本課題通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)閥門(mén)特性試驗(yàn)的研究,改進(jìn)了目前通過(guò)流量閥位法確定閥門(mén)流量特性的方法,使閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)更為準(zhǔn)確,并且在某電廠得到了具體應(yīng)用。

　　目前火力發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)大部分采用DEH控制，DEH系統(tǒng)提供閥門(mén)管理和單閥/順序閥切換功能。在單閥方式下，高調(diào)門(mén)保持相同開(kāi)度，汽輪機(jī)全周進(jìn)汽，有利于汽輪機(jī)本體均勻受力受熱，但低負(fù)荷時(shí)節(jié)流嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)性差。在順序閥的方式下，高調(diào)門(mén)按照一定的順序開(kāi)啟，通過(guò)減少調(diào)門(mén)開(kāi)度過(guò)低造成的節(jié)流損失，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。

　　閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)就是閥門(mén)開(kāi)度與通過(guò)閥門(mén)的蒸汽流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，DEH系統(tǒng)閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)是如果與實(shí)際閥門(mén)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(wèn)題，造成機(jī)組控制困難，影響了機(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(mén)重疊度設(shè)置不合理也會(huì)影響機(jī)組投入順序閥的經(jīng)濟(jì)性。

　　通過(guò)對(duì)DEH系統(tǒng)閥門(mén)流量特性進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算出切合機(jī)組實(shí)際情況的閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)，使機(jī)組在單閥/順序閥切換過(guò)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)更為穩(wěn)定，瓦溫、振動(dòng)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。

一、某300MW機(jī)組的閥門(mén)流量特性?xún)?yōu)化試驗(yàn)

　　2009年4月，我們對(duì)某電廠300MW機(jī)組進(jìn)行了DEH系統(tǒng)閥門(mén)流量特性?xún)?yōu)化試驗(yàn)。該機(jī)組是東方電氣集團(tuán)公司提供的300MW亞臨界機(jī)組，DEH采用新華公司數(shù)字電液控制系統(tǒng)。該機(jī)組在投入運(yùn)行后存在的主要問(wèn)題是順序閥方式下變負(fù)荷和一次調(diào)頻時(shí)有比較大的負(fù)荷突變，突變值可達(dá)到30MW或更多，同時(shí)引起汽機(jī)軸系振動(dòng)變化，負(fù)荷突變區(qū)在200MW左右，正是機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的主要工作區(qū)域，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在這種情況下，決定進(jìn)行閥門(mén)流量特性?xún)?yōu)化試驗(yàn)，使機(jī)組根據(jù)優(yōu)化整定后的閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)進(jìn)行單閥/順序閥管理，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和控制的穩(wěn)定性。

1、試驗(yàn)過(guò)程

　　閥門(mén)流量特性?xún)?yōu)化試驗(yàn)分順序閥和單閥兩種方式下進(jìn)行。在順序閥方式下，DEH開(kāi)環(huán)控制，機(jī)組開(kāi)始負(fù)荷在190MW左右，控制主汽壓力在15。4MPa左右，CV3、CV4閥全關(guān)，此時(shí)閥門(mén)流量總指令值約68%。以0.3%～2%一級(jí)的速度增加閥門(mén)流量總指令(每增加一級(jí)后，穩(wěn)定1～2分鐘，以保持主汽壓的穩(wěn)定)直到CV3、CV4閥全開(kāi)，流量指令為100%的工況。然后進(jìn)行單閥/順序閥切換。切換后，在單閥方式下，以0.3%～2%一級(jí)的速度減少閥門(mén)流量總指令(每減少一級(jí)后，穩(wěn)定1～2分鐘，以保持主汽壓的穩(wěn)定)直到機(jī)組負(fù)荷為180MW左右時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中保持主汽壓、主汽溫度、真空的相對(duì)穩(wěn)定。記錄機(jī)組第一級(jí)壓力、主汽壓力、CV1～4閥后壓力、發(fā)電機(jī)功率、CV1～4閥位、閥位指令、負(fù)荷指令等參數(shù)。

2、順序閥方式下閥門(mén)流量特性的優(yōu)化計(jì)算

　　將順序閥方式下閥門(mén)流量特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)整理后如表1所示，其中流量差值指流量指令與計(jì)算流量的差值。從表1中可以看出，當(dāng)目前的流量指令在68%左右、70%～75%、81%～87%這三個(gè)區(qū)段時(shí)，與計(jì)算得出的閥門(mén)計(jì)算流量之間差值較大，特別是流量指令從68%變化到72.1%時(shí)，計(jì)算流量的差值從9.3%變化到-4.2%。試驗(yàn)時(shí)各流量指令下機(jī)組負(fù)荷占額定功率的比值，與計(jì)算得出的閥門(mén)計(jì)算流量比較接近，與目前的流量指令相差較大。這充分說(shuō)明了目前的順序閥控制方式下閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)與實(shí)際情況嚴(yán)重不吻合，存在優(yōu)化空間。

表1 順序閥方式下閥門(mén)流量特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)合理簡(jiǎn)化、投影計(jì)算及選取合適的重疊度，我們擬合出與實(shí)際情況較吻合的順序閥方式下優(yōu)化后閥門(mén)流量特性函數(shù)如表2所示，優(yōu)化前后閥門(mén)特性曲線(xiàn)圖對(duì)比如圖1所示。

表2 順序閥方式下優(yōu)化后閥門(mén)流量特性函數(shù)表

圖1 順序閥方式下閥門(mén)流量原特性曲線(xiàn)與新特性曲線(xiàn)對(duì)比圖