摘要：汽輪機(jī)閥門管理程序中閥門流量特性曲線的真實(shí)性，直接影響機(jī)組協(xié)調(diào)控制的品質(zhì)、一次調(diào)頻動(dòng)作合格率以及閥門單閥/多閥切換。以廣西某發(fā)電公司220MW機(jī)組為例，對高壓主汽閥流量特性曲線進(jìn)行實(shí)測，介紹高壓調(diào)閥流量特性曲線實(shí)測方法及數(shù)據(jù)處理方法。

　　關(guān)鍵詞：一次調(diào)頻;流量特性;閥門開度;協(xié)調(diào)控制

　　閥門流量特性曲線表述的是閥門開度與通過閥門的蒸汽流量的對應(yīng)關(guān)系。如果汽輪機(jī)閥門流量特性曲線與實(shí)際流量特性相差較大，在一次調(diào)頻動(dòng)作或變負(fù)荷時(shí)，容易造成負(fù)荷變化過大或不足;同時(shí)在閥門單、多閥切換時(shí)造成負(fù)荷波動(dòng)較大，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。單、多閥的切換目的是為了提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)節(jié)與噴嘴調(diào)節(jié)的無擾切換，解決變負(fù)荷過程中的均熱要求與部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的矛盾。DEH閥門流量特性試驗(yàn)就是通過試驗(yàn)的方式得到閥門流量特性曲線，以解決在單、多閥切換過程中出現(xiàn)的負(fù)荷擺動(dòng)的現(xiàn)象，優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷控制精度及一次調(diào)頻動(dòng)作情況正確性，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

　　1設(shè)備概況

　　廣西某發(fā)電公司2號汽輪機(jī)為北京重型電機(jī)廠生產(chǎn)的N200—12.7/535/535型汽輪機(jī)，一次中間再熱、抽氣冷凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，于1995年11月投產(chǎn)發(fā)電。自投產(chǎn)后經(jīng)過了多次設(shè)備改造，原熱控系統(tǒng)是西安儀表廠生產(chǎn)的JKDT數(shù)字組裝儀表和YS80系列數(shù)字調(diào)節(jié)儀表，DAS采用國產(chǎn)的EDPF一1000NEW型儀表，還采用了大量的常規(guī)儀表。

　　改造后采用了北京和利時(shí)系統(tǒng)工程有限公司的MACS系統(tǒng)。DCS按功能劃分為CCS、SCS、DAS、FSSS、DEH。汽輪機(jī)控制由原來的機(jī)械一液壓式控制系統(tǒng)方式改為數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)。原機(jī)械一液壓式控制是通過機(jī)械凸輪配汽機(jī)構(gòu)來控制各高壓調(diào)門的開度，而DEH是通過閥門管理功能來實(shí)現(xiàn)各高壓調(diào)門的開度。如果在DEH里還是按原機(jī)械凸輪配汽曲線進(jìn)行配汽，將加大各調(diào)門的節(jié)流損失，降低汽輪機(jī)的效率。在這樣的情況下有必要對廣西某發(fā)電公司2號汽輪機(jī)的閥門流量特性進(jìn)行實(shí)測，以解決在單、多閥切換過程中出現(xiàn)的負(fù)荷擺動(dòng)現(xiàn)象，優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷控制精度及一次調(diào)頻動(dòng)作情況，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

　　2試驗(yàn)方法和步驟

　　2.1單閥狀態(tài)下的試驗(yàn)

　　1)將機(jī)組在協(xié)調(diào)方式下運(yùn)行，負(fù)荷緩慢升至機(jī)組額定負(fù)荷(220MW)，通過操作調(diào)整使主蒸汽壓力緩慢降低，直到4個(gè)高壓調(diào)門全開。此時(shí)的運(yùn)行工況為：4個(gè)高壓調(diào)門全開，負(fù)荷維持在220MW并保持相對穩(wěn)定，主汽壓力及主汽溫度保持相對穩(wěn)定。記錄此時(shí)4個(gè)高壓調(diào)門全開的主蒸汽壓力及調(diào)節(jié)級壓力。2)退出機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行方式，并聯(lián)系調(diào)度退出一次調(diào)頻功能，DEH應(yīng)在閥位控制方式下切為本地操作。鍋爐維持此時(shí)的主蒸汽壓力及主蒸汽溫度。3)由電廠熱工DCS維護(hù)人員在DEH邏輯中，操作4號高壓調(diào)門(GV)的控制輸出指令，以每次減少5%的指令開始關(guān)閉GV，直到全關(guān)GV。每次減少5%時(shí)，記錄有關(guān)參數(shù)：閥位給定、流量指令、閥位開度(LVDT(GV。一GV))、主汽壓、調(diào)節(jié)級壓力、主汽溫、高壓排汽壓力、高壓排汽溫度、實(shí)際功率、給水流量、主蒸汽流量等。

　　4)4號高調(diào)門全關(guān)后，電廠熱工DCS維護(hù)人員以每次增加5%的指令開始開啟GV，直到全開。為真實(shí)獲取調(diào)門的流量特性，試驗(yàn)過程中，主蒸汽壓力及主蒸汽溫度必須維持穩(wěn)定不變，若試驗(yàn)過程中主蒸汽壓力或溫度發(fā)生波動(dòng)，每個(gè)點(diǎn)要求維持5—1Omin，確保試驗(yàn)過程主蒸汽壓力及溫度相對穩(wěn)定后才記錄數(shù)據(jù)。5)GV。、GV、GV。的閥門特性測試過程重復(fù)以上步驟進(jìn)行。6)單閥試驗(yàn)完畢后，為了避免部分負(fù)荷下閥切換帶來的負(fù)荷波動(dòng)，應(yīng)在220MW負(fù)荷進(jìn)行閥切換，因此時(shí)單閥與多閥的實(shí)際閥門開度都是100%。機(jī)組控制方式由單閥控制切換為順序閥方式。

