降低張家口發電廠5號機組調門擺動次數

（大唐國際張家口發電廠，河北 張家口 075133）

摘 要：汽輪機調門是汽輪機調速及安全運行的重要設備，其調節品質的好壞直接影響到汽輪機轉速及機組負荷控制的穩定性，同時對于機組的安全性也至關重要。從張家口發電廠5號機組一月份到三月份數據我們發現調門擺動每月大于六次，嚴重影響機組安全，由此而產生的次生問題更是不可預見。本文介紹了降低5號機組調門擺動次數的實施方案，提出了具體的對策和建議，對今后汽輪發電機安全穩定運行具有借鑒意義。

關鍵詞：降低;調門;擺動

1 機組概況

張家口發電廠5號機組為300MW供熱機組，鍋爐是由東方鍋爐廠生產的DG1025/18.2-Ⅱ4型亞臨界、中間再熱、自然循環、全懸吊、平衡通風、燃煤汽包爐。汽輪機是由東方汽輪機廠生產的亞臨界中間再熱兩缸兩排汽凝汽式汽輪機。該型號的汽輪機的高壓進汽部分由兩臺主汽門（TV1-2）和四臺（GV1-4）調速汽門組成，設計有單閥和順閥兩種運行方式，由于順閥與單閥相比具有較小的節流損失，可顯著提高汽輪機效率，因此當前都盡可能采用順閥的運行方式。汽輪機控制系統采用美國Bailey集團ETSI公司的高壓抗燃油數字電液控制系統（簡稱DEH），控制汽輪發電機組的轉速與功率，接受CCS的指令完成機電爐的協調控制。

2 問題提出

從5號機組一月份到三月份數據我們發現調門擺動每月大于六次，嚴重影響機組安全，由此而產生的次生問題更是不可預見。因此對4月份的數據進行了收集，發現調門擺動時常發生，如果不采取措施，這種震動會持續發生，造成機組負荷、門體和EH油壓同步波動，更嚴重的是震動造成高壓調門彈簧疲勞，發生斷裂。

高壓調門彈簧斷裂對汽輪機控制會發生嚴重影響，在甩負荷時、機組跳閘或異常情況時，高壓調門靠彈簧力迅速關閉，彈簧失效或者斷裂會增大調速系統動作時間，嚴重時造成汽輪機超速。因此需對調門擺動原因進行分析，并采取措施防止再次發生。

3 調門擺動原因分析

3.1 調門運行在拐點附近

當機組一、二次調頻以及電網AGC指令的調頻功能投入后，機組的電負荷指令不再是一個穩定的值，DEH接收到的設定點也不再保持穩定，而是經常性的在小范圍內波動。隨著供熱負荷增大和熱負荷調整范圍的增大，使得同樣電負荷情況下對應的閥門總開度不再相同，經常發生變化。經過多次觀察記錄，調門到達65.8%-66.6%時調門擺動開始，此時正處于CV1，CV2打開（開度42%附近），CV3處于剛剛開啟（開度在5%附近），只要進行正確的調整，這種工況可以有效避開。

3.2 煤質突變，機組超壓

2014年張電需要完成240萬噸褐煤摻燒任務，配煤摻燒已經取得了巨大進步，進入煤倉的混合煤的發熱量基本穩定，但由于種種因素，仍然會出現負荷穩定煤量突變的現象。主控人員無法控制配煤摻燒。

3.3 負荷快速升降，機組超壓

電網兩個細則考核日趨嚴格，5號機組投入BLR模式，要求較好的跟隨電網調峰，由于當前負荷變動率設置12MW/min，在某些工況下，機組負荷快速跟隨漲到目標指令后，又快速降負荷，由于汽包鍋爐有較大的滯后性，必然造成機前壓力偏高，當超出一定范圍時汽輪機進入調節級最危險工況。采取人為干預措施，同時聯系熱工人員修改負荷變動率，可以避免調門擺動。

3.4 值班員因素

值班人員正確認識調門擺動問題，在運行中加以重視，當前大部分值班員都認識到了這個問題，班組長在日常工作中給予提示。

4 實施對策

4.1 避開調門在拐點附近運行

由機組滑壓曲線及150MW機前壓力與調門開度對比表可以看出，機組有功150MW時對應的壓力是10.4Mp，而此對應的調門開度為66.6%，已經進入易擺動區域，此時調門極易發生擺動并發散。機組高調門的原進汽規律存在一些不合理之處，尤其是在重疊區域附近，不僅#4高調門在85%的閥位時存在擺動的問題;當機組運行至62%左右閥位時，綜合閥位指令的小幅變化也會導致#1和#2高調門出現大幅擺動問題。

