汽轮机阀门流量特性优化对其安全性.docx

汽轮机阀门流量特性优化对其安全性
和经济性的影响

李劲柏刘复平
（湖南省电力公司试验研究院湖南长沙市410007）

摘要：针对某国产300MW亚临界机组存在的单阀方式下负荷自发扰动，顺序阀方式下负荷突变等问题进行了阀门流量特性曲线优化试验，提高了机组负荷控制的稳定性，同时也取得良好的节能效果，解决了机组原设计中阀门流量存在的问题，优化的结果在同类型机组中具有较高的推广应用价值。
关键词：阀门流量特性优化安全经济

1前言
目前火力发电机组汽轮机大部分采用DEH控制，DEH系统提供阀门管理和单阀/顺序阀切换功能。在单阀方式下，高调门保持相同开度，汽轮机全周进汽，有利于汽轮机本体均匀受力受热，但低负荷时节流严重，经济性差。在顺序阀的方式下，高调门按照一定的顺序开启，通过减少调门开度过低造成的节流损失，提高机组的经济效益。
阀门流量特性曲线就是阀门开度与通过阀门的蒸汽流量的对应关系，DEH系统阀门流量特性曲线是如果与实际阀门流量相差较大，在机组变负荷和一次调频时，可能出现负荷突变和调节缓慢的问题，造成机组控制困难，影响了机组的安全性和变负荷能力。在顺序阀方式下，如果调节阀门重叠度设置不合理，也会影响机组投入顺序阀的经济性。
通过对DEH系统阀门流量特性进行优化，计算出切合机组实际情况的阀门流量特性曲线，使机组在单阀／顺序阀切换过程更平稳，负荷扰动更小，主汽温度、主汽压力等参数更为稳定，瓦温、振动能够得到一定的改善，增强机组变负荷和一次调频的能力，提高机组运行的经济性和控制的稳定性。
2某300MW机组的阀门流量特性优化试验
2007年10月，我们对某电厂300MW机组进行了DEH系统阀门流量特性优化试验。该机组是东方电气集团公司提供的300MW亚临界机组，DEH采用ABB北京贝利公司与INFI-90分散控制系统软硬件一体化的ETSI。该机组在投入运行后存在的主要问题是顺序阀方式下变负荷和一次调频时有比较大的负荷突变，突变值可达到30MW或更多，同时引起汽机轴系振动变化，负荷突变区在200MW左右，正是机组低负荷运行的主要工作区域，严重影响了机组的安全性和经济性。在单阀方式下，当阀位开度指令在90%时，机组负荷有自发的波动，功率回路和协调不能投入，机组控制困难。在这种情况下，决定进行阀门流量特性优化试验，使机组根据优化整定后的阀门流量特性曲线进行单阀／顺序阀管理，提高机组运行的经济性和控制的稳定性。
2.1试验过程
阀门流量特性优化试验分顺序阀和单阀两种方式下进行。在顺序阀方式下，DEH开环控制，机组开始负荷在190MW左右，控制主汽压力在15.4MPa左右，CV3、CV4阀全关，此时阀门流量总指令值约68%。以0.3％～2％一级的速度增加阀门流量总指令（每增加一级后，稳定1～2分钟，以保持主汽压的稳定）直到CV3、CV4阀全开，流量指令为100％的工况。然后进行单阀／顺序阀切换。切换后，在单阀方式下，以0.3％～2％一级的速度减少阀门流量总指令（每减少一级后，稳定1～2分钟，以保持主汽压的稳定）直到机组负荷为180MW左右时结束试验，试验过程中保持主汽压、主汽温度、真空的相对稳定。记录机组第一级压力、主汽压力、CV1～4阀后压力、发电机功率、CV1～4阀位、阀位指令、负荷指令等参数。
2.2顺序阀方式下阀门流量特性的优化计算
将顺序阀方式下阀门流量特性试验数据经整理后如下表，其中流量差值指流量指令与计算流量的差值。从表中可以看出，当目前的流量指令在68％左右、70％～75％、81％～87％这三个区段时，与计算得出的阀门计算流量之间差值较大，特别是流量指令从68％变化到72.1％时，计算流量的差值从9.3％变化到-4.2％。试验时各流量指令下机组负荷占额定功率的比值，与计算得出的阀门计算流量比较接近，与目前的流量指令相差较大。这充分说明了目前的顺序阀控制方式下阀门流量特性曲线与实际情况严重不吻合，存在优化空间。
流量指令(%)机组功率(MW)主汽压力(MPa)调节级
压力(MPa)CV1、2
指令(%)CV3
指令(%)CV4
指令(%)计算流量(%)流量差值(%)68.0184.415.4117.45039.20.1-0.258.79.368.2188.715.3547.67440.30.6-0.260.77.568.6199.615.5048.25242.81.8-0.264.6469.2214.815.6178.85145.83.3-0.268.80.470.1225.315.6309.31151.06.0-0.272.3-2.271.1232.015.3799.47856.58.5-0.274.8-3.772.1237.015.4219.68662.111.0-0.276.3-4.273.1237.815.3799.76