单阀与顺序阀切换的实实现

单阀和顺序阀的对比

1、单阀控制方式即所有进入汽轮机的蒸汽都经过几个同时启闭的调节阀后进入第一级喷嘴，也称节流配汽方式。节流配汽的汽轮机在工况变动时第一级的进汽度是不变的，因此可以把包括第一级在内的全部级作为级组，也就是说除了工作原理不同外，调节级与其余各级并无其他区别。采用节流配汽的汽轮机在设计工况下调节阀全开，机组的理想焓降到最大值；低负荷时调节阀关小，减少汽轮机的进汽量，主蒸汽受到节流作用使第一级级前压力下降，其值与蒸汽流量成正比。此时，汽轮机的理想焓降减小但并不是很多，可见节流配汽主要是通过减少蒸汽流量来降低负荷。当然，理想焓降的减少虽然不是很多，但仍然使机组的相对内效率降低，且负荷越低，节流损失越大，机组效率也就越低。因此，节流配汽方式的应用范围不太广泛，一般用于小功率机组和带基本负荷的机组。高参数、大容量机组在启动初期为使进汽部分的温度分布均匀，在负荷突变时不致引起过大的热应力和热变形，也经常使用节流配汽方式。

2、顺序阀控制方式即蒸汽经过几个依次启闭的调节阀后再通向第一级喷嘴，也称喷嘴配汽方式。这种配汽方式在运行当中只有一个调节阀处于部分开启状态，而其余的调节阀均处于全开(或全关)状态，蒸汽只在部分开启的调节阀中受到节流作用，因此，在部分负荷时喷嘴配汽方式比节流配汽方式效率高，所以被广泛应用。

采用喷嘴配汽方式时，第一级喷嘴的通流面积随着调节阀的开启数目不同而变化。调节级的变工况特性也和其余各级有很大区别。当调节级通流面积改变时，蒸汽流量将发生变化，达到调节机组负荷的目的。同时，在部分开启的调节阀中蒸汽流量受到节流作用，改变了理想焓降，但因流经该阀的蒸汽流量只占总流量的一部分，因此蒸汽焓降的改变对机组功率的影响较小。

采用喷嘴配汽方式时，在第一只调节阀刚刚全开时调节级的压力比为最小，调节级的理想焓降为最大，此时，通过第一组喷嘴的蒸汽流量也达到最大值，故第一组喷嘴蒸汽流量和焓降的乘积也达到最大值，工作在其后的动叶片所承受的应力也达到最大值。可见，调节级的危险工况并不是在最大工况下，而是在第一只调节阀刚刚全开时。

3、单阀、顺序阀控制方式的应用

实际生产中，汽轮机在部分负荷下运行时喷嘴配汽方式比节流配汽方式的效率高，且较稳定。但在变工况下采用喷嘴配汽方式会使汽轮机高压部分的金属温度变化较大，调节级所对应的汽缸壁产生较大的热应力，从而降低了机组快速改变负荷的能力。为了发挥两种不同配汽方式的优点，我们采取了节流配汽——喷嘴配汽联合调节的方式，即第一只喷嘴和第二只喷嘴同时开启，使汽缸均匀受热。待第一、二只调节阀全开后再根据机组负荷需要依次开启其他调节阀。这样，就同时发挥了节流配汽和喷嘴配汽两者的优点。

电厂汽轮机单阀/顺序阀切换的实现

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时间： 2010 年 2 月

电厂汽轮机单阀/顺序阀切换的实现

摘要：汽轮机单阀/顺序阀切换的逻辑，是电厂节能降耗的手段之一，本文主要针对汽轮机的单阀/顺序阀切换逻辑的分析、存在问题的提出、分析以及解决过程，及切换功能的实现进行全过程论述。

关键词：单阀顺序阀切换逻辑

一．概述

“十一五”规划明确要求，到2010年我国单位GDP的能耗要比“十五”末期下降20%，衡量一个发电厂经济性的好坏，就是要看它的综合指标——发电成本，即对外供1度电所需的成本费用。火力发电厂汽轮机作为能量转换的中间设备，运行方式的优化是节能降耗的主要手段，对保证机组的安全性和经济性起到关键作用。

**发电厂隶属**，电厂的主要设备是：锅炉采用**锅炉厂高温超高压一次中间再热、单汽包自然循环、****蒸汽锅炉（YG—***/13.74—M），汽轮机采用**汽轮机厂的超高压、单轴、双缸双排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机（N***—**.24/***/***型），发电机是**发电设备厂的WX**Z-073LLT。热控系统主网主要采用DCS集散控制方式，辅网采用PLC控制系统。汽轮机采用DEH 控制方式，DEH控制系统为纯电调系统，整套系统采用北京ABB贝利控制有限公司的Symphony控制系统(软硬件由北京ABB贝利控制有限公司提供)，液压部分采用常规低压透平油系统。直接由DEH通过电液转换器进行控制调节汽阀油动机，以达到控制汽机转速和负荷的目的。

**积极响应国家的节能降耗的政策，立足于本厂实际，多方面、全方位的实施全厂的节能降耗各项工作。本文重点介绍汽轮机单阀/顺序阀切换功能的实现。

所谓汽机单阀控制方式，是指根据负荷的给定值，经过汽机阀门管理程序的逻辑判断，所有高压调门开启方式相同，且各高调门的开度均一致。因控制汽阀沿汽轮机的径向对称布置，因此这种方式将使汽轮机的高压缸第一级汽室内温度的分布比较均匀，在负荷变化时汽轮机的转子和定子之间的温差最小，减少了机组的热应力，使机组可以承受较大的符合变化率。但是，从机组的运行经济上看，

由于所有控制汽门都处于非全开状态，因而主蒸汽通过控制汽门的节流损失较大，降低了机组的热效率。

顺序阀控制方式，是指根据负荷的给定值，经过汽机阀门管理程序的逻辑判断和计算，按照预先设定的开启顺序开启相应的高压调节阀，各高调门累计流量呈线性变化。这种控制方式只有一个汽阀处于半开启状态，其他的汽门处于全开或全关状态。这样就减少了汽门的节流损失，提高了汽机的热效率。但是存在进汽位置不对称，第一级汽室内的温度分布不均匀，机组的热应力较大，因此承担的符合变化率相对来说比较小。

两种控制方式各有优缺点，机组在不同的运行状态时应采用不同的控制方式。一般机组冷态启动以及机组在承担尖峰负荷时，要求采用全周进汽，即单阀控制方式；机组带部分符合运行时，可以采用部分进汽方式，即顺序阀控制方式。

二、单阀/顺序阀切换的控制逻辑分析

我厂汽轮机共有四只高压调节阀，编号为GV1、GV2、GV3以及GV4。每只高调门均有一个独立的伺服控制回路。信号的传递通道为：运行人员设定目标负荷设定值及速率，这两种信号到汽机负荷控制回路，得到GVMOUT信号，即设定负荷时作对应的调门开度总的叠加值。GVMOUT信号到阀门管理回路，经过相应的逻辑计算和判断，送到DEH的I/O端子板，然后通过内部连接电缆到SVP调门卡，SVP调门卡将阀位输出指令以及LVDT（线性位移差动传感器）的反馈信号进行对比计算，得到0～10V DC指令，经过中间端子盒到电液转换器进行调节。信号的传递框图如下所示：

阀门管理的基本功能框图如下所示：