300MW亚临界机组汽轮机阀门流量优化技术应用

欧锁实

摘要：针对300MW亚临界机组汽轮机运行过程中的稳定性进行分析，阐述了阀门流量優化全过程中，提出两种单阀控制和顺序阀控制的阀门流量特性试验，分别是汽轮机调门流量特性曲线优化试验、调门优化试验，机组的功率变动从25MW降低到7.5MW，满足基本的运行需求，具有很高的推广价值。

关键词：300MW；亚临界机组汽轮机；流量优化；应用

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.28.084

文章以笔者对某公司机组汽轮机阀门流量优化试验研究分析为例，通过具体的分析，阐述流量优化的全过程。其中该汽轮机为亚临界两缸汽轮机，带两个高压主汽阀和六个高压调节汽阀。存在的问题是阀门关闭后左侧进气阀门的负荷波动过大，经过两次改造但是并未彻底解决，因此文章针对这一问题进行更具体的分析，以解决汽轮机阀门负荷过大的问题，促进其优化利用。

1汽轮机系统简介

汽轮机阀门管理是整个DEH系统管理的核心，决定了系统的运行安全性。在运行过程中要保证汽轮机系统设计的合理性，一旦出现任何不合理的设计情况，将会导致汽轮机组的性能下降，负荷增加，并且产生巨大的横向汽流力，导致轴心位置与轴承工作性质发生变化，最终结果造成轴承不对称性，稳定性下降，严重时则可发生烧瓦或跳机现象。汽轮机多采用顺序阀操作，但是设计不合理将影响其灵敏性与稳定性。而机组的曲线不佳则会导致其性能受到影响，可见汽轮机的影响因素较多，在设计和管理过程中均需要采取必要的优化方案，解决摆动幅度大、一次调频性能不佳等问题。目前，300MW亚临界机组是比较常见的一种汽轮机，行业中比较关注的是其优化分析的整个过程。一些机组存在阀门管理故障、瓦温高、同一瓦的两个测点存在较大的温差、机组在总阀位指令附近出现难于控制的负荷、阀门开启重叠度存在较大差异进而影响运行的经济性、机组整体综合流量特性曲线差异较大而致使机组的AGC调节能力降低。这些问题都会影响汽轮机的正常运行，降低电厂的整体经济效益，因此如何提高300MW亚临界机组的工作效率，对于降低电厂的成本，提升产值至关重要。

2调门性能优化试验

2.1单阀控制方式下阀门流量特性试验

试验先检测出在单阀控制前提下，机组承受负荷为160MW，主汽压处于正常范围内。试验过程逐渐增加机组阀门流量指令，增加一级后，要确定发电机和主汽压力稳定，提高阀门流量至90%以上时可停止试验。试验过程记录单阀控制下的阀门流量值。

2.2顺序阀控制方式下阀门流量特性试验

退出单阀控制试验后，进入顺序阀控制试验，此时机组负荷为300MW，维持主汽压力稳定，在主汽压稳定的基础上逐渐减小机组阀门流量指令，每减小一级则确定所有元件正常运行后进入下一级，试验目的是将机组运行负荷控制在165MW左右。试验过程记录单阀控制下的阀门流量值。

3流量试验分析

3.1流量数据分析

本文主要讨论单阀控制和顺序阀控制两种模式下的阀门流量特性试验，并记录数据。通过多次试验可以证明单阀控制下的亚临界机组阀门流量线性度曲线较好，非线性程度更高。

3.2机组阀门活动试验功率波动原因

根据上文的数据可以分析机组阀门功率波动原因，利用通过阀门流量特性试验确定的流量特性数据。在之前检查过程中发现，机组的功率偏差较大，剧烈的功率变化使得机组的稳定性受到影响，存在安全隐患，根据振动源分析，其原因是施工位置选择不合理，导致设置上不能满足运行需求。此外，机组阀门活动试验均为手动进行，单侧阀门活动时，其蒸汽流量依然大于其他方式，实验过程中功率增大。构建阀门活动试验时的汽轮机机组仿真模型，以此来深入研究阀门活动功率变化情况，对工况点进行全面的检查，发现实验前和试验中采用单侧阀门控制的蒸汽流量基本相同，可见平稳的工况能降低功率偏差，但是无法全部消除。因此笔者认为阀门活动的原因主要是延时关闭，而流量参考值过大是造成延时关闭的主要原因。当流量参考值接近162.3MW时，两组阀门则实现同时开启或关闭。而靠近稳定工况的情况下，则功率偏差有明显的降低，但是依然要合理控制延时关闭时间，以免出现剧烈的振动。因此最终确认，该机组在进行通流改造和DHE设置过程中使用纯手工关停方式，使得关停时间

