥切換。切換后，在單閥方式下，以0.3%～2%一級的速度減少閥門流量總指令(每減少一級后，穩定1～2分鐘，以保持主汽壓的穩定)直到機組負荷為180MW左右時結束試驗，試驗過程中保持主汽壓、主汽溫度、真空的相對穩定。記錄機組第一級壓力、主汽壓力、CV1～4閥后壓力、發電機功率、CV1～4閥位、閥位指令、負荷指令等參數。

2、順序閥方式下閥門流量特性的優化計算

　　將順序閥方式下閥門流量特性試驗數據經整理后如表1所示，其中流量差值指流量指令與計算流量的差值。從表1中可以看出，當目前的流量指令在68%左右、70%～75%、81%～87%這三個區段時，與計算得出的閥門計算流量之間差值較大，特別是流量指令從68%變化到72.1%時，計算流量的差值從9.3%變化到-4.2%。試驗時各流量指令下機組負荷占額定功率的比值，與計算得出的閥門計算流量比較接近，與目前的流量指令相差較大。這充分說明了目前的順序閥控制方式下閥門流量特性曲線與實際情況嚴重不吻合，存在優化空間。

表1 順序閥方式下閥門流量特性試驗數據