李冬梅 顧熙

摘 ?要：某發(fā)電廠#4汽輪機(jī)運(yùn)行中高壓調(diào)節(jié)閥在某一區(qū)間內(nèi)大幅頻繁擺動(dòng)，對(duì)機(jī)組和電網(wǎng)安全運(yùn)行存在一定風(fēng)險(xiǎn)，通過對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和汽輪機(jī)配汽曲線等環(huán)節(jié)的分析，找到調(diào)門擺動(dòng)的原因，并針對(duì)性進(jìn)行閥門控制曲線優(yōu)化，有效控制閥門的擺動(dòng)現(xiàn)象，確保電網(wǎng)穩(wěn)定及機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)其他電廠解決類似問題有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)閥波動(dòng);原因分析;處理

中圖分類號(hào)：TM621.3 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）19-0120-02

Abstract： During the operation of the #4 steam turbine in a power plant， the high pressure control valve swings greatly and frequently in a certain interval， and there are certain risks to the safe operation of the unit and the power grid. Through the analysis of the control system and steam distribution curve of the steam turbine， the reason for the swing of the valve is found， and the valve control curve is optimized to effectively control the swing phenomenon of the valve to ensure the stability of the power grid and the safe and stable operation of the unit， which can be used as a reference for other power plants to solve similar problems.

Keywords： control valve fluctuation; cause analysis; treatment

1 設(shè)備概況

某發(fā)電廠#4汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N300-16.7/537/537型（合缸）亞臨界中間再熱兩缸兩排氣凝汽式汽輪機(jī)。采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)。該機(jī)組于2004年9月投運(yùn)，于2015年5至7月進(jìn)行了通流改造，同時(shí)也進(jìn)行了DEH改造。DEH控制系統(tǒng)由ABB改和利時(shí)公司MACS6系列分散控制系統(tǒng)。

2 現(xiàn)場(chǎng)情況

#4汽輪機(jī)通流改造后汽封間隙較小，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性較高，但是伴隨著#1軸承有汽流激振現(xiàn)象，為了確保機(jī)組安全運(yùn)行，將高壓調(diào)門順序閥運(yùn)行方式閥門順序由CV1/CV2-CV3-CV4改為CV1/CV3-CV2-CV4控制方式，汽流激振得到控制，但是閥序更改后機(jī)組運(yùn)行中，順序閥方式當(dāng)CV1/CV3總開度到78%，CV2開始開啟階段，高壓調(diào)門出現(xiàn)波動(dòng)頻繁現(xiàn)象，CV2在0-13%之間波動(dòng)， CV1/CV3開度分別在69.9-100%之間波動(dòng)，機(jī)組功率波動(dòng)2.2-3.7MW波動(dòng)，引起主蒸汽壓力在0.02-0.05MPa波動(dòng)。閥門波動(dòng)時(shí)容易引起EH油管路輕微振動(dòng)，存在油管道漏油安全隱患，為了控制閥位波動(dòng)，運(yùn)行人員采用調(diào)整蒸汽壓力，讓機(jī)組滿足負(fù)荷前提下避開此閥門開度區(qū)間運(yùn)行，但是沒有解決根本問題。閥門配汽機(jī)構(gòu)圖如圖1所示。

3 原因檢查與分析

3.1 調(diào)速系統(tǒng)LVDT、伺服閥檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查L(zhǎng)VDT接線端子接線牢固，無松動(dòng)現(xiàn)象;傳感器固定牢固，與閥門閥桿連接穩(wěn)固無扭偏、磨損等現(xiàn)象。伺服閥測(cè)量線圈電阻阻值正常，對(duì)EH油質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，查看EH油壓趨勢(shì)并無明顯的波動(dòng)。

3.2 檢查DEH控制邏輯

汽輪機(jī)閥門管理，能實(shí)現(xiàn)兩種不同的進(jìn)汽方式;全周進(jìn)汽和部分進(jìn)汽，即節(jié)流調(diào)節(jié)和噴嘴調(diào)節(jié)。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)采用節(jié)流調(diào)節(jié)，在某一負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)可以切換為噴嘴調(diào)節(jié)，順序閥控制方式下，CV1、CV3高壓調(diào)節(jié)汽門同時(shí)開啟或關(guān)閉，當(dāng)CV1、CV3高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿開度到39.2mm時(shí)，CV2高壓調(diào)節(jié)閥開始開啟，當(dāng)CV2高壓調(diào)節(jié)閥閥桿開度到39.2mm時(shí)CV4高壓調(diào)節(jié)閥開始開啟。函數(shù)數(shù)據(jù)符合東汽廠提供流量特性曲線。

