汽輪機閥門(mén)特性?xún)?yōu)化辦法的改進(jìn)
本課題通過(guò)對汽輪機閥門(mén)特性試驗的研究,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)更為準確,并且在某電廠(chǎng)得到了具體應用。
目前火力發(fā)電機組汽輪機大部分采用DEH控制，DEH系統提供閥門(mén)管理和單閥/順序閥切換功能。在單閥方式下，高調門(mén)保持相同開(kāi)度，汽輪機全周進(jìn)汽，有利于汽輪機本體均勻受力受熱，但低負荷時(shí)節流嚴重，經(jīng)濟性差。在順序閥的方式下，高調門(mén)按照一定的順序開(kāi)啟，通過(guò)減少調門(mén)開(kāi)度過(guò)低造成的節流損失，提高機組的經(jīng)濟效益。
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)的蒸汽流量的對應關(guān)系，DEH系統閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)是如果與實(shí)際閥門(mén)流量相差較大，在機組變負荷和一次調頻時(shí)可能出現負荷突變和調節緩慢的問(wèn)題，造成機組控制困難，影響了機組的安全性和變負荷能力。在順序閥方式下，如果調節閥門(mén)重疊度設置不合理也會(huì )影響機組投入順序閥的經(jīng)濟性。
通過(guò)對DEH系統閥門(mén)流量特性進(jìn)行優(yōu)化，計算出切合機組實(shí)際情況的閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)，使機組在單閥/順序閥切換過(guò)程更平穩，負荷擾動(dòng)更小，主汽溫度、主汽壓力等參數更為穩定，瓦溫、振動(dòng)能夠得到一定的改善，增強機組變負荷和一次調頻的能力，提高機組運行的經(jīng)濟性和控制的穩定性。
一、某300MW機組的閥門(mén)流量特性?xún)?yōu)化試驗
2009年4月，我們對某電廠(chǎng)300MW機組進(jìn)行了DEH系統閥門(mén)流量特性?xún)?yōu)化試驗。該機組是東方電氣集團公司提供的300MW亞臨界機組，DEH采用新華公司數字電液控制系統。該機組在投入運行后存在的主要問(wèn)題是順序閥方式下變負荷和一次調頻時(shí)有比較大的負荷突變，突變值可達到30MW或更多，同時(shí)引起汽機軸系振動(dòng)變化，負荷突變區在200MW左右，正是機組低負荷運行的主要工作區域，嚴重影響了機組的安全性和經(jīng)濟性。在這種情況下，決定進(jìn)行閥門(mén)流量特性?xún)?yōu)化試驗，使機組根據優(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，提高機組運行的經(jīng)濟性和控制的穩定性。
1、試驗過(guò)程
閥門(mén)流量特性?xún)?yōu)化試驗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，機組開(kāi)始負荷在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%一級的速度增加閥門(mén)流量總指令(每增加一級后，穩定1～2分鐘，以保持主汽壓的穩定)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%一級的速度減少閥門(mén)流量總指令(每減少一級后，穩定1～2分鐘，以保持主汽壓的穩定)直到機組負荷為180MW左右時(shí)結束試驗，試驗過(guò)程中保持主汽壓、主汽溫度、真空的相對穩定。記錄機組第一級壓力、主汽壓力、CV1～4閥后壓力、發(fā)電機功率、CV1～4閥位、閥位指令、負荷指令等參數。
2、順序閥方式下閥門(mén)流量特性的優(yōu)化計算
將順序閥方式下閥門(mén)流量特性試驗數據經(jīng)整理后如表1所示，其中流量差值指流量指令與計算流量的差值。從表1中可以看出，當目前的流量指令在68%左右、70%～75%、81%～87%這三個(gè)區段時(shí)，與計算得出的閥門(mén)計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)，計算流量的差值從9.3%變化到-4.2%。試驗時(shí)各流量指令下機組負荷占額定功率的比值，與計算得出的閥門(mén)計算流量比較接近，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)流量特性試驗數據
根據試驗數據，經(jīng)過(guò)合理簡(jiǎn)化、投影計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)流量特性函數如表2所示，優(yōu)化前后閥門(mén)特性曲線(xiàn)圖對比如圖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)對比圖