　　2.2多閥狀態(tài)下的試驗(yàn)

　　1)對DEH中的順序閥邏輯中的重疊度進(jìn)行修改，設(shè)置重疊度為0。DEH控制方式為閥控方式，由運(yùn)行人員操作，DEH閥位由100%住下降，每次降2.5%，并保證關(guān)閉閥門在全關(guān)位置停留作為試驗(yàn)點(diǎn)(88%、68%)。機(jī)組開始降負(fù)荷，通過每一個(gè)點(diǎn)，維持當(dāng)前主汽壓，記錄有關(guān)參數(shù)。2)在順序閥方式下從高負(fù)荷開始逐漸減負(fù)荷至最低負(fù)荷，該過程中要求維持主蒸汽壓力，若試驗(yàn)過程中主蒸汽壓力發(fā)生波動(dòng)，每個(gè)點(diǎn)要求維持5—103)完成降負(fù)荷過程后，開始加負(fù)荷，按照下降時(shí)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，維持主汽壓穩(wěn)定，記錄有關(guān)參數(shù)，最終高調(diào)門恢復(fù)全開狀態(tài)，機(jī)組負(fù)荷恢復(fù)試驗(yàn)前負(fù)荷。4)試驗(yàn)完畢后，恢復(fù)試驗(yàn)前DEH組態(tài)內(nèi)容。并恢復(fù)一次調(diào)頻功能。

　　3閥門流量

　　曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和閥門管理程序優(yōu)化根據(jù)試驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、優(yōu)化閥門管理程序。通過如下數(shù)據(jù)處理過程得出實(shí)際流量與閥門開度特性曲線，實(shí)際流量Q通過如下公式得出。Q(%)=(IMP/IMPo)×(/)，式中：IMP為調(diào)節(jié)級壓力，MPa;刪rP0為閥門全開時(shí)試驗(yàn)調(diào)節(jié)級壓，MPa;TPR為閥門全開時(shí)試驗(yàn)壓力值，試驗(yàn)時(shí)要求試驗(yàn)壓力穩(wěn)定，MPa;TP為不同負(fù)荷下的試驗(yàn)壓力，MPa。

　　3.1閥門流量

　　曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理在DEH單閥方式下，分別對GV廠GV高壓調(diào)門進(jìn)行流量特性試驗(yàn)。根據(jù)閥門特性實(shí)測的數(shù)據(jù)分析如下：1)高壓調(diào)門在0%一10%范圍內(nèi)基本沒有流量，在20%70%范圍內(nèi)流量變化較大，在70%以上閥位時(shí)基本達(dá)到全流量，此時(shí)曲線開啟狀態(tài)較陡，基本呈現(xiàn)垂直、迅速開啟狀態(tài)。如果嚴(yán)格按照該曲線修改邏輯的話，在低流量時(shí)，閥門動(dòng)作幅度較大，加上之前該機(jī)組沖轉(zhuǎn)過程中，對轉(zhuǎn)速控制還算穩(wěn)定，因此，為了避免低流量時(shí)閥門動(dòng)作幅度過大，對該曲線做了優(yōu)化，使之在較低流量時(shí)按照原有曲線不做修改，在較高流量時(shí)才采用流量曲線。

　　4結(jié)語

　　汽輪機(jī)調(diào)門的流量特性曲線一般由DEH廠家按照汽輪機(jī)廠家的參數(shù)要求進(jìn)行設(shè)置，但是本案例中DEH是由老機(jī)組改造而來，之前并沒有任何關(guān)于流量特性曲線的技術(shù)參數(shù)，因此必須通過實(shí)際測量的方式得出每個(gè)調(diào)門的開度與流量，為每個(gè)調(diào)門重新設(shè)置流量特性曲線和重疊度。通過實(shí)測數(shù)據(jù)得出的曲線對DEH邏輯進(jìn)行修改后，該機(jī)組在閥門切換過程中的負(fù)荷波動(dòng)明顯減小，自動(dòng)控制品質(zhì)也有了一定的提高，同時(shí)一次調(diào)頻的合格率也有所提高，保障了機(jī)組及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)供電質(zhì)量，達(dá)到了理想的效果。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】谷俊杰，丁常福.汽輪機(jī)控制監(jiān)視和保護(hù)【M】.北京：中國電力出版社，2002.

　　[2]邵和春.汽輪機(jī)運(yùn)行【M】.北京：中國電力出版社，2006.

　　【3]王爽心，葛曉霞.汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)【M].北京：中國電力出版社，2004.

　　汽輪機(jī)論文投稿刊物：《東方汽輪機(jī)》Dongfang Turbine(季刊)2009年創(chuàng)刊，是公開發(fā)行的技術(shù)期刊，主要刊登透平機(jī)械及新能源發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等方面的論文和總結(jié)，也刊登反映國內(nèi)外透平機(jī)械相關(guān)領(lǐng)域的有獨(dú)到見解的綜述或編譯文章。