基于這種情況可采取以下兩種措施：

（1）保持150MW負荷不變，將機前壓力設定為10.2Mp。可以得出此時調門開度由66.6%開大到67.0%，有效的避開了調門的擺動區域。

（2）保持機前壓力10.4Mp不變，將機組負荷調整到155MW。可以得出此時調門開度由66.6%開大到67.0%，有效的避開了調門的擺動區域。

（3）通過對機組進行變工況計算以及實際的閥門流量特性的重新辨識，設計出了機組新的高調門進汽規律，新設計的順序閥規律，不僅解決了在重疊區域先開啟的閥門的開啟過陡問題，還解決了原規律的線性度差的問題。并且，根據現場運行數據中的軸系穩定性問題，對開啟順序也做了一些優化調整。優化后當機組在順序閥方式下運行時，汽輪機的綜合閥位（85%左右）處于高調門的第三個閥與第四閥重疊區域附近時，不存在高調門的大幅擺動問題;高調門GV4最大擺動幅度僅為±1%左右。并且，調門的擺動還會對主汽壓的擺動以及負荷的擺動的影響也較小，機組基本處于的安全穩定運行狀態;對主汽壓基本無擾動了，而對負荷的擾動也較大，最大負荷擾動僅為±1MW左右。因此，通過對機組的運行優化，達到了解決閥門擺動的問題。

4.2 負荷快速升降，機組超壓

機組升降負荷是運行人員最經常性的操作，但是汽包爐有很大的慣性，因此不容易滿足汽輪機快速響應負荷的要求，特別是負荷指令大幅波動時，機組超壓現象極其普遍。當前5號機組負荷變動率設定為12MW/min，我們已經與相關部門取得聯系。熱工人員將其改為4MW/min，大大緩解了運行人員的壓力。在外界負荷不變的情況下，汽壓的穩定主要取決于鍋爐燃燒的穩定，因此防止機組超壓應從穩定燃燒入手，針對這些情況可以采取如下對策

（1）值班期間注意跟蹤負荷曲線變化，加強對主蒸汽流量、過熱蒸汽壓力、汽包壓力、機組負荷、給煤量、氧量等參數的監視與分析。在機組壓力及機組負荷發生變化時，首先分析這種變化是來自內擾（燃燒工況改變）還是外擾（負荷波動），避免盲目操作，達成穩定調整汽壓的目的。

（2）在鍋爐滿負荷工況運行期間，在嚴格監視和控制過熱汽壓力的同事，還應注意汽包壓力的變化，防止機組超壓。

（3）加強對爐膛燃燒的檢查和調整，注意風量和煤粉量的匹配，盡可能完全燃燒。

（4）當煤質變化影響過熱器壓力波動較大時，應注意加強燃燒調整以及燃料自動的監視，避免給煤機指令突然增大導致超壓。

（5）在AGC投入運行的狀態下，如發生大幅度的負荷變化，監盤人員應認真監視和調整相關參數，必要時請示值長降低壓力設定值或退出AGC進行調整，待穩定后再恢復正常。當出現調節系統故障時，及時切手動人為干預調整，控制機組不超壓。

（6）注意檢查爐底水封及關斷門是否嚴密，撈渣機水位是否正常，防止爐底大量漏入冷風。打焦時監盤人員應加強風量和燃燒的調整，防止超溫超壓。

（7）機組降負荷時手動減煤，超減煤量，盡快降低鍋爐的蒸發量，在實施中取得了良好的效果

（8）機組降負荷過程中如果超壓嚴重，手動開大調門，卸掉一部分機前壓力，待機前壓力緩解后再跟隨負荷指令。

5 結論

經過5號機組人員的努力，在6月份實施對策后，6月份到12月份6個月時間里未發生調門擺動現象，達到了預訂目標，取得了明顯的效果。加強人員培訓，讓值班員有意識的控制機組潛在風險，提高值班員的現場技能。目前，國內參與調峰和一次調頻的汽輪機組，不少在全程調頻和順序閥方式時都出現過高調擺動現象。因此，希望此文能起到拋磚引玉的作用，以此共同研討出更好措施，消除一次調頻功能給機組帶來的安全隱患。這對于各種類型機組，無論是亞臨界還是超臨界以及超超臨界機組，在機組參與電網的調峰和調頻任務而投運順序閥運行方式時，都可以借鑒以上的優化策略。在以后的工作中，我們將把此理論方法運用到處理其他問題當中去。

參考文獻：

[1]DEH-ⅢA控制系統手冊[M] .上海新華控制工程公司，2000.

[2]翦天聰.汽輪機原理[M].北京：水利電力出版社，1985.

[3]吳季蘭.汽輪機設備及系統[M].北京：中國電力出版社，1998.

[4]王俊杰.檢測技術及儀表[M].武漢：武漢理工大學出版社，2002.

作者簡介：劉松（1988-），男，河北保定人，本科，大唐國際張家口發電廠塔山分廠發電部，助理工程師。