过长，从而影响了设备的阀门流量使用。改变机组控制形式，保证机组的DHE设置合理，并在此模式下进行试验，保证机组的正常运行。在DHE功率自动方式下进行阀门活动试验的效果和关闭速度测试，发现关

闭速度大时，设备功率会发生较大的变化。逐渐减少关闭速度，发现关闭速度在0.1%/s时，机组可以保持相对稳定，功率波动幅度将小于3.5MW，将DHE功率自动方式下的阀门试验下进行工况平衡检查，发现设备功率变动与总阀位指令有关，总阀位指令约等于71.5%时，其机组处于相对稳定状态，仿真实验的结果较为合理。可以通过多次试验进行证明。

4动态调整试验

根据具体的试验情况，对问题机组做出如下的调整。首先，进行单阀调整和顺序阀流量调整，使其参数处于合理范围。阀门活动试验时，退出AGG和协调控制方式，切换DEH模式至功率自动下，保持锅炉燃烧稳定状态。在设备运行过程中，该机组出现的偏差明显减少。实验前为28MW，试验为7.5MW，稳定性大大提高。在这一功率下运行，就可以满足机组正常运行需求，可以保证其稳定性，流量得到合理的利用。最后，做调整试验分析。通过本次试验数据可得该机组主要存在以下几个问题：单阀流量特性曲线非线性度略高，解决策略为调整相对函数的流量函数，阀门的控制方式为DEH设置，阀门流量函数设置、试验工况选择的因素综合造成的，可以利用正确的控制和改善工况的方式提高设备的运行稳定度。在本次实验中，数据动态测试方式要合理的进行计算和规划，设计出理论上能够与设计工况向符合的单阀控制方式下的新阀门流量特性函数，使得机组时间得到合理的控制，机组检查时可以进行参数的修改，修改运行操作票后可以进行设备阀门的实验，并且将其进行全面的DEH的功率自动，使锅炉处于稳定安全燃烧环境，均将控制方式切换为DEH功率自动，经过一年的综合评估后，可以将设备的功率波动控制在一定范围内，保证其正常运行。

5总结

300MW机组汽轮机是电厂重要设备之一，对于其流量的优化是保证其正常运行的关键。汽轮机组运行过程中存在较多影响因素，不利于汽轮机整体效率的提升，因此分析影响汽轮机阀门流量的影响因素，并提出具体的优化方法，能够有效提高汽轮机的工作效率。本次笔者对该机组试验进行研究分析，通过几次试验结果分析产生流量不稳定的原因。经总结发现，机组的延时运行是造成流量过大的主要原因，试验过程中受到的测试点具体情况，主汽压力等的影响可以忽略不计，为此笔者提出了改善建议。建议可对机组进行动态优化试验，保证其正常运行，尤其是保证不同工况下的DEH系统控制，确保机组的可持续运行，提高机组的运行效率。

参考文献

[1]李前敏，柏毅辉.汽轮机阀门流量特性优化分析[J].电力科学与工程，2012，（09）.

[2]田松峰，史志杰，闫丽涛.汽轮机控制系统中阀门重叠度的研究[J].汽轮机技术，2016，（06）.

[3]史志杰，闫丽涛.汽轮机控制系统中阀门重叠度的研究[J].汽轮机技术，2015，（12）.

[4]刘贤东，刘建东，乔增熙等.超临界机组顺序阀优化改造研究[J].节能技术，2011，（02）.

[5]关海平，焦晓亮.600MW汽轮发电机组运行状况的调研分析[J].节能技术，2011，（01）.

[6]盛锴，刘复平，刘武林等.汽轮机阀门流量特性对电力系统的影响及其控制策略[J].电力系统自动化，2012，（07）.

[7]许斯顿，赖加良.国产600MW超临界汽轮机阀门流量特性曲线优化试验[J].发电设备，2014，（02）.endprint