【收藏】DEH阀门流量特性曲线对机组协调控制的影响

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作者:百家乐网址  来源:百家乐怎么玩  时间:2019-10-05 15:19  点击:

  如今DEH系统在汽轮机中应用比较普遍,主要是用来启停机组、控制汽轮机的转速与功率等,通过该系统实现了机炉之间的协调控制,大力实现了自动化生产。但是从实况来看,DEH阀门所产生出来的流量曲线依然会对机组工作造成一定影响。阀门特性曲线是汽轮机DEH 中一个重要的函数。如果曲线与阀门实际特性不相符, 将直接影响机组的调节控制。在机组实际运行过程中, 如出现曲线偏离实际情况, 可以根据机组运行情况进行适当的修改, 从而改善汽轮机DEH 的调节品质, 实现机组的稳定、安全运行。

  江苏某电厂一期工程2 ×600 MW 机组采用N600-24.2/566/566 型超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽凝汽式汽轮机。机炉协调控制策略是锅炉调节机前主蒸汽压力, 汽机调节发电功率。在机组调整试运后期, 机组投入协调。在负荷小于550 MW下, 机组能够稳定运行; 当负荷将近600MW时, 机组发电功率、机前压力等参数出现较大波动, 系统处于不稳定状态, 此时机前主蒸汽压力在额定压力24.2 MPa左右波动, 波动的幅度约为0.8 MPa, 机组发电功率在590~610 MW 波动, 汽机高调门开度在36% ~40%波动, 中调门全开, 锅炉的燃烧系统、配风系统、给水系统等随着机前主蒸汽压力的波动而振荡。

  分析系统产生波动的原因, 发现机组发电功率波动幅度在20 MW 左右, 而且波动的速度很快。初步分析, 问题应该不是由锅炉侧引起的。为此, 在机组发电功率为600 MW 时, 解除机炉协调控制, 转成汽机跟随模式。此时, 锅炉的给煤量不变, 如果煤质不发生变化, 则锅炉给水也不会发生变化, 这样可认为锅炉对整个系统的变化基本不会产生影响。机组转为汽机跟随模式后, 机前主蒸汽压力仍然在24.2 MPa上下波动, 汽机高调门也在37%左右振荡。由上面的现象可以推定, 机组的波动应该是由汽轮机DEH 引起的。通过检查DEH 的逻辑, 找到了汽轮机高调门的流量特性曲线 所示) 。

  图1 汽轮机高压调门的流量特性曲线 中可看出, 阀门开度大于30% 时已经进入了大阀区, 此时理论上阀门开度的变化对流量的影响很小。而机组在带600 MW 负荷时, 高调门开度已达到了37%, 此时根据流量特性曲线%的蒸汽流量, 需调门开度增加3.19%。在这种工况下,如果机组由于某种原因产生扰动, 导致机前主蒸汽压力升高( 或降低) , 这时就要求增加( 或减少) 通过汽机的蒸汽流量, 以保持机前压力的稳定。如果图1的特性曲线与阀门实际特性相符, 随着阀门的调节,机前主蒸汽压力将逐渐趋于稳定, 机组扰动将被消除。但从实际情况看, 系统并没有趋向稳定, 随着机前蒸汽压力的增大, 根据阀门特性曲线增加阀门开度以加大蒸汽流量, 但阀门开大后机前主蒸汽压力迅速下降, 说明蒸汽流量的增加超过了特性曲线计算的值; 机前主蒸汽压力下降又要求阀门关小以保持压力的稳定, 而阀门关小后机前主蒸汽压力又迅速上升, 说明蒸汽流量的减少又超过了流量特性曲线计算的值。如此即形成了机前蒸汽压力和调门开度的振荡。

  为此, 在咨询了汽轮机厂家之后, 对阀门特性曲线进行了修正。由于特性曲线只在阀门开度较大的情况下才偏离实际, 因此只在大阀区内进行了修正。图2 显示了特性曲线的修正。

