600MW汽輪機配汽優化中的閥序切換功能設計

【摘要】600MW機組原設計的配汽方式為引進日立的復合配汽方式，為提高機組部分負荷運行經濟性，將機組的配汽方式由復合配汽優化為順序閥方式運行，需要在機組運行過程中進行閥序切換……

【關鍵詞】復合配汽；順序閥；閥序切換；OVATION

【中圖分類號】TK269 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0059-02

東方汽輪機有限公司制造的600MW及以上汽輪機組原設計的配汽方式為引進日立的復合配汽方式，此配汽方式在額定負荷下的效率較高，但在部分負荷時，此配汽方式節流損失較大。為提高機組部分負荷運行經濟性，將機組的配汽方式由復合配汽優化為順序閥方式運行。在完成配汽優化數據計算后，需要對機組DEH邏輯進行修改，設計閥序切換程序，保證在機組正常運行中順利投入或切除新配汽方式。

1 改造前機組情況

筆者參與了銅川、蕪湖、鳳臺等數個電廠的閥序切換程序設計，并完成了在線試驗。本文以鳳臺電廠為例進行介紹。

淮浙煤電鳳臺電廠一期工程4×600MW機組采用東汽生產的N600-24.2/566/566型超臨界凝汽式汽輪機，DEH采用西屋OVATION系統。機組配汽曲線原設計為引進日立的復合配汽方式，原流量曲線示意圖如下：

該配汽方式在額定負荷下的效率較高，但在部分負荷時，此配汽方式節流損失較大，有必要對其配汽方式進行優化，達到節能降耗的目的。

經產品開發處研究，提出了機組的優化配汽方式：原來的復合配汽改為順序閥運行，由原來的“兩閥組”運行改為“三閥組”運行方式。新流量曲線示意圖如下：

由于新的流量曲線目前僅在一定負荷區間使用效果較好，故必須在機組運行后進行在線的閥序切換過程，為確保機組的安全運行，我們進行了閥序切換功能設計。

2 設計原則

（1）保留機組原配汽曲線，在機組沖轉時使用。

（2）在操作員站畫面上設計—個兩種流量曲線控制的切換按鈕。將原來曲線的控制方式稱為混合閥方式，將新曲線的控制方式稱為順序閥方式。由操作人員根據實際情況進行選擇。從混合閥方式切換到順序閥方式時，在DEH控制邏輯中限制一定的條件，如：要求負荷必須達到一定負荷。同時，允許操作人員可以在并網后從順序閥方式又再次切回到混合閥方式。

（3）為了保證在兩種不同的配汽方式之間進行切換時對負荷的擾動盡量小，我們需對切換過程的時間進行控制。

（4）在順序閥方式下，為了避免在使用新的流量曲線過程出現超壓現象，在邏輯中考慮用調節級壓力作為監視保護，當調節級壓力超過限制值時，自動將順序閥方式切換到混合閥控制方式，切換過程仍需進行時間控制。

3 控制邏輯設計方案

（1）混合閥/順序閥控制方式選擇

設計兩種閥序方式互相切換的必要條件，其中混合閥曲線切換到順序閥曲線允許條件為：

①機組并網。

②閥門活動試驗未進行。

③負荷反饋控制回路未切除；切除CCS協調，切除一次調頻。

④在機組并網并投入混合閥的情況下，負荷高于定值。

上述條件限制主要是為了盡量減少切換過程中的擾動，同時投入負荷反饋控制，利于保證切換中負荷的穩定。

同時設計了強制切除順序閥曲線到混合閥曲線的情況：

①機組已跳閘。

②調節級壓力高于限制值。

上述條件保證了機組跳機后重新沖轉不會保持順序閥模式，會切換回混合閥方式進行沖轉。同時加入調節級壓力限制，避免在使用新的流量曲線過程中出現超壓現象。

（2）閥門流量曲線切換過程設計

該部分為整個設計中最復雜的地方，采用系數切換完成流量曲線的切換，主要由以下兩個模塊組成：

A.系數切換模塊

設計順序閥系數與混合閥系數，通過乘法器作用于兩套流量曲線的輸出口。切換開始后，兩個系數按設定速率同步反向轉換，轉換區間限制在0～1區間內。當兩個系數分別到達區間最大值或最小值時，切換結束。

B.切換暫停模塊

有必要設計切換暫停模塊，保證在波動過大或極端故障情況下，切換過程暫停，通過控制系統的閉環調節功能，回到穩定的狀態。

①切換過程中，投入功率回路的情況下，如實際負荷與目標負荷偏差超過允許值，則切換暫停，待實際負荷與目標負荷偏差小于定值并短暫延時后，切換繼續進行。

②切換過程中，如出現控制器故障，則切換暫停，待正常后繼續進行。

（3）閥門活動試驗設計

機組切換到順序閥模式下運行后，出現CV2、CV4兩閥全開的工況較多，機組原來混合閥模式下對CV進行全行程活動試驗的方式對負荷影響很大，因此有必要設計新的活動試驗方式。

為此，針對長期全開狀態的兩個CV，設計了松動試驗邏輯：在順序閥模式下，且CV2、CV4處于全開狀態，可分別對兩閥進行松動試驗，閥門從全開位向下關到90%位置即成功，隨后恢復正常控制。

（4）輔助設計

①DEH操作員站畫面設計，增加切換按紐及狀態反饋以及切換時間顯示等，使人機界面符合用戶操作習慣。

②在DCS方進行與新配汽方式對應的機組滑壓運行曲線修改。

4 實際投運情況

鳳臺電廠兩臺600MW機組在進行組態修改后，于今年4月進行了啟動。通過靜態仿真測試后，制定了動態試驗方案，選取了350MW、400MW、450MW、500MW、600MW等負荷點進行在線切換。切換過程中除了監視負荷波動情況外，還需監測下列測點有無異常：

試驗結果，各負荷點切換時波動都控制在可接受范圍內，其中400MW附近切換時趨勢圖如下：

5 結論

通過鳳臺、銅川、蕪湖等數個電廠的投入使用，閥序切換程序實踐證明達到設計功能，能夠保證流量曲線切換過程中的負荷穩定，保障機組的安全運行。

配合主機進行600MW汽輪機配汽優化，提高機組工作效率，降低機組的熱耗，不失為大型火電機組節能降耗研發工作中的一次有益探索。

參考文獻

[1]《銅川電廠閥序切換試驗方案》，劉曉燕、李斌等編寫，2010.7

[2]《蕪湖配汽優化報告》，譚銳、劉曉燕、李斌，2010.5