3 00MW汽轮机组通流增容改造后 DEH控制策略优化

3 00MW汽轮机组通流增容改造后 DEH控制策略优化

杨昌顺

湛江电力有限公司 广东湛江 524099

摘要 针对高压控制阀组、保安油路随着#4汽轮机通流增容而改变。为了保证#4汽轮机通流改造后能够安全、可靠控制，提高机组效率，试运后必须对部分DEH控制策略出现的问题及时进行充分的优化

关键词 汽轮机组 通流增容 DEH 控制策略 优化

湛江电力有限公司＃4汽轮机东方汽轮机厂设计的亚临界中间再热、两缸两排汽、纯凝汽式汽轮机。受国家环保、竞价上网等因素的经营压力，我公司配套锅炉改烧烟煤工程，对#4汽轮机组进行了通流改造工作。改造后机组额定输出功率330MW，热耗值达到7900 kJ/kW*h以下，高压缸效率不低于87.0%，中压缸效率不低于93.0%，低压缸效率不低于90.0%。#4汽轮机通流改造后，机组运行参数，高压控制阀组、保安油路都已改变。为了保证#4汽轮机能够可靠控制，确保机组安全生产，提高机组效率，针对机组冷态试验和启动运行后出现的一些细节问题，进行原因分析，必须对部分DEH控制逻辑，相应的压力开关定值进行修改、优化

1、通流增容后DEH控制设备概况

#4汽轮机通流本体改造涉及汽轮机DEH控制范围的设备主要包括：

1.1高压主汽调节阀组

改造前高压主汽调节阀组运行中存在阀体内壁产生裂纹、调节阀油动机提升力不足、调节阀节流损失大、DEH伺服控制回路中LVDT反馈杆容易磨损等主要问题。对于调节阀节流损失大问题，虽然已通过阀门流量特性试验后有所改善，但是并没有彻底解决节流损失问题，而且还会牵涉到机组一次调频功能。

本次通流改造后，采用了节流损失小、有足够提升力的油动机，并提供高压调节阀流量特性曲线参数，以满足广东电网公司关于AGC和一次调频的要求。另外，LVDT反馈杆也采用了新型的带固定滑套的安装方式。

1.2 调节保安油路工作原理

本系统主要由机械超速保护装置及手拍遮断及复位装置组成，机械超速保护装置由危急遮断器、危急遮断复位及试验装置、危急遮断及复位装置、危急遮断油门、低压停机保护装置等组成。机组超速，运行人员手拍遮断装置或低压停机电磁阀动作时，使安全油泄压，与此同时通过隔膜阀，使AST总管与回油接通，从而使机组停机。

1.2.1危急遮断器工作原理

在汽轮机前轴承座内高中压转子的前伸短轴上装有两只飞环式危急遮断器，这一短轴与汽轮机转子用螺钉刚性连接在一起。危急遮断器藉偏心环的偏心，在高速旋转下产生离心力，当该离心力大于压弹簧的预紧力时，偏心环出击，撞击在危急遮断油门的拉钩上，使之脱扣，迅速泄去安全油，从而关闭高、中压主汽门及调节汽阀，达到紧急停机的目的，汽门关闭以后，汽机转速迅速降低，危急遮断器的飞环便自动复位，飞环的复位转速约为3050±20r/min。

1.2.2 危急遮断复位及试验装置工作原理

当机组满足挂闸条件时时，若压力开关指示危急遮断油门脱扣，可以通过1＃，2＃复位电磁阀分别得电，使1＃，2#危急遮断油门复位，然后操作挂闸电磁阀得电，接通压力油。复位安全油切换阀，压力油通过安全油切换阀的滑阀经过节流孔建立起安全油；同时其滑阀在安全油作用下仍保持原位，当任意一只危急遮断油门动作或手拍危急遮断装置时，安全油压泄掉，安全油切换阀的滑阀在弹簧作用下左移，此时安全油的来源被切断，只有再次挂闸才能建立起安全油。正常运行时，试验切换电磁阀应处于中间位置。

