iData_国产600MW超临界汽轮机阀门流量特性曲线优化试验_许斯顿

１ 机组状况
广东珠 海 金 湾 发 电 有 限 公 司 ６００ ＭＷ 汽 轮 机 为 Ｎ６００－２４．２／５６６／５６６ 超 临 界、一 次 中 间 再
图 １ 顺 序 阀 控 制 方 式 下 综 合 阀 位 指 令 与 阀 门 流 量 的 关 系 曲 线
收 稿 日 期 ：２０１３－０６－０７ 作 者 简 介 ：许 斯 顿 （１９８５— ），男 ，助 理 工 程 师 ，主 要 从 事 火 力 发 电 厂 控 制 系 统 维 护 工 作 。
关 键 词 ：汽 轮 机 ；阀 门 流 量 特 性 ；配 汽 函 数 ；重 叠 度 中 图 分 类 号 ：ＴＫ２６３．７２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７１－０８６Ｘ（２０１４）０２－０１２８－０５
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖａｌｖｅ Ｆｌｏｗ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ Ｃｕｒｖｅｓ ｆｏｒ Ｄｏｍｅｓｔｉｃ ６００ ＭＷ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｔｕｒｂｉｎｅｓ
如果能获取汽轮 机 流 量 特 性，就 可 以 重 新 整 定其汽轮机阀门流 量 特 性 曲 线，最 大 限 度 地 消 除 两者的偏差，有利 于 汽 轮 机 的 控 制。 以 下 介 绍 通 过阀门活 动 试 验 获 取 汽 轮 机 阀 门 流 量 性 曲 线 的 具体步骤和方法。
热 、三 缸 四 排 汽 、单 轴 、凝 汽 式 汽 轮 机 。 ２０１２年２ 月起，机组在两段负荷区域内出现
４９７．７３
２３．４３
２０
１５．４９
５２５．７０
５２．４２
２０
１５．４０
５２８．８７
４９．６４
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１６．１８
５４８．３７
６４．９８
２５
１６．０７
５４９．０１
６５．８５
３０
１６．７２
５６５．５１
８３．２５
３０
１６．６８
５６８．１１
７９．９３
３４
１７．０８
５７７．０９
３．１ 单个调节阀阀门流量特性试验 进 行 汽 轮 机 调 节 阀 性 能 试 验 时，退 出 机 组 ＡＧＣ、机 炉 侧 一 次 调 频 控 制 。
将机 组 负 荷 调 整 至 ４００ ＭＷ，确 保 ＧＶ１＋ ＧＶ２全开（在 整 个 试 验 期 间 维 持 ＧＶ１＋ＧＶ２ 阀 门 在 全 开 位 置 ）。
０
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１３．３５
４６７．９１
０
３
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４５７．０９
０
３
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６
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１．２２
６
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４７０．０３
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９
１３．６５
４６８．２０
７．７６
９
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４７９．１６
５．８０
１３
１４．３１
４８１４．３４
根据试验数据优化后的gv1gv4高压调节阀特性函数f见表2曲线见图4优化前后的阀门流量特性函数优化前阀门流量优化后阀门流量001280326060002065789085003412333130900038049432009300422655625094004467958300950049386573409600546927242097005949436450980064298225501000010009977800100001000优化前后的gv阀阀门流量特性曲线43顺序阀控制方式下的阀门流量特性顺序阀控制方式下阀门流量特性试验实测数据见表3实测顺序阀控制方式下综合阀位指令与阀门开度综合阀位指令实测阀门流量55619810010057666710010028606760100100416367801001007469722210010013476777710010020580824810010028083856810010036987881810010063753898962100100100102939272100100100186由表3可见
Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｓｉｔｏｎ＠１２６．ｃｏｍ
