200MW機組DEH閥門流量特性試驗及優(yōu)化

朱立軍

摘 要： 汽輪機閥門流量特性與實際流量特性不符，會影響機組負(fù)荷控制精度和一次調(diào)頻能力。以大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司200MW機組為例，分別就單閥控制方式和順序閥控制方式下對閥門流量進行試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化。優(yōu)化后的閥門流量特性曲線獲得了較好的連續(xù)性和線性度，提高了機組負(fù)荷控制精度及一次調(diào)頻合格率。

關(guān)鍵詞： 流量特性；單閥；多閥；重疊度

1前言

大唐長春熱電發(fā)展有限公司6號機組汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界、單軸、一次中間再熱、凝汽式汽輪機，配置有四個高壓調(diào)門（GV）。DCS系統(tǒng)和DEH控制系統(tǒng)均采用上海新華控制工程有限公司的XDPS-400控制系統(tǒng)。

2 DEH負(fù)荷控制原理

DEH控制系統(tǒng)根據(jù)機組負(fù)荷要求，計算出與當(dāng)時主汽參數(shù)相對應(yīng)的流量值，經(jīng)過高低負(fù)荷限制，輸出到閥門管理程序，通過閥門管理程序換算成與之對應(yīng)的閥門開度。單閥運行時，汽輪機總的流量信號平均加到各個高壓調(diào)節(jié)門上；順序閥控制時，流入汽輪機的蒸汽流量是各閥門流量的總和，它將按順序依次加到GV1-GV4上，各閥門按順序啟閉，相鄰的兩個閥門在開啟時有一定的重疊度。通常認(rèn)為當(dāng)閥門前后的壓力比P2/P1=0.95～0.98時，閥門就算全開。重疊度的選取要經(jīng)過方案比較，一般以前一閥門開至閥門前、后的壓力比P2/P1=0.85～0.90時，后一閥就開始開啟為合適，而閥門流量特性曲線就是流量與閥門開度轉(zhuǎn)換的函數(shù)。

3 閥門流量特性曲線整定必要性

6號機組自2010年投產(chǎn)以來，由于機組長時間的連續(xù)運行，高溫高壓蒸汽對各高壓調(diào)速汽門通流部分產(chǎn)生持續(xù)沖刷，從而導(dǎo)致汽輪機閥門函數(shù)曲線不能像出廠前與閥門特性完全匹配，另外停機過程或進行打閘試驗時高壓調(diào)速汽門的快速關(guān)閉也會對閥芯的節(jié)流部件造成一定程度的撞擊，都將影響閥門的流量特 性，因此有必要通過試驗分析、修正、優(yōu)化閥門函數(shù)，在滿足汽輪機安全穩(wěn)定運行的前提下，達到提高機組的運行經(jīng)濟效率。

2016年9月9日，國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力調(diào)度控制中心和吉林省電力科學(xué)研究院有限公司共同組織技術(shù)人員對6號機組進行一次調(diào)頻性能測試工作。2016年10月15日，吉林省電力科學(xué)研究院將6號機組一次調(diào)頻的試驗報告的電子版?zhèn)骰毓?，根?jù)試驗報告的結(jié)論，6號機組運行在閥控方式、功控方式和協(xié)調(diào)控制方式下，不能夠保證一次調(diào)頻《火力發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗導(dǎo)則》（Q/GDW669-2011）的要求。需要對6號機組的DEH系統(tǒng)閥門流量特性進行優(yōu)化試驗。

4 流量特性曲線的整定

2014年6月，在6號機組大修期間，進行了閥門流量特性試驗，通過試驗數(shù)據(jù)修改了原閥門流量特性曲線。

4.1 試驗步驟

（1）試驗過程中撤除AGC、CCS遙控方式。

（2）DEH在閥位控制方式下（MW、IMP回路切除），由操作員改變閥位指令目標(biāo)值達到各試驗工況的變化。

（3）鍋爐在整個試驗過程中須維持一個恒定的主蒸汽壓力，這個壓力就是試驗開始時閥門全開且負(fù)荷不超發(fā)的主汽壓力。

（4）DEH逐點給定閥位，爐控調(diào)整汽壓穩(wěn)定后，DEH采集數(shù)據(jù)。

（6）試驗順序：閥門全開→單閥降程試驗→（閥門全開后）閥切換→順序閥降程試驗→閥門全開→DEH恢復(fù)。從閥門全開工況開始到最低點，而后全開后閥切換，由全開工況再到最低點，再次全開后切回單閥。

（7）恢復(fù)試驗前DEH組態(tài)。

5 試驗數(shù)據(jù)分析

長春二熱6號機組采用上海新華控制工程有限公司的XDPS-400控制系統(tǒng)

5.1 單閥控制方式下閥門流量特性試驗數(shù)據(jù)分析

單閥控制方式下閥門流量特性試驗數(shù)據(jù)經(jīng)整理后如表1所示

由表1可以看出，計算得出的閥門實際流量與閥門流量指令之間存在偏差，差值在-10.89%～-0.18%之間變化，影響了機組控制的穩(wěn)定性。這說明目前的類單閥控制方式下閥門流量特性曲線與實際情況不吻合，需要進行優(yōu)化。

由于試驗中GV1～GV4指令下降到31.505%時機組已經(jīng)到最低穩(wěn)燃負(fù)荷，故僅對GV1～GV4指令在31.505%及以上的閥門流量特性進行優(yōu)化。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過合理簡化計算，保留原有的預(yù)啟開度，擬合出與實際情況較吻合的單閥控制方式下新閥門流量特性函數(shù)如表2所示，新閥門特性曲線圖與原閥門特性曲線圖的對比如圖1所示。

5.2 順序閥控制方式下閥門流量特性試驗數(shù)據(jù)分析

順序閥控制方式下閥門流量特性試驗數(shù)據(jù)經(jīng)整理后如表3所示

由表3可以看出，計算得出的閥門實際流量與閥門流量指令之間存在偏差，影響了機組控制的穩(wěn)定性。這說明目前的類順序閥控制方式下閥門流量特性曲線與實際情況不吻合，需要進行優(yōu)化。

由于試驗中GV1～GV4指令下降到41.5%時機組已經(jīng)到最低穩(wěn)燃負(fù)荷，在順序閥控制方式中，當(dāng)閥門流量指令為87%時，GV4閥門指令為0%，當(dāng)閥門流量指令為67%時，GV3閥門指令為0%。故對閥門流量指令35.5%及以上的閥門流量特性進行優(yōu)化。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過合理簡化計算，保留原有的預(yù)啟開度，擬合出與實際情況較吻合的順序閥控制方式下新閥門流量特性函數(shù)如表4所示。

6 結(jié)論

該通過表1、表2繪制了修正前后的流量特性曲線，并且對機組進行一次調(diào)頻測試試驗，通過單閥曲線和順閥曲線都發(fā)生了一定的變化，在相同的負(fù)荷指令下，單閥控制方式時閥門開度較整定前小3%～4%，順閥控制方式時GV1、GV2開度相對增大且曲線變得平緩些，GV3、GV4的開度變化較大，且重疊度變小了。在協(xié)調(diào)控制方面，經(jīng)過機組運行后的自動調(diào)試，DEH的實際負(fù)荷響應(yīng)較以前明顯提高，達到了協(xié)調(diào)控制的要求。

參考文獻

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[2]王文寬 汽輪機控制系統(tǒng)中閥門重疊度的研究 [J] 汽輪機技術(shù)，2008，55（2）：156～158