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度與通過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，通過給煤量調(diào)整來維持主汽壓力穩(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)后再逐步開啟至全開。

(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)償閥門開啟后期斜率變小的現(xiàn)象。

(2) 將前高調(diào)門行程開度由原來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，無調(diào)速系統(tǒng)擺動(dòng)現(xiàn)象，閥門開啟重疊度小于5 %，正常運(yùn)行中，負(fù)荷波動(dòng)≤1 %額定負(fù)荷，無閥門空行程波動(dòng)現(xiàn)象，閥門重疊開啟階段無負(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±0.1 %。

4 結(jié)束語

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，通過調(diào)整閥門重疊度、預(yù)啟閥開度，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。