第２期
许斯顿，等：国产６００ ＭＷ 超临界汽轮机阀门流量特性曲线优化试验
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弗留格尔公式：
Ｑ＝ｐＩ·ｐｔｒ×１００ ｐｔ ｐＩｒ
（１）
式中：Ｑ 为 折 算 成 额 定 参 数 以 后 的 实 际 等 效 流
量，％；ｐＩ 为实际调节级压力，ＭＰａ；ｐｔ 为实际机前 压力，ＭＰ；ｐＩｒ为 额 定 调 节 级 压 力，取 １９．８６ ＭＰａ； ｐｔｒ为额定机前压力，取２４．２ ＭＰａ。 从 图 １ 中 可 以 看 出 ：实 际 与 理 想 的 综 合 阀 位 指 令 －阀 门 流 量 曲 线 存 在 一 定 差 别 ，且 实 际 的
Ｘｕ Ｓｉｄｕｎ，Ｌａｉ Ｊｉａｌｉａｎｇ （Ｊｉｎｗａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｈａｉ ５１９０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｖａｌｖｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｔｏ ｕｎｉｔ ｌｏａｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇａｓ ｔｕｒｂｉｎｅ，ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｖａｌｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｉｔｓ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ａ ６００ ＭＷ ｕｎｉｔ ａｆｔｅｒ ｏｖｅｒｈａｕｌ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｖａｌｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｕｎｉｔ ｉｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ ａｆｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｌｖｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ．
特 性 所 决 定 ，无 需 修 正 。 （３）顺 序 阀 控 制 方 式 下 的 流 量 控 制 环 节 存 在
多个函数，主要用于 对 顺 序 阀 控 制 方 式 下 的 综 合 阀位指令进行分配和修正。
（１）试验压力为额定压力（２４．２ ＭＰａ）。 （２）单 阀 控 制 方 式 下 阀 门 流 量 特 性 是 通 过 流 量试验获取单个调 节 阀 的 流 量 特 性，然 后 再 通 过 计算得到调节阀组的流量特性 。 ［２］
４０％，ＤＥＨ 阀位综合开度为５５％。 （３）通过锅 炉 主 控，维 持 机 组 在 ２４．２ ＭＰａ、
５６６ ℃运行。 （４）以１．５％的幅度增加 ＣＣＳ侧 ＤＥＨ 输出。 （５）机组负荷达 到 ６２０ ＭＷ 时，维 持 稳 定 运
行 ２０ ｍｉｎ，记 录 数 据 后 结 束 试 验 。
４ 汽轮机配汽函数优化
综 合 阀 位 指 令 －阀 门 流 量 特 性 存 在 两 段 明 显 平 缓 的 地 方（图 中 圆 圈 处 ，ＤＥＨ 负 荷 指 令 ５５．８９％ ～
６０．５８％ 和 ８５．１８％ ～８９．３４％ 区 段 ），即 该 机 组 在这些平缓区段增加流量指令时基本上没有负 荷 增 加 ，该 机 组 运 行 时 就 是 在 这 两 段 负 荷 区 域 内 出 现 一 次 调 频 不 合 格 和 ＡＧＣ 响 应 速 度 较 慢 问题。
２ 汽轮机配汽函数
汽轮机阀门流量特性曲线在 ＤＥＨ 控 制 组 态 中一般通 过 配 汽 函 数 实 现。 该 汽 轮 机 配 汽 函 数 见 图 ２。
图 ２ 汽 轮 机 配 汽 函 数 流 程 图
该机组汽轮机配汽函数的主要特点是： （１）在单阀 与 顺 序 阀 控 制 方 式 下，控 制 回 路
ＧＶ３阀门性能测试试验结束后再对 ＧＶ４ 阀 门进行特性测试。 ３．２ 顺序阀控制方式下阀门流量特性试验 试验步骤如下：
（１）将机 组 负 荷 调 整 至 ４００ ＭＷ，检 查 并 确 认 ＧＶ１、ＧＶ２、ＧＶ３、ＧＶ４阀门控制在自动状态。
（２） 运 行 人 员 调 整 ＣＣＳ 侧 ＤＥＨ 输 出 至
４．１ ＧＶ３和 ＧＶ４的流量特性实测数据 调节阀 ＧＶ３、ＧＶ４实测流量特性数据见表１。
表１ 实测 ＧＶ３、ＧＶ４高压调节阀流量特性数据
ＧＶ３
ＧＶ４
阀门开度／％ 调节级压力／ＭＰａ 机组功率／ＭＷ 实际流量／％ 阀门开度／％ 调节级压力／ＭＰａ 机组功率／ＭＷ 实际流量／％
