EH油系统管路振动制约一次调频功能的解决方案

冯新江

(辽宁大唐国际葫芦岛热电有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125003)

某火电厂自投产运行以来，在高压调节阀动作时，EH油系统管路存在高频率、大幅度振动问题。为确保机组安全稳定运行，除常规调峰外，机组运行力求稳定，因此一次调频控制功能设置较为保守。一次调频是火电机组汽轮机调速系统根据电网频率变化自动调节阀门开度，利用锅炉蓄能改变机组功率以适应电网频率变化，其响应时间约为几秒[1]。一次调频具有动作快、反应及时、能自动恢复的特点，有利于减小电网频率波动，提高电网的稳定性[2-3]。因其动作汽轮机高压调节阀较为快速，所以在电网频率波动较为频繁时，对EH油系统管路振动有加剧作用，给机组安全、稳定运行带来一定隐患。

为提高电网供电品质，各网、省公司已加大力度推进各发电机组完善一次调频功能，以提高电网运行的稳定性，减少电网频率波动，增强电网抗事故能力[4]。辽宁电网已具备一套科学、成熟的系统，通过对一次调频功能的投运率以及对响应指标的综合评价，实现了对在网机组一次调频控制功能的管理与考核[5]。

本文针对机组安全与电网考核之间的矛盾进行分析，提出解决方案，并通过生产运行的实际考验，得到了理想效果。

1 存在问题

某火电厂汽轮机为东方电气集团东方汽轮机有限公司生产的超临界、单轴、一次中间再热、双缸双排汽、抽汽凝汽式汽轮机。自机组投产运行以来，其EH油系统管路存在高频率、大幅度振动问题。

管路布置、阀体振动、EH油系统自身振动、伺服阀故障、卸荷阀故障、管卡松动或布置不当是导致EH油系统管路振动的主要原因[6]。在机组检修过程中，已经排除阀体振动、EH油系统自身振动、伺服阀故障、卸荷阀故障、管卡松动的因素，是否是管路或管卡布置不当导致振动尚未得到确认。在此情况下，该火电厂的一次调频功能受到影响。排除机械原因造成振动的情况下，在系统原因尚未确认期间，为确保机组安全、稳定运行，提高一次调频动作品质，同时兼顾振动问题不会恶化，是现今工作的重点。

考虑到振动问题与系统油压波动有关，而油压波动与高压调节阀摆动有一定关系。根据经验，引起高压调节阀摆动原因为LVDT组件连接件受损，高压调节阀存在空行程，热工控制信号故障，一次调频及功率回路投入引起高压调节阀振动，伺服阀故障[7]。在排除LVDT组件连接件受损、热工控制信号故障、伺服阀故障这3点硬件因素的条件下，高压调节阀存在空行程与一次调频及功率回路投入引起高压调节阀振动是本次解决方案的设计重点。

2 解决方案

由于机组在顺序阀方式下长期运行，当机组运行在GV3与GV4重叠区域时，EH油系统管路振动更剧烈，特别是一次调频动作时，对机组造成的安全隐患最严重[8]。结合现场反馈信息分析，EH油系统管路振动与阀门的动作频率、幅度有关，而一次调频功能作为并网发电机组，为维护电力系统安全、稳定运行，保证电能质量，而必须提供的辅助服务内容，这只是暴露问题的因素，并不是问题的根由。因此在现有条件下，通过对逻辑策略调整与控制参数优化，仅是保证了在此状态下一次调频功能有效投入，不是彻底根治振动问题的手段。

考虑到问题的关键点在于GV3与GV4的重叠区域，以及一次调频功能对问题的影响较大。因此，提出2种解决方案。

a.流量特性曲线优化

由于汽轮机制造过程中存在差异，存在机组实际流量特性曲线设置不合理的情况，可能还存在高压调节阀空行程问题，这就需要对流量特性曲线进行检验和优化工作[9]。

在对机组的实际流量特性曲线进行检验时发现，虽然实际流量特性曲线与理想流量特性曲线偏差不大，但在阀门预启阶段设置存在一定误差。根据实际检验，GV3与GV4在15%以下流量特性并无明显变化，而在此阶段调节阀快速开启，加剧了在预启阶段EH油系统管路的振动。

为减轻EH油系统管路振动情况，本次优化调整了GV3与GV4的预启阀位和开启速率，使GV3、GV4提前开启，动作幅度相应设置缓和，确保GV3与GV4流量过渡平稳的同时，减轻了阀门预启过程中EH油系统管路振动。

b.一次调频控制逻辑调整

机组原有一次调频控制逻辑设计较简单。虽然DEH侧与DCS侧均设置了一次调频功能，但并没有考虑到主蒸汽压力、综合阀位指令、机组负荷、调频方向、蓄热变化等参数状态对一次调频功能的影响。特别是在遇到振动问题的情况下，为确保机组运行的安全、稳定，采取“一刀切”的处置方式，将机组的一次调频功能减弱，直接影响了机组的一次调频控制品质。

本次调整对原有控制逻辑进行完善，将相关参数的状态变化与一次调频功能相结合；对在调节阀重叠度区间EH油系统管路存在剧烈振动的问题，特别关注综合阀位指令信号对一次调频作用强度的修正作用；对GV3与GV4预启阀范围的重叠区域，采用弱化一次调频动作效果的方式，减少一次调频对EH油系统的影响。

3 调整优化效果

优化调整前，机组的一次调频作用不明显，如图1所示。由图1可知，前期响应幅度不够，后期控制偏差较大，总体贡献电量不足。电网考核系统对其调频功能总体评价为不调整，甚至反向调整。

图1 优化前一次调频考核曲线

优化调整后，机组的一次调频功能得到明显改善，如图2所示。由图2可知，一次调频功能响应及时，调整幅度充分，控制偏差合格，贡献电量达标。总体控制效果有明显改善。

图2 优化后一次调频考核曲线

虽然EH油系统的管路振动问题并未彻底解决，但通过对阀门流量特性曲线优化以及对GV3和GV4重叠区域控制参数调整，有效弥补了一次调频功能提升对振动的影响，使其总体现象得到改善。经优化调整，机组一次调频功能已经能够达到电网考核指标要求，在确保机组安全、稳定运行的前提下，提高了机组对电网的贡献能力与自身的经济效益。

4 结语

在机组运行生产过程中，会遇到一时难以解决的问题，如采取被动、妥协的处理态度，会导致与其相关的一些问题被遗留、搁置。以积极主动的态度，去找寻合理有效的解决方案，是在电力生产过程中提高安全系数、改善生产质量、减少经济损失的正确途径。

随着电网公司一次调频考核细则的出台，火电机组的一次调频功能得到更多关注，一次调频的控制策略更加成熟[10]。一次调频功能优化的过程可能会对生产运行产生一定影响，本文针对机组安全与电网考核之间的矛盾进行分析，提出合理的解决方案。在保证机组一次调频功能满足电网指标要求的前提下，改善了EH油系统管路振动的情况，提高了机组运行的安全性与经济性。