复合函数下火电330MW机组阀门流量特性试验过程分析郭严昊

复合函数下火电330MW机组阀门流量特性试验过程分析郭严昊

郭严昊

（.华电电力科学研究院西安分院陕西西安710054）

内容摘要：为了提高机组运行的稳定性和经济性，汽轮机组改造后需要对阀门的流量特性重新进行试验，以某发电有限责任公司（以下简称“某公司”）330MW机组为例进行试验，该机组控制逻辑中阀位函数为复合函数，经过试验，得出了复合函数下切合机组实际情况的阀门流量特性曲线，为同类型机组的试验提供参考。

关键词：火电机组；阀门；流量；特性

目前，大部分火电机组汽轮机采用数字电液控制系统（DEH）控制，DEH具有阀门管理和单顺阀切换功能。由于各阀门制作安装的差异、长期运行的磨损、检修改造过程中设备和组态的变动，或者是设计行程和实际行程不一致等原因，都可能导致阀门流量和原来流量的特性曲线不一样[1]。如果汽轮机阀门流量特性曲线与阀门实际流量特性不符，重叠度设置不合理，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[2]，在单阀/顺序阀切换时，可能因切换前后相同负荷指令下蒸汽流量不同而引起机组负荷大幅波动。

阀门流量特性曲线是阀门开度与通过阀门流量的对应关系，如果与实际流量曲线相差较大，在机组变负荷和一次调频时可能会出现负荷突变和调节缓慢的问题。某厂330MW机组大修改造后为了提高机组的运行稳定性和经济性，重新对阀门的流量特性进行了试验，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，AGC调节品质更高，主汽温度、主汽压力等参数更为稳定。

1设备概况

某公司汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的N330-16.7/537/537型亚临界一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机,高中压部分采用合缸结构，高压汽缸为双层缸，中压汽缸为单层缸,低压缸采用双流反向三层缸结构。高压通流部分由1级单列调节级（冲动式）和14级压力级（反动式）所组成。高压喷嘴组安装于蒸汽室，14级隔板均装于高压静叶持环上，高压静叶持环由汽缸支承。主蒸汽经过布置在高中压缸两侧的2个主汽阀和4个调节汽阀从位于高中压缸中部的上下各2个进汽口进入蒸汽室和调节级，然后再流经高压缸各级。

分散控制系统（DCS）是某控制工程有限公司生产的XDPS400+分散控制系统。DCS功能包括单元机组数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、燃烧管理系统（BMS）、顺序控制系统（SCS）、旁路控制系统（BPS）、吹灰程序控制系统、厂级监控信息系统（SIS）以及发电机、变压器组和厂用电控制功能等；DCS系统由DPU及其组件、OPU操作员站、以太网总线、工程师站等构成。

汽轮机电液控制系统(DEH)采用了某控制工程有限公司的DEH控制系统实现其控制功能，由两个控制柜（DPU11/31、DPU12/32）、一套DEH工程师工作站和一套DEH操作员站组成。DEH系统的执行机构包括4个高压调节阀油动机（GV）、2个高压主汽阀油动机（TV）、2个中压主汽阀油动机（RSV）和2个中压调节阀油动机(IV)。其中高压调节阀、中压调节阀、高压主汽阀油动机由电液伺服阀实现连续控制；中压主汽阀油动机由电磁阀实现二位控制。

2采集原始阀门流量特性数据

试验开始前建立趋势组，包含的参数有：DEH负荷设定、总阀位指令、机组功率、调节级压力、主汽压力、主汽温度、GV1～GV4阀位输出指令、GV1～GV4开度趋势组。

2.1单阀方式下机组阀门流量特性数据采集

切除AGC与一次调频指令，机组单阀方式运行，保持机组压力设定值与变负荷速率不变。将机组负荷从220MW开始按照3MW/min进行升负荷采集数据试验，通过设定目标负荷的方式让4个高压调门缓慢打开到100%。其时，机组负荷328MW，主汽压力15.27MPa，调节级压力11.91MPa。

2.2顺阀方式下机组阀门流量特性数据采集

切除AGC与一次调频指令，机组顺阀方式运行，保持机组压力设定值与变负荷速率不变。机组负荷从328MW开始按照3MW/min进行降负荷采集数据试验，通过设定目标负荷的方式让4个高压调门缓慢关闭。GV2、GV1陆续关闭到1%。GV3/GV4全部关闭到25%。其时，机组负荷180MW，主汽压力16.13MPa，调节级压力6.3MPa。

2.3原汽机阀门流量特性检查分析

由于DEH系统中无直接的流量测量，在DEH的流量分析中，根据试验记录数据，按公式（1）进行计算单阀和顺序阀方式下各GV阀门的实际流量。

5试验结论

5.1通过单阀方式阀门流量特性函数的优化，实际负荷指令-流量特性线性度与理想的负荷指令-流量特性偏差在2%以内，没有明显拐点；

5.2通过顺阀方式阀门流量特性函数的优化，实际负荷指令-流量特性线性度与理想的负荷指令-流量特性偏差在2%以内，没有明显拐点；

5.3阀门特性曲线调整后，汽轮机在“单阀/顺阀”方式切换过程中，负荷、压力过渡良好，没有出现明显的流量拐点。

综上所述，阀门特性曲线调整后的单阀方式和顺阀方式的负荷指令-流量特性线性度良好，可满足机组长期投入AGC、一次调频和安全稳定运行的需要。

参考文献

[1]焦敬东.汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制分析[J].科技创新导报,2012,27:76.

[2]李劲柏,刘复平.汽轮机阀门流量特性函数优化和对机组安全性经济性的影响[J].中国电力,2008,(12):50～53.