０
１３．３２
４５７．０９
流量分配 函 数 Ｆ（Ｘ２）负 责 对 综 合 阀 位 指 令 进行分配，控 制 各 调 节 阀 的 开 启 顺 序，该 机 组 的 阀门开启顺序为 ＧＶ１＋ＧＶ２→ＧＶ３→ＧＶ４。
阀门重叠 度 函 数 Ｆ（Ｘ３）负 责 控 制 各 调 节 阀 之间的重叠度，当调 节 阀 的 开 启 次 序 及 单 个 调 节 阀的升程流量特性 一 定 时，阀 门 的 流 量 特 性 就 只
取决于阀门开启的重叠度。 阀门流量特性函数 Ｆ（Ｘ）是调节阀流量指令
按照 ０％、３％、６％、９％、１３％、２０％、２５％、 ３０％ 、３４％ 、３８％ 、４２％ 、４５％ 、５０％ 、５５％ 、６０％ 、
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第 ２８ 卷
６７％、８０％、１００％ 的 试 验 顺 序 分 别 对 ＧＶ３ 阀 门 进行 试 验。 试 验 期 间 维 持 机 组 在 ２４．２ ＭＰａ、 ５６６ ℃运行。
（２） 顺 序 阀、单 阀 流 量 背 压 修 正 函 数 Ｆ （Ｘ１）、Ｆ（Ｘ４）是 机 组 流 量 需 求 与 流 量 指 令 的 修 正 函数，随着 机 组 负 荷 的 增 加，汽 轮 机 排 汽 压 力 随 之升高，同 样 的 阀 门 开 度 下 其 实 际 流 量 将 减 少， 因此流量 背 压 修 正 函 数 用 于 对 不 同 负 荷 段 下 的 总流量指令进行修 正，以 确 保 流 量 指 令 与 实 际 流
一次 调 频 多 次 不 合 格 和 ＡＧＣ 响 应 速 度 较 慢 现 象，经分析 发 现：两 者 的 问 题 实 际 上 都 是 负 荷 不 能及时跟随调节阀 指 令 的 变 化 而 变 化，根 本 原 因 就是汽轮 机 阀 门 流 量 曲 线 和 实 际 的 阀 门 流 量 特 性存在一定偏差。 根 据 弗 留 格 尔 公 式，该 机 组 在 顺序阀控制方式下，综 合 阀 位 指 令 与 实 际 等 效 流 量 （０～１００％ ）之 间 的 关 系 见 图 １。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｒｂｉｎｅ；ｖａｌｖｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｓｔｅａｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ
汽轮机阀门流 量 特 性 曲 线，理 论 上 是 其 流 量 特性的数值 表 征，当 ＤＥＨ 设 定 的 阀 门 流 量 特 性 曲线与实际流量特 性 相 一 致 时，汽 轮 机 会 表 现 出 良好的控制性能［１］；否 则 就 会 出 现 诸 如 调 节 阀 晃 动、配汽方 式 切 换 时 负 荷 波 动 大、一 次 调 频 能 力 差、机组协调响应 能 力 差 等 情 况。 由 于 设 备 改 造 或运 行 老 化 等 原 因，ＤＥＨ 设 定 的 阀 门 流 量 特 性 曲线常会偏离其实 际 流 量 特 性，以 至 于 上 述 异 常 情况常有发生。
关的配汽函数，最终 使 综 合 阀 位 指 令 与 蒸 汽 流 量 呈线性关系。
３ 阀门流量特性试验
为了避 免 多 次 试 验 的 重 复 操 作，该 机 组 汽 轮 机阀门特性曲线优化和汽轮机滑压运行曲线优化
量成线性 对 应 关 系。 该 函 数 一 般 由 汽 轮 机 自 身 同时进行，所以汽轮机阀门特性试验有以下特点：
８５．９３
３４
１６．９１
５７５．５８
８６．９５
３８
１７．２４
５８２．１３
９２．８６
３８
１７．１１
５８２．８３
９３．９０
第 ２８ 卷 第 ２ 期
２０１４年３月
ＰＯＷＥＲ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．２ Ｍａｒ．２０１４
国产６００ ＭＷ 超临界汽轮机阀门 流量特性曲线优化试验
许 斯 顿 ，赖 加 良 （金湾发电有限公司，珠海 ５１９０００）
摘 要：针对汽轮机阀门特性对机组负荷响应及一次调频能力的影响，结合一台６００ ＭＷ 机 组 大 修 后 的 实践过程，介绍了对阀门特性进行试验和对其 流 量 曲 线 进 行 优 化 的 方 法 。 结 果 表 明：阀 门 流 量 曲 线 优 化 后， 阀 门 控 制 方 式 切 换 过 程 中 负 荷 波 动 量 较 小 ，机 组 一 次 调 频 能 力 增 强 。
共用一个阀门流量特性函数 Ｆ（Ｘ）。如果调整阀 门流量特性函 数 Ｆ（Ｘ），则 会 对 两 种 控 制 方 式 的 阀门流量特性都产生影响。
与阀位指令的对应 关 系 函 数，负 责 将 流 量 指 令 与 其实际流量修正为线性关系。
从图１可知：实际 与 理 论 的 综 合 阀 位 指 令 与 阀门流量存在一定 差 别，需 对 汽 轮 机 调 节 阀 流 量 特性曲线进行试验 优 化，即 根 据 试 验 数 据 优 化 相