汽轮机调速汽门异常波动分析

汽轮机调速汽门异常波动分析
李永春;张宇;胡伟
【摘要】汽轮机调速系统机械检修或改造后,调速汽门流量特性会改变,使得实际阀门流量特性曲线、阀门开启重叠度与原设计不匹配,易造成调速汽门响应迟缓或过度波动,与主汽压、负荷等机组参数交替影响而产生高频振荡.为适应阀门流量特性的改变,DEH控制系统必须重新实验并计算阀门流量特性曲线,以便于合理调整阀门开启重叠度,改善DEH控制系统调节品质,实现机组稳定安全运行.
【期刊名称】《山东电力技术》
【年(卷),期】2014(041)004
【总页数】3页(P73-75)
【关键词】汽轮机;电液调速;流量特性曲线;顺序阀;重叠度
【作者】李永春;张宇;胡伟
【作者单位】华能沾化热电有限公司,山东滨州 256800;华能沾化热电有限公司,山东滨州 256800;胜利油田疾病控制中心,山东东营 257000
【正文语种】中文
【中图分类】TK267
随着电力体制改革的深化，以及节能减排的需要，降低发电成本、提高经济效益已成为当前发电企业机组运行首要目标。

中小容量机组煤耗偏高的一个重要原因是汽轮机通流部分进汽量受限、效率低，所以一般通过对汽轮机进行通流改造，更换调速汽门阀芯等对汽轮机进行扩容。

但由于安装或设备改型原因致使DEH控制系统
调速汽门流量特性曲线设定与实际不一致，对自动调节效果产生较大影响，导致DEH控制系统出现调速汽门响应迟缓或过度波动问题［1-3］。

沾化电厂3号机组2013年小修后DEH控制系统在顺序阀方式下，3号调速汽门
开度GV3在40%～70%范围内出现频繁波动现象（见图1），调速汽门忽大忽小开关，伴随主汽压力、负荷微量波动。

因负荷（MW）、主汽压力（TP）、调速
汽门开度（GV3PZ、GV4PZ）不稳定，相互作用使得机组控制系统不稳定，直接
影响了机组的运行稳定性。

从EH油系统或DEH控制系统两方面分析调速汽门波动原因［4-5］。

油动机等
油系统引起调速汽门的波动主要与EH油压有关，经观察及调阅历史数据分析发现调速汽门波动前后及波动过程中EH油压稳定。

3号调速汽门开度波动范围固定在40%～70%内，此范围以外调速汽门控制相对稳定无波动现象（波动若为EH油系统原因则应伴随调速汽门整个控制行程并应有控制迟缓及超调现象），在此范围内通过强制改变3号调速汽门阀位指令，观察其阀位反馈情况为稳定无波动，由此
判断次波动原因与外部EH油系统无关，可能与DEH控制系统自动控制参数有关。

通过对图1曲线数据分析可以看到，3号调速汽门开度、4号调速汽门开度、主汽压力、负荷在指令不变情况下均存在波动现象。

3号调速汽门波动幅度最大且是由小而大，4号调速汽门开度、主汽压力、负荷波动幅度相对较小，且随3号调速汽门波动幅度而由小变大，他们之间的波动存在相互关联。

在波动位置4号调速汽
门开度为5%左右，所以波动处于3号与4号调速汽门重叠区上。

通过改变主汽压力或负荷错开3号与4号调速汽门重叠区，再观察调速汽门在此位置的波动情况，发现波动幅度明显降低，所以调速汽门重叠区不合适应为一诱因［6］。

因3号机组检修后3号调速汽门才开始出现波动现象，怀疑波动应与小修中的检
修项目有关。

经查小修中有关热控、机务检修项目，DEH控制系统组态、参数设
置无改变情况下，机务专业对3号机组汽轮机通流改造中更换了所有高压调速汽
门阀芯，改变了蒸汽流经调速汽门时的通流面积及通流速度，所以疑点主要集中在阀门流量特性上。

阀门流量特性曲线是阀门开度与通过阀门蒸汽流量的对应关系，DEH系统中设置的阀门流量特性曲线如果与阀门实际相差较大，在机组变负荷控制时，可能出现负荷突变和调节迟缓问题，造成阀门控制异常，影响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，也会影响阀门控制的稳定性［7-8］。

为验证阀门流量特性是否发生变化，对3号机组做阀门流量特性试验来检查调速汽门流量特性情况。

以顺序阀控制方式下进行流量特性试验，锅炉手动操作保持燃料量不变，机组始终维持主汽压力为13 MPa额定压力，自机组额定负荷165 MW起按5 MW的降幅，逐步减小DEH的负荷设定值，直至4个高压调速汽门逐个全关。

每隔5 MW 的降幅结束后，等待机组各项参数稳定后，记录DEH的主汽压力、主汽流量、负荷给定值、机组负荷、各高调速汽门开度指令、调节级压力、DEH负荷参考等参数（表1）。

通过分析阀门流量特性试验数据，不难看出3号、4号调速汽门实际流量特性已不线性，特别是4号调速汽门17%～63%（3号调速汽门27%~48%）开度范围内流量变化仅为3%，导致影响负荷量较小，而4号调速汽门70%～100%与0%～25%开度范围内反而能够影响流量变化达10%，因而影响负荷量较大。

与通流改造前流量特性相比较，各调速汽门开度与进汽流量、负荷的对应关系已不成比例，4号调速汽门在17%开度开始对进汽流量、负荷影响已明显呈非线性减弱，此时若继续实现负荷的快速、线性控制，则需通过改变3号调速汽门开度来配合，即需调整3号、4号调速汽门重叠度。

通流改造前阀门特性参数见表2，根据3号机组通流改造后阀门流量特性试验数据计算出阀门实际的流量特性参数（表3），通流改造前、后阀门特性曲线比较见图
2。

从图2可看出3号调速汽门实验整理的阀门流量特性曲线在35%开度以后改变较大，同时4号调速汽门起点后移改变了3号、4号调速汽门重叠度。

依据阀门流量特性试验整理的数据，对DEH系统阀门流量特性进行优化，重新计算出DEH系统控制逻辑内部3号、4号调速汽门阀门管理函数模块f3（x）和f4（x）参数（表4）。

在对两阀门管理函数模块修订参数后再改变调速汽门开度观
察其稳定情况，调速汽门、主汽压力、负荷波动现象消失，DEH控制稳定。

汽轮机通流改造、调速汽门阀芯检修或更换等情况后，改变了调速汽门的流量特性，造成了调速汽门波动，重新试验并计算出阀门实际流量特性曲线，合理调整阀门开启重叠度，提高阀门特性曲线的线性度，并调整了机炉协调PID控制参数，最大
程度改善了DEH控制系统调节品质，实现了机组的稳定安全运行。

李永春（1977—），男，工程师，从事电厂热工工作；
张宇（1977—），男，工程师，从事电厂集控运行工作。

【相关文献】
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