火电机组 DEH 系统顺阀曲线优化

刘彦平

大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂 河北省张家口市 075133

摘要：为降低机组能耗，提高机组效率，本文针对某火电1号机组的单顺阀切换及实际运行工况进行分析，通过试验确定最佳的阀门曲线，进而进行参数优化。彻底解决机组负荷在500MW以上，机前压力波动大，调节品质不佳等问题。

关键词：DEH；顺阀；优化

1 概述

某火电1号机汽轮机本体由哈尔滨汽轮机厂设计制造，为亚临界参数、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、反动式、直接空冷凝汽式汽轮机。汽轮机电液调节系统DEH集成在DCS系统中的DROP41、42控制器中。电子设备采用了上海西屋控制系统有限公司的OVATION系统，液压系统采用了高压抗燃油EH装置。正常运行时每台机组由4个高压调节汽门和4个中压调节汽门实现汽轮机的进汽控制。

2 现存问题分析及解决方案

2.1 存在问题

某火电1号机组自168小时后一直在单阀方式下运行，按哈汽的启动说明书，应在半年后具备投顺序阀方式。比较而言，单阀方式下运行时，节流损失较大，机组能耗较高。顺阀方式下运行时，节流损失较小，机组热效率相应提高。而1号机组在投入顺阀运行时，负荷在500MW以上时机前压力波动大，调节品质不佳。不能达到两个细则对于机组稳定性、准确性、快速性的要求。

2.2 原因分析

某火电1号机组配汽图如下：

图1 某火电1号机组配汽图

当机组在单阀方式下运行时，蒸汽通过高压调节阀和喷嘴室，在360℃全周进入调节级动叶，调节级叶片受热均匀，有效地改善了调节级叶片的应力分配，使机组可以较快改变负荷；但由于所有调节阀均部分开启，节流损失较大。

机组在顺序阀方式下运行，调节阀按照哈汽厂预先设定的次序1、3—4—2逐个开启和关闭，在一个调节阀完全开启之前，另外的调节阀保持关闭状态，蒸汽以部分进汽的形式通过调节阀和喷嘴室，节流损失大大减小，机组运行的热经济性得以明显改善，但同时对叶片存在产生冲击，容易形成部分应力区，机组负荷改变速度受到限制。

机组存在的问题是，汽机阀门流量特性曲线没有找到一个较好的平衡点，在负荷频繁变化的情况下调门的开度变化对负荷的影响相没有达到快速性的要求，相对滞后，同时在高负荷段机前压力波动大，导致调节品质差，不能达到要求。

2.3 解决方案

2.3.1 试验准备及依据

由于机组正常运行时中压调节汽门已经开展，高压调节汽门的节流现象是造成高压缸效率偏低的一个主要原因，通过计算高压调节汽门的节流量，修改机组的顺阀曲线，减小阀门重叠度，降低节流损失，是目前提高机组效率的第一项工作，而且是不需要投入设备改造费用的最经济的手段之一。

当机组达到额定压力和温度时，在保证机前压力和温度稳定不变的情况下做高压调节汽门的节流试验，主要完成以下目的：

1、做出单阀方式下四个高调门的开度与蒸汽流量的特性曲线。

2、做出顺阀方式下四个高调门的开度与蒸汽流量的特性曲线。

3、通过试验，找出单/顺序阀切换的最佳切换点，保证机组安全。

单/顺序阀切换的理论依据为DEH的算法如下算法，即 Z=a f(X1)+ b f（X2）。其中Z调节阀的阀位给定，％； a单阀系数，0～1之间的小数； f(X1)—单阀配汽曲线，%； b—顺序阀系数，0～1之间的小数； f（X2）顺序阀配汽曲线，％．

a，b之间满足的关系为a＋b＝1，由式中可以看出，当a＝1，b＝0时，调节阀的阀位给定Z取决于f(X1)，此时，汽轮机为单阀方式运行；当a＝0，b＝1时，调节阀的阀位给定Z取决于f（X2），此时，汽轮机为顺序阀方式运行．因此，当需要由单阀方式转换为顺序阀方式运行时，只需将单阀系数a慢慢由1变到零，由于a，b之间具有a＋b＝1的关系，故顺序阀系数b也以同样的速度由零变到1；同样，当需要由顺序阀方式转换为单阀方式运行时，只需将顺序阀系数b慢慢由1变到零，由于a，b之间具有a＋b＝1的关系，故单阀系数a也以同样的速度由零变到1．在这个转换过程中，有的阀门开大，有的阀门关小．如果开大阀门所增加的流量刚好与关小阀门所减少的流量相等时，则转换过程中流量没有变化，汽机负荷与锅炉主汽压力均不会发生扰动。