查看歷史趨勢(shì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在順閥控制下CV1、CV3兩個(gè)調(diào)節(jié)閥是同時(shí)波動(dòng)，而這兩個(gè)閥門正處于順閥控制的第一動(dòng)作順序，且當(dāng)閥門總指令在77.28%～79.27%區(qū)間內(nèi)變化時(shí)，CV1、CV3調(diào)節(jié)閥便在70%～100%之間大范圍頻繁波動(dòng)，如圖2所示。中壓缸由左右側(cè)兩個(gè)壓聯(lián)合汽閥控制，采用全周進(jìn)汽（節(jié)流調(diào)節(jié)）方式運(yùn)行，流量小于30%時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，維持必要的最低再熱器壓力，流量大于30%時(shí)保持全開。

查看歷史趨勢(shì)圖，在調(diào)門頻繁波動(dòng)時(shí)機(jī)組負(fù)荷略有輕微變化，各負(fù)荷段和閥門各個(gè)開度蒸汽流量及機(jī)組實(shí)發(fā)功率基本呈線性變化，未出現(xiàn)拐點(diǎn)，可確定調(diào)門的重疊度設(shè)置適當(dāng)滿足現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)要求。查找通流改造后的汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥單閥流量特性曲線，CV1、CV3調(diào)門的70%開度為CV2調(diào)門的重疊度，CV1、CV3的有效升程在0%～70%開度區(qū)間，70%以上開度對(duì)汽輪機(jī)的通流量無影響。但是結(jié)合汽輪機(jī)四個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽門對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組數(shù)據(jù)看，汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥動(dòng)作順序修改后，對(duì)應(yīng)噴嘴數(shù)發(fā)生一定變化，閥門動(dòng)作時(shí)對(duì)蒸汽流量勢(shì)必會(huì)造成一定影響，而且發(fā)生調(diào)節(jié)汽閥波動(dòng)區(qū)間正好是順序閥控制方式下閥門重疊度區(qū)域，于是決定從優(yōu)化閥門流量特性曲線方面進(jìn)行試驗(yàn)論證。試驗(yàn)情況如圖3所示。

將調(diào)門在順序閥控制下，閥門總指令77.28%時(shí)，CV1、CV3開度在70.98%，閥門總指令升至79.27%時(shí)，CV1、CV3開度達(dá)到100%?？傊噶?%的變化對(duì)應(yīng)調(diào)門30%升程，閥門在70%～100%升程區(qū)間內(nèi)斜率太大是引起調(diào)門大范圍頻繁波動(dòng)的主要原因，由此判斷調(diào)門的波動(dòng)與汽輪機(jī)順閥流量特性有關(guān)。

4 優(yōu)化方案

要解決調(diào)門在閥門波動(dòng)大的問題可以從兩個(gè)方面入手，一是將閥門升程斜率放緩，二是將閥門升程速率放緩。閥門升程斜率放緩存在調(diào)門開不到位的情況，會(huì)影響重疊度導(dǎo)致節(jié)流損失，影響經(jīng)濟(jì)性。因此選擇使用降低70%往上升程速率的方案。

在開閥過程中，將原控制邏輯調(diào)門開度折線函數(shù)，如表1所示，分為兩段，閥門在71%以下按原方式進(jìn)行控制，在71%～100%區(qū)間內(nèi)進(jìn)行速率限制，最終由兩個(gè)區(qū)間段指令相加而得出該閥門的開度總指令，保證閥門在有效升程內(nèi)的開閥速度不受影響。

為滿足機(jī)組RB等情況下快速關(guān)閉調(diào)門的要求，在關(guān)閥過程中閥門開度指令不受速率限制，速率限制模塊只對(duì)開閥指令進(jìn)行1%/s的速率限制，第二動(dòng)作順序的CV2與第三動(dòng)作順序的CV4按照相同的方式進(jìn)行邏輯優(yōu)化。

5 實(shí)施效果

控制邏輯優(yōu)化后，經(jīng)過一段時(shí)間的觀察運(yùn)行，調(diào)門大幅度波動(dòng)的問題得到了明顯改善，如圖4所示，機(jī)組正常運(yùn)行中汽輪機(jī)高壓調(diào)門波動(dòng)現(xiàn)象得到控制，機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)定，機(jī)組升降負(fù)荷功能滿足要求，證明該方案是切實(shí)可行的。

6 結(jié)束語(yǔ)

該方案從根本上解決了機(jī)組升降負(fù)荷到順序閥控制方式下閥門重疊度處閥位波動(dòng)、負(fù)荷波動(dòng)等影響電網(wǎng)安全問題，也降低了EH油系統(tǒng)管路、調(diào)門機(jī)械彈簧等設(shè)備的因閥門波動(dòng)造成的應(yīng)力疲勞風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也改善了DEH的調(diào)節(jié)效果，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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