汽轮机高压调节门摆动原因分析及解决方案

2016-04-09王永杰新疆天山奇台能源有限责任公司新疆昌吉831800

电力安全技术 2016年2期

王永杰(新疆天山奇台能源有限责任公司，新疆昌吉 831800)

汽轮机高压调节门摆动原因分析及解决方案

王永杰
(新疆天山奇台能源有限责任公司，新疆昌吉 831800)

〔摘要〕汽轮机高压调节门是汽轮机调速及安全运行的重要设备，其调节品质的好坏直接影响汽轮机转速及机组负荷控制的稳定性，同时对于机组的安全性也至关重要。介绍了某发电厂机组的概况及故障情况，对该机组汽轮机在特定工况下存在的高压调节门严重摆动的原因进行了分析，并给出了相应的解决方案。

〔关键词〕汽轮机；高压调节门；阀门曲线；摆动

1 机组概况

某发电厂7，8号机组为同一型号的国产300 MW亚临界机组，汽轮机为中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式湿冷汽轮机。该型号汽轮机的高压进汽部分由2台主汽门和4台调速汽门组成，设计有单阀和顺序阀2种运行方式。由于顺序阀运行方式与单阀运行方式相比节流损失较小，可显著提高汽轮机效率，因此该厂在正常运行时一般均采用顺序阀运行方式。机组控制系统DCS采用北京国电智深公司生产的EDPF-NT系统。DEH系统采用西屋公司生产的OVITION系统，DEH系统通过硬线信号接收DCS汽机主控制器给出的设定值，并将其转换成每个高压调节门对应的开度指令，来控制汽轮机运行。

2 故障情况

该发电厂7，8号机组自2007，2008年相继投产运行以来，投入顺序阀运行方式控制，汽轮机所有调节门控制基本平稳，偶尔因伺服阀卡涩和零漂等原因出现一些异常，也都能查明原因并及时进行处理。但是在2012年7号机组进行大修之后，3，4号高压调节门出现了从59．27 %-100 %的大幅摆动现象。当DEH的阀门总指令在顺序阀相邻2个阀门的交叉点上小范围波动时，这种摆动会持续发生，造成机组负荷、门体和EH油压同步波动，影响机组的安全稳定运行。

汽轮机高压调节门作为汽轮机重要的调节机构，其可靠性对机组的安全运行尤为重要。高压调节门机械弹簧在运行中如因频繁摆动而断裂，会对汽轮机控制产生不堪设想的后果。在机组发生甩负荷、跳闸或其他异常情况时，高压调节门要靠弹簧力快速关闭，而机械弹簧失效则会增大调速系统的动作时间，严重时甚至会造成汽轮机超速，危害十分严重。因此，需对高压调节门摆动原因进行分析并采取措施，从根本上防止此类现象的发生。

3 原因分析

机组正常运行时，DEH系统投入遥控控制方式，接受由DCS汽机主控制器给出的负荷设定点，再叠加上一次调频产生的负荷偏差，经负荷流量曲线转换为总的流量指令。总流量指令根据顺序阀运行方式开启顺序的需要，经函数转换成每个高压调节门的流量指令，再由高压调节门特性曲线变换为对应于每个高压调节门的开度指令，来控制高压调节门的动作。

机组运行初期，因高压调节门与其特性函数吻合，而且大部分时间均运行在汽机跟随的方式下，汽机主控调节主汽压力，主汽压力调节品质好，压力稳定。因此，DEH系统形成的高压调节门总指令很稳定，分配到每个高压调节门的开度指令在负荷相同的情况下也几乎没有变化，机组经常运行的几个负荷点很少落在顺序阀控制中2个相邻阀门阀位－流量曲线的交叉点上。

随着机组的长时间运行，在机组A级检修后，高压调节门的特性与原定的阀位－流量曲线之间逐渐不完全吻合。而且各种运行方式的交替切换，机组一次调频及AGC的投入运行，也导致机组的电负荷指令不再是一个稳定的值，DEH接收到的设定点不再保持稳定，而是经常性地在小范围内波动。这使得同样电负荷情况下对应的高压调节门总开度不再相同，而是经常性地发生变化。由于汽轮机的4个高压调节门在顺序阀运行方式时，GV3和GV4启闭同步，其他阀门按照GV1，GV2的顺序参与调节，每2个阀门间存在交叉重叠，这样就会有阀门切换交叉点。如果高压调节门阀位－流量曲线配合得不好，则会产生交叉点高压调节门的摆动。

该厂7号机组3，4号高压调节门特性分段函数数据如表1所示。

表1　GV3，GV4高压调节门特性分段函数数据 %

分析表1可知，当机组在汽机跟随方式下运行时，3，4号高压调节门流量指令在96．1 %时是一个临界点，当流量指令大于96．1 %时，3，4号高压调节门开度立即从59．27 %升至100 %，出现较大的摆动。同时3，4号高压调门切换到1号高压调节门的交叉点也刚好落在此区域内。如果机组负荷点在此临界点往复时，3，4号高压调节门就会同时出现从59．27 %到100 %的大幅摆动现象。

4 解决方案

从以上分析可以看出，要解决3，4号高压调节门在临界点的往复摆动，根本的出发点是使3，4号高压调节门迅速跨过临界点或减小其阀位－流量曲线陡度，避免交叉点落在阀门曲线的最陡立区域，以减少其波动次数和波动幅度。要使3，4号高压调节门迅速跨过临界点，可通过提高汽轮机调速级压力、改变当前负荷设定值或将顺序阀运行方式切为单阀运行方式来解决；但要从根本上解决问题，则需要修改3，4号高压调节门的阀位－流量曲线，减缓曲线陡度。经过对比现场实际运行曲线，将原来3，4号高压调节门特性分段曲线函数进行了修正，修正后的数据如表2所示。