  图2 特性曲线 中可以看出, 曲线的主要修正使得在调门开度30%~40%之间特性曲线的斜率变小。这是因为在这一阀门开度区间, 阀门开度的变化仍然对蒸汽流量有一定影响。在原曲线% 的阀门开度, 修改后只需增加1.9%。曲线修改后下装至过程处理单元(DPU) , 在实际的运行中显示, 修改后的曲线与实际情况较为吻合。机组在汽机跟随模式下, DEH 能较好地控制机前蒸汽压力; 而在机炉协调模式下, 对机组的发电功率也能较好地控制。

  如果无法对特性曲线进行修改, 也可以从以下两方面减少或避免机组的波动: ( 1) 避免阀门在大阀区工作; ( 2) 减少汽机主控PID 的比例系数, 增大PID 的积分时间, 使得汽机对偏差的响应变慢, 从而降低机组的波动。由于机组的波动是由特性曲线与实际偏差引起的, 因此修改曲线才是主要的解决办法, 其他的方法只是辅助的手段, 只在曲线无法修改或修改后效果不满意的情况下才使用。

  江西某电厂一期工程2×600 MW 机组采用N600-24.2/566/566 型超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排气凝汽式汽轮机。机炉协调控制的策略是锅炉调节机前主蒸汽压力, 汽机调节发电功率。在机组168 h 试运之前已进行了协调变负荷试验, 负荷变化率为12MW/min, 变负荷范围为450~540MW, 在变负荷的过程中发电功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度等参数都处于较理想的状态。在机组168 h 试运结束后1 个多月, 机组试投顺序阀。为此, 在机组负荷为550 MW 时从单阀控制转为顺序阀控制, 此时主蒸汽压力为24.2 MPa。切换后3、4 号高调门为全开位置, 1 号高调门在接近全开位置, 2 号高调门在5%以下。

  从运行的工况看, 机组的波动较大, 并且机组发电功率和机前主蒸汽压力朝相反的方向波动, 即在调节的过程中, 发电功率增加时主汽压力下降, 发电功率减少时主汽压力上升。这说明机组发电功率的波动不是由主汽压力的波动造成的, 由于此时主汽压力是由锅炉调节, 故机组工况的波动不是由锅炉侧引起的。从发电功率和调门开度的关系分析, 发电功率高于设定值时, 1 号高调门关小, 调门关小后发电功率又迅速降低到设定值以下; 发电功率低于设定值时, 1 号高调门开大, 调门开大后发电功率又迅速增加到设定值以上。这说明汽机对偏差的响应过快,调门变化太大。解决机组运行波动的问题应该从汽轮机的调门特性考虑, 适当地修改阀门特性曲线, 使得阀门流量的分配更接近实际情况, 减少机组的波动。为此, 分析顺序阀调门的特性曲线 显示了DEH 中顺序阀的特性曲线 顺序阀的特性曲线 中显示, 随着流量指令的增加, 3、4 号高调门先开, 在流量指令为60% 时3、4 号高调门全开;流量指令在57.7% 时1 号高调门开始开启, 到86.6%时1 号高调门全开; 流量指令在85.6%时2号高调门开始开启, 到100% 时2 号高调门全开。各调门之间有一定的重叠度。

  阀门特性曲线的修改应该在大量试验数据的基础上进行, 由于机组投入正式运行才1 个多月, 还没有进行阀门曲线的标定, 因此只能根据具体的现象作一定的修改。针对机组在550 MW 运行时波动较大, 在此段曲线 号高调门在5% 开度以下。适当的修改1 号高调门曲线的斜率, 使得斜率变小, 即阀门随流量指令的变化率变小, 从而使阀门开度变化减少, 降低汽机对机组偏差的响应速度,减少机组的波动。另外还可以修改1、2 号高调门的重叠度, 减少他们之间的重叠, 延缓2 号高调门的开启, 从而达到同样的目的。

  另外, 机组在这种工况运行时, 1 号高调门接近全开, 2 号高调门接近全关, 而调门在接近全开和接近全关时线性度都比较差, 因此不适宜长时间停留在这种状态, 如果由于发电负荷的要求必须停留在该负荷点, 建议由顺序阀控制状态切到单阀控制状态。

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