600MW 亚临界汽轮机高压调速汽门重叠度试验研究

刘中华

（天津蓝巢电力检修有限公司，天津 300380）

在国家节能减排要求后，集团公司为了提高竞争力，加大了节能降耗工作力度，定期对所属各厂经济经济性评价工作，由系统内专家对所属分子公司各发电厂生产情况进行设备评估，查找问题，2013 年，经评提出高调门流量特性重叠度偏低，提出3 号机组2、3 号高调门开度在40%时，4 号调门即开始开启，4 号调门开度40%时，1 号调门开启。估算阀门重叠度在40%左右。为了减少调门节流损失，对两台机组高调门进行了流量特性试验。

对采用喷嘴调节的汽轮机来说，一般都安装几只调速汽门，并规定了调速汽门一定的开启顺序，且让前一只调速汽门尚未全开时，后一只调速汽门就提前开启，这一提前开启量，就称为调速汽门的重叠度。速汽门重叠度的大小直接影响着配汽机构的静态特性，调速汽门重叠度选择不当，将会造成静态特性曲线局部不合理。如重叠度太小，使配汽机构特性曲线过于曲不是光滑和连续的，造成调节系统调整负荷时，负荷变化不均匀，使油动机升程变大，调速系统速度变动率增加，它将引起过分的动态超速。

如调速汽门重叠度太大不但会使节流损失增加，而且会使局部速度变动率变小，使静态特性曲线斜率变小，或出现水平段，造成负荷摆动或滑坡，这是不允许的。

汽轮机采用DEH 控制，DEH 系统提供阀门管理，阀门分为单阀/顺序阀两种运行方式。在单阀方式下，高调门保持相同开度，汽轮机全周进汽，有利于汽轮机本体均匀受力受热，但低负荷时节流严重，经济性差。

在顺序阀的方式下，高调门按照一定的顺序开启，如果调节阀门重叠度设置不合理，可能出现负荷突变和调节缓慢的问题，造成机组控制困难，影响了机组的安全性和变负荷能力，因此，机组的阀门流量特性合理优化对机组经济性有很大影响，需要试验确定调门重叠度是否合适。

1 试验方案

（1）测取单/多阀控制方式下，高调门行程和流量之间的特性曲线。

（2）根据测取的特性曲线参数，进行阀门流量特性计算。

2 试验参考标准

（1）《汽轮机调节控制系统试验导则》。

（2）《新华控制工程有限公司相关资料》。

3 试验数据获取

（1）读取XDPS 系统的历史数据。

（2）采集精度：≤1 秒/1 点。

4 系统配汽说明

机组单阀开启：1#+2#+3#+4#。

机组顺序阀开启：2#+3#-＞4#-＞1#。

5 试验条件

（1）机组必须维持额定主汽压力。考虑到现场实际工况，在额定主汽压力下会发生负荷超发现象，因此，根据现场工况，可以适当降低主汽压力定值。

（2）机组负荷能在阀门全开负荷到45%左右负荷范围之间变化。否则，只能做一段曲线不完整。

（3）主要测点变送器、测量通道合格。

（4）试验程序、调试安装符合试验要求（能去除阀门重叠度）。

6 试验方法

（1）蒸汽工况调整由锅炉控制系统完成。

（2）阀门运行工况由DEH 试验程序完成。DEH 在阀位控制方式下（退出遥控、MW、IMP 回路切除），改变给定值（即阀位指令），达到各试验工况的变化。

（3）压力、温度、给定值、流量、阀位、功率等参数采集，由DEH 完成。DEH 没有的点，如高压调门后压力、高排温度，由DCS 采集记录。一般情况下，DEH 收集的数据能够满足要求。

（4）试验用的管理曲线采用无重叠度（试验开始前在单阀状态下或阀门全开时关闭组态中第52 页的BLOCK 25：输出置为T。原曲线自动变为无重叠度）。

（5）DEH 逐点设定给定值，炉控调整汽压稳定后，DEH采集数据。

（6）为了防止阀门全开时超过机组允许负荷，主汽压可适当小于额定压力，但整个过程应保持基本不变，设定在15 ～16MPA。

7 试验过程

（1）试验准备：DEH 置阀位控制方式（切除遥控和MW、IMP 回路）；升负荷至4 个高调全开后，切至多阀（如原来就在多阀不用切），期间，在负荷不超发的前提下将汽压控制在高位（例如，16MPa）；检查DEH、DCS 历史数据采集正常，关闭组态中第52 页的BLOCK 25，输出置为T。

（2）多阀流量特性试验：整个试验期间，尽可能保持主汽压稳定；由阀门全开工况开始，目标值每次减5MW，减负荷速率为2MW/min，逐次减负荷到45%左右（如现场无法降到该点也可，但应做到尽量低的负荷即可），在每个试验点停留约半分钟；减到最低负荷后再回到阀门全开工况（中间不停留）。

（3）单阀流量特性试验：阀门全开后切至单阀，将组态中第52 页BLOCK 25 的输出置为F，然后，开放该功能块；由阀门全开工况开始，目标值每次减5MW，减负荷速率为2MW/min，逐次减负荷到最低点，在每个试验点停留约半分钟；

弗留格尔公式求取（用于在线计算）：把调节级后的高压缸所有级看成一个级组，利用弗留格尔公式，调节级压力、调节级温度，高压缸排气压力，主流流量之间的关系式

图1

图2

图4

式中，G1、G0代表变化后、前的主蒸汽流量；P01、P0代表变化后、前的调节级压力；Pg、Pg1代表变化后、前的高压缸排汽压力；T01、T0代表变化后、前的调节级温度。

（4）试验结束，恢复正常控制。

表2

8 整定计算及结果

8.1 修改单阀函数（表1）

表1

8.2 修改修正函数（表2）

8.3 试验及计算图形（图1、图2、图3、图4）

9 结语

通过单阀流量特性试验，阀门开度在30%，流量的通流能力达到90%，阀门开度在40%，阀门的流量通流能力到95%以上，基本上对阀门的流量影响比较微弱。通过阀门试验曲线看，4 号调门与1 号调门开度从40%到100%基本不到一秒的响应时间，对节流损失影响甚微。为了对机组负荷响应能力提高，综合考虑了阀门管理方式，校正了流量曲线，对流量特性进行了调整，对机组阀门的响应速度得以提高，另外，曲线调整后，阀门负荷响应平滑，降低了摆动频率，对机组的安全性有了较大的提高。