特别需要指出的是试验切换电磁阀的双线圈（即2YA,3YA）、及1#，2#注油电磁阀在DEH中应有互锁逻辑，不可同时得电，正常运行时均失电。

1.2.3 危急遮断及复位装置为汽机紧急停机的手动保护装置，它安装在前轴承座，如附图1。

附图1：危急遮断复位及试验装置油路

2、我公司#4汽轮机组增容改造按期完成。在＃4机组通流改造通流改造后的DEH静态试验、DEH自动控制试验中，我们针对DEH控制稳定性，发现问题并及时优化：

针对#4汽轮机组增容改造后DEH控制在投运过程中出现的问题，采取相应的控制对策。

3.阀门流量特性的优化

问题现象：#4机组通流改造后根据厂家给出的四个高调阀流量特性曲线修改DEH流量特性函数。在运行一段时间后，机组一次调频性能总是不好，有些负荷段甚至出现反向一次调频量的现象。

原因分析：顺阀时，DEH流量特性函数整定不合理。根据通过流量特性试验采集到的顺序阀方式的阀门特性数据得出：顺序阀方式下，DEH流量需求指令（REFDMD）与实际等效流量（通过计算，折算为0~100%）之间的关系曲线图如附图13。

说明：横坐标为DEH负荷指令，纵坐标为DEH阀门通流流量。红线为理想的负荷指令—阀门流量函数，蓝线为实际的DEH负荷指令—阀门流量函数。

从附图3可以看出，DEH负荷指令-阀门流量特性基本呈线性关系，但在负荷参考在55%--85%负荷段内，实际流量与理想流量最大偏差为2.5%左右，主要为CV1/CV2的特性偏差造成。

阀门特性存在拐点的原因主要由于顺序阀的流量函数中的流量分配、阀门预启段流量计算及阀门重叠度设置不正确引起，因此需要对流量曲线做进一步的调整和优化。

流量%

附图2：原顺序阀方式下c与阀门流量的关系曲线

优化措施：我们通过对＃4机组汽机高调阀阀门流量特性进行试验，修正汽机高调阀阀门流量特性修正函数，使汽机高调阀阀门流量特性修正函数与实际相符，保证机组安全稳定经济运行，由试验结果计算出的阀门流量-开度函数并进行实施.如附表3。

附表4

附图4：原来的阀门特性曲线与计算出的阀门特性曲线

附图4为顺阀方式和根据实际数据计算得到的阀门特性曲线图。从左至右，曲线依次为3组，为CV1/CV2流量－开度曲线、CV4和CV3流量-开度曲线，优化后阀门流量－开度特性与原始曲线在图中标出。通过曲线对比，优化策略前后的曲线存在差异：

⑴、流量指令一致时，优化的CV1/CV2控制范围比原来略有缩短，阀门开度超过原来0—5%左右，拐点前后特性明显光滑。

⑵ 优化前CV3拐点处曲线突兀，必须优化逻辑。

4 DEH控制策略优化后的效果及效益

4.1在成本控制方面，降低了机组非停次数，减少一次调频考核。

由于DEH控制可靠性差引起机组负荷扰动按1年1次计算（按损失负荷10MW计算），则损失负荷：10MW*4＝40MW。如果控制不好可能会引起机组跳闸，需要启动燃油180t（每吨油0.3万元计算），则经济损失：180*0.3＝54（万元）。

4.2汽轮机效率得到提高，降低了机组煤耗。

＃4机组通流改造前＃4机组供电标准煤耗为360.17克/千瓦时，改造后＃4机组供电标准煤耗为333.2克/千瓦时；＃4机组前后的供电标准煤耗差为360.27－333.2＝26.97克/千瓦时。剔除锅炉烟煤改造及其它系统改造所降低的供电标准煤耗，通流改造取得降低煤耗成果按6成算，则降低煤耗：26.97*0.4＝10.788克/千瓦时。＃4机组按年利用5000小时计算，一年节约供电标准煤耗：10.788克/千瓦时*5000小时*300000＝161820000克≈1618吨，按现在标准煤900元/吨的价格计算，则一年节约费用：16182吨*900元/吨≈145万元。

经过此次DEH控制策略优化，实现了非常可观的经济效益。

5.结语

我公司通过对#4机组通流改造后DEH控制优化应用，大幅提高了DEH控制可靠性、一次调频性能，同时也保证了汽轮机组通流改造后的经济效益和目标效率。通过充分利用本厂技术力量，优化DEH控制逻辑，达到稳定控制机组，实现通流改造后的经济效果，既锻炼了技术力量，又节约了成本。

参考文献 N330-16.67/537/537 型凝汽式汽轮机热力特性书

EMERSON Ovtion 3.5 Documentation

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