200MW机组DEH阀门流量特性试验及优化

200MW机组DEH阀门流量特性试验及优化

摘要：汽轮机阀门流量特性与实际流量特性不符,会影响机组负荷控制精度和一次调频能力。以我公司200MW机组为例,分别就单阀控制方式和顺序阀控制方式下对阀门流量进行试验,并对试验数据进行分析和优化。优化后的阀门流量特性曲线获得了较好的连续性和线性度,提高了机组负荷控制精度及一次调频合格率。

关键词：流量特性单阀多阀重叠度

1前言

我公司6号机组汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的亚临界、单轴、一次中间再热、凝汽式汽轮机，配置有四个高压调门（GV）。DCS系统和DEH控制系统均采用上海新华控制工程有限公司的XDPS-400控制系统。

2 DEH负荷控制原理

DEH控制系统根据机组负荷要求，计算出与当时主汽参数相对应的流量值，经过高低负荷限制，输出到阀门管理程序，通过阀门管理程序换算成与之对应的阀门开度。单阀运行时，汽轮机总的流量信号平均加到各个高压调节门上；顺序阀控制时，流入汽轮机的蒸汽流量是各阀门流量的总和，它将按顺序依次加到GV1-GV4上，各阀门按顺序启闭，相邻的两个阀门在开启时有一定的重叠度。通常认为当阀门前后的压力比P2/P1=0.95～0.98时，阀门就算全开。重叠度的选取要经过方案比较，一般以前一阀门开至阀门前、后的压力比

P2/P1=0.85～0.90时，后一阀就开始开启为合适，而阀门流量特性曲线就是流量与阀门开度转换的函数。

3 阀门流量特性曲线整定必要性

6号机组自2010年投产以来，由于机组长时间的连续运行，高温高压蒸汽对各高压调速汽门通流部分产生持续冲刷，从而导致汽轮机阀门函数曲线不能像出厂前与阀门特性完全匹配，另外停机过程或进行打闸试验时高压调速汽门的快速关闭也会对阀芯的节流部件造成一定程度的撞击，都将影响阀门的流量特性，因此有必要通过试验分析、修正、优化阀门函数，在满足汽轮机安全稳定运行的前提下，达到提高机组的运行经济效率。

2016年9月9日，国网吉林省电力有限公司电力调度控制中心和吉林省电力科学研究院有限公司共同组织技术人员对6号机组进行一次调频性能测试工作。2016年10月15日，吉林省电力科学研究院将6号机组一次调频的试验报告的电子版传回公司，根据试验报告的结论，6号机组运行在阀控方式、功控方式和协调控制方式下，不能够保证一次调频《火力发电机组一次调频试验导则》（Q/GDW669-2011）的要求。需要对6号机组的DEH系统阀门流量特性进行优化试验。

4 流量特性曲线的整定

2014年6月，在6号机组大修期间，进行了阀门流量特性试验，通过试验数据修改了原阀门流量特性曲线。

4.1 试验步骤

（1）试验过程中撤除AGC、CCS遥控方式。

（2）DEH在阀位控制方式下（MW、IMP回路切除），由操作员改变阀位指令目标值达到各试验工况的变化。

（3）锅炉在整个试验过程中须维持一个恒定的主蒸汽压力，这个压力就是试验开始时阀门全开且负荷不超发的主汽压力。

（4）DEH逐点给定阀位，炉控调整汽压稳定后，DEH采集数据。

（6）试验顺序：阀门全开→单阀降程试验→（阀门全开后）阀切换→顺序阀降程试验→阀门全开→DEH恢复。从阀门全开工况开始到最低点，而后全开后阀切换，由全开工况再到最低点，再次全开后切回单阀。

（7）恢复试验前DEH组态。

5 试验数据分析

我公司6号机组采用上海新华控制工程有限公司的XDPS-400控制系统

5.1 单阀控制方式下阀门流量特性试验数据分析

单阀控制方式下阀门流量特性试验数据经整理后如表1所示

表1单阀控制方式下阀门流量特性试验数据表

由表1可以看出，计算得出的阀门实际流量与阀门流量指令之间存在偏差，差值在-10.89%～-0.18%之间变化，影响了机组控制的稳定性。这说明目前的类单阀控制方式下阀门流量特性曲线与实际情况不吻合，需要进行优化。

由于试验中GV1～GV4指令下降到31.505%时机组已经到最低稳燃负荷，故仅对GV1～GV4指令在31.505%及以上的阀门流量特性进行优化。根据试验数据，经过合理简化计算，保留原有的预启开度，拟合出与实际情况较吻合的单阀控制方式下新阀门流量特性函数如表2所示，新阀门特性曲线图与原阀门特性曲线图的对比如图1所示。

表2 与实际较吻合的单阀方式下阀门流量特性函数

5.2顺序阀控制方式下阀门流量特性试验数据分析

顺序阀控制方式下阀门流量特性试验数据经整理后如表3所示

表3 顺序阀控制方式下阀门流量特性试验数据表

由表3可以看出，计算得出的阀门实际流量与阀门流量指令之间存在偏差，影响了机组控制的稳定性。这说明目前的类顺序阀控制方式下阀门流量特性曲线与实际情况不吻合，需要进行优化。

由于试验中GV1～GV4指令下降到41.5%时机组已经到最低稳燃负荷，在顺序阀控制方式中，当阀门流量指令为87%时，GV4阀门指令为0%，当阀门流量指令为67%时，GV3阀门指令为0%。故对阀门流量指令35.5%及以上的阀门流量特性进行优化。根据试验数据，经过合理简化计算，保留原有的预启开度，拟合出与实际情况较吻合的顺序阀控制方式下新阀门流量特性函数如表4所示。

表4 与实际较吻合的顺序阀方式下阀门流量特性函数

6 结论

该通过表1、表2绘制了修正前后的流量特性曲线，并且对机组进行一次调频测试试验，通过单阀曲线和顺阀曲线都发生了一定的变化，在相同的负荷指令下，单阀控制方式时阀门开度较整定前小3%～4%，顺阀控制方式时GV1、GV2开度相对增大且曲线变得平缓些，GV3、GV4的开度变化较大，且重叠度变小了。在协调控制方面，经过机组运行后的自动调试，DEH 的实际负荷响应较以前明显提高，达到了协调控制的要求。

参考文献

汽轮机数字式电液调节系统 [M] 肖曾弘，徐丰中国电力出版社，2003

王文宽汽轮机控制系统中阀门重叠度的研究 [J] 汽轮机技术，2008,55（2）：156~158