200MW機組DEH閥門流量特性試驗及優化

朱立軍

摘 要： 汽輪機閥門流量特性與實際流量特性不符，會影響機組負荷控制精度和一次調頻能力。以大唐長春第二熱電有限責任公司200MW機組為例，分別就單閥控制方式和順序閥控制方式下對閥門流量進行試驗，并對試驗數據進行分析和優化。優化后的閥門流量特性曲線獲得了較好的連續性和線性度，提高了機組負荷控制精度及一次調頻合格率。

關鍵詞： 流量特性；單閥；多閥；重疊度

1前言

大唐長春熱電發展有限公司6號機組汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司生產的亞臨界、單軸、一次中間再熱、凝汽式汽輪機，配置有四個高壓調門（GV）。DCS系統和DEH控制系統均采用上海新華控制工程有限公司的XDPS-400控制系統。

2 DEH負荷控制原理

DEH控制系統根據機組負荷要求，計算出與當時主汽參數相對應的流量值，經過高低負荷限制，輸出到閥門管理程序，通過閥門管理程序換算成與之對應的閥門開度。單閥運行時，汽輪機總的流量信號平均加到各個高壓調節門上；順序閥控制時，流入汽輪機的蒸汽流量是各閥門流量的總和，它將按順序依次加到GV1-GV4上，各閥門按順序啟閉，相鄰的兩個閥門在開啟時有一定的重疊度。通常認為當閥門前后的壓力比P2/P1=0.95～0.98時，閥門就算全開。重疊度的選取要經過方案比較，一般以前一閥門開至閥門前、后的壓力比P2/P1=0.85～0.90時，后一閥就開始開啟為合適，而閥門流量特性曲線就是流量與閥門開度轉換的函數。

3 閥門流量特性曲線整定必要性

6號機組自2010年投產以來，由于機組長時間的連續運行，高溫高壓蒸汽對各高壓調速汽門通流部分產生持續沖刷，從而導致汽輪機閥門函數曲線不能像出廠前與閥門特性完全匹配，另外停機過程或進行打閘試驗時高壓調速汽門的快速關閉也會對閥芯的節流部件造成一定程度的撞擊，都將影響閥門的流量特 性，因此有必要通過試驗分析、修正、優化閥門函數，在滿足汽輪機安全穩定運行的前提下，達到提高機組的運行經濟效率。

2016年9月9日，國網吉林省電力有限公司電力調度控制中心和吉林省電力科學研究院有限公司共同組織技術人員對6號機組進行一次調頻性能測試工作。2016年10月15日，吉林省電力科學研究院將6號機組一次調頻的試驗報告的電子版傳回公司，根據試驗報告的結論，6號機組運行在閥控方式、功控方式和協調控制方式下，不能夠保證一次調頻《火力發電機組一次調頻試驗導則》（Q/GDW669-2011）的要求。需要對6號機組的DEH系統閥門流量特性進行優化試驗。

4 流量特性曲線的整定

2014年6月，在6號機組大修期間，進行了閥門流量特性試驗，通過試驗數據修改了原閥門流量特性曲線。

4.1 試驗步驟

（1）試驗過程中撤除AGC、CCS遙控方式。

（2）DEH在閥位控制方式下（MW、IMP回路切除），由操作員改變閥位指令目標值達到各試驗工況的變化。

（3）鍋爐在整個試驗過程中須維持一個恒定的主蒸汽壓力，這個壓力就是試驗開始時閥門全開且負荷不超發的主汽壓力。

（4）DEH逐點給定閥位，爐控調整汽壓穩定后，DEH采集數據。

（6）試驗順序：閥門全開→單閥降程試驗→（閥門全開后）閥切換→順序閥降程試驗→閥門全開→DEH恢復。從閥門全開工況開始到最低點，而后全開后閥切換，由全開工況再到最低點，再次全開后切回單閥。

（7）恢復試驗前DEH組態。

5 試驗數據分析

長春二熱6號機組采用上海新華控制工程有限公司的XDPS-400控制系統

5.1 單閥控制方式下閥門流量特性試驗數據分析

單閥控制方式下閥門流量特性試驗數據經整理后如表1所示

由表1可以看出，計算得出的閥門實際流量與閥門流量指令之間存在偏差，差值在-10.89%～-0.18%之間變化，影響了機組控制的穩定性。這說明目前的類單閥控制方式下閥門流量特性曲線與實際情況不吻合，需要進行優化。

由于試驗中GV1～GV4指令下降到31.505%時機組已經到最低穩燃負荷，故僅對GV1～GV4指令在31.505%及以上的閥門流量特性進行優化。根據試驗數據，經過合理簡化計算，保留原有的預啟開度，擬合出與實際情況較吻合的單閥控制方式下新閥門流量特性函數如表2所示，新閥門特性曲線圖與原閥門特性曲線圖的對比如圖1所示。

5.2 順序閥控制方式下閥門流量特性試驗數據分析

順序閥控制方式下閥門流量特性試驗數據經整理后如表3所示

由表3可以看出，計算得出的閥門實際流量與閥門流量指令之間存在偏差，影響了機組控制的穩定性。這說明目前的類順序閥控制方式下閥門流量特性曲線與實際情況不吻合，需要進行優化。

由于試驗中GV1～GV4指令下降到41.5%時機組已經到最低穩燃負荷，在順序閥控制方式中，當閥門流量指令為87%時，GV4閥門指令為0%，當閥門流量指令為67%時，GV3閥門指令為0%。故對閥門流量指令35.5%及以上的閥門流量特性進行優化。根據試驗數據，經過合理簡化計算，保留原有的預啟開度，擬合出與實際情況較吻合的順序閥控制方式下新閥門流量特性函數如表4所示。

6 結論

該通過表1、表2繪制了修正前后的流量特性曲線，并且對機組進行一次調頻測試試驗，通過單閥曲線和順閥曲線都發生了一定的變化，在相同的負荷指令下，單閥控制方式時閥門開度較整定前小3%～4%，順閥控制方式時GV1、GV2開度相對增大且曲線變得平緩些，GV3、GV4的開度變化較大，且重疊度變小了。在協調控制方面，經過機組運行后的自動調試，DEH的實際負荷響應較以前明顯提高，達到了協調控制的要求。

參考文獻

[1]汽輪機數字式電液調節系統 [M] 肖曾弘，徐豐 中國電力出版社，2003

[2]王文寬 汽輪機控制系統中閥門重疊度的研究 [J] 汽輪機技術，2008，55（2）：156～158