2.3.2 试验条件

1、测点(阀门指令、流量指令、阀位开度、调节级压力、主汽压力、实际负荷) 变送器、测量通道无故障。

2、历史数据站工作正常,能完成对主汽压力、调节级压力、流量指令、阀位指令、功率等参数的采集。

3 、为防止炉膛灭火跳汽机需解除ETS 中MFT跳机信号。

4 、机组运行稳定，无严重影响机组运行安全的隐患。

5 、磨煤机能在稳燃负荷至额定负荷间正常启停。

6 、确认机组的稳燃负荷值。

7、机组背压维持不变（稳定）。

2.3.3 顺阀试验步骤

1、查看四个高调门是否恢复到全开。全开后进行单顺阀切换（不要满负荷切阀先切然后再升负荷）。并让功率达到额定功率,此时的主汽压应和单阀四门全开额定功率下的主汽压力值一样。

1. 1. 1. DEH切手动，四个高调门中GV4、GV2的两个调门进一步切手动。

      2. 维持主汽压不变,手动强制关闭GV2,减负荷(减负荷率要比较小)，直至该调门全关。每2MW 停留查看主汽压是否不变,记录调节级压力。如果主汽压改变,维持当前功率,调节主汽压至额定功率四门全开时的主汽压压力值。

      3. 维持主汽压不变,手动强制关闭第三个顺序开启的调门(GV4),减负荷(减负荷率要比较小)，直至全关。每2MW 停留查看主汽压是否不变,记录调节级压力。如果主汽压改变,维持当前功率,调节主汽压至额定功率四门全开时的主汽压压力值。

      4. 维持主汽压不变,通过改变综合阀位指令手动减负荷(减负荷率要比较小)，直至稳燃负荷（50%负荷）。每2MW 停留查看主汽压是否不变,记录调节级压力。如果主汽压改变,维持当前功率,调节主汽压至额定功率四门全开时的主汽压压力值。

      5. 减负荷过程中要注意在三阀全开和两阀全开时也要停留下来检查主汽压值是否维持没变。功率降到稳燃负荷时停留检查主汽压是否维持不变。若主汽压不变则试验结束。

      6. 通过阀门流量特性分配函数检查，解除强制的调门指令（何时解除根据试验情况）。投入功率回路，升负荷直至协调控制系统正常投入。

      7. 整个阀门流量特性试验结束,恢复炉跳机大联锁。

2.4 试验结果

1. 1. 8. 原机组流量特性：

1. 1. 9. 实测整定计算流量特性：

         CV1/3试验数据特性			CV4试验数据特性			CV2试验数据特性
         综合指令	阀位指令		综合指令	阀位指令		综合指令	阀位指令
         62.00	100.00		84.00	100.00		97.00	100.00
         60.66	83.20		81.71	53.76		93.86	46.85
         59.56	64.60		80.11	40.77		92.70	36.89
         58.66	55.20		78.40	34.70		91.60	31.89
         57.36	49.48		74.96	27.71		89.31	23.92
         53.97	41.73		71.35	21.86		85.84	14.82
         50.67	36.45		67.95	17.71		83.84	9.88
         28.60	18.51		62.91	9.79		82.31	6.89
         13.73	9.25		56.77	0.00		80.92	0.00
         0.00	0.00

      10. 整定前后流量特性对比

图2 调门顺阀特性整定前后

2.4 实施效果

逻辑修改完毕后，通过观察机组响应AGC负荷响应情况来看，之前问题得到了非常好的解决，改善了负荷响应速率慢，消除了主汽压力波动大等问题。

图3 优化后机组负荷及主汽压力响应曲线

3 结语

通过试验，修改阀门特性曲线等方法，减少了调门的节流损失，使机组DEH调节品质改善，降低了机组的能耗，提高了机组热效率。同时提高了整个机组的自动化控制品质，保证了AGC投入时系统响应的稳定性、准确性、快速性。

参 考 文 献：

[1]叶惟辛，严行建等，热工自动化600MW火电机组培训教材，中国电力出版社，2000,（9）

[2]朱北恒，火电厂热工自动化系统实验，中国电力出版社，2006，（10）

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