引言

寧夏某電廠一期2×660 Mw汽輪機組為哈爾濱汽輪機廠生產的超臨界、一 次中間再熱、單軸、三缸四排汽、間接空冷凝汽式汽輪機,機組型號為CLNJK660-24.2/ 566/566 。其高中壓缸采用合缸布置 , 并采用雙層缸結構,低壓缸為雙流反向布置、三層缸結構 。流量采用噴嘴調節(jié) ,高壓部分共有四個調門對應四組噴嘴。噴嘴組與調門的序號相對應 , 高壓調門運行方式分部分進汽(順序閥)和全周進汽(單閥)。汽輪機啟動時采用高主門與中調門聯(lián)合控制方式 ,運行時采用順閥調節(jié)方式 ,即根據(jù)閥門流量特性曲線GV1、GV2同時開啟 ,GV1、 GV2沒有調節(jié)余量后 ,GV3、GV4依次開啟參與調節(jié)。

汽輪機的閥門流量特性曲線主要用于表征主蒸汽流量與高調門開度之間的關系曲線 。DEH系統(tǒng)的流量特性曲線與實際汽輪機的流量特性曲線偏差較大時 ,將直接影響機組的一 次調頻及負荷響應能力 ,嚴重時將導致閥門在某 一 開度出現(xiàn)間歇性擺動 , 造成閥門 LVDT斷裂等惡性事故。

1 機組啟動階段流量曲線優(yōu)化

機組啟動階段 ,汽輪機采用高中壓缸聯(lián)合進汽的方式,具體為高壓主汽門與中調門控制高中壓缸的進汽量 ,高調門與中壓主汽門處于全開狀態(tài)。當高壓主汽門與中調門的進汽配比為1:1時 , 高壓缸進汽處金屬溫度增長迅速 ,而中壓缸進汽處金屬溫度增長緩慢 ,汽輪機沖轉后80 min溫升僅有12 ℃ ,嚴重影響汽輪機中壓缸膨脹 。具體溫度曲線如圖1所示。

根據(jù)上述問題 ,對高壓主汽門對應中壓缸進汽流量特性曲線進行調整 。高壓主汽門與中調門的進汽配比為1:1.5時 , 中壓缸進汽處金屬溫度80 min的溫升達到72 ℃ ,進汽情況得到明顯改善 ,最后高壓缸外缸金屬溫度及中壓缸外缸金屬溫度兩者溫度基本一致 , 具體如圖2所示 。中調門修改前后的進汽流量曲線具體如圖3所示。

2 機組運行階段流量特性曲線優(yōu)化

機組控制系統(tǒng)根據(jù)負荷要求 ,計算出與當時主汽參數(shù)相對應的流量值 ,通過閥門函數(shù)對應成相應的閥門控制開度。順序閥控制時 ,在多個函數(shù)對流量指令進行分配和修正 , 實現(xiàn)汽輪機實際流量與流量指令呈線性關系 ,根據(jù)現(xiàn)場實際的閥門開啟順序 ,對汽輪機流量指令進行分配 ,最終確定各高壓調門的開度。實際流量與閥門的綜合閥位跟理論的流量閥門開度存在差別 ,因此需要進行閥門特性曲線的優(yōu)化 ,最終使流量特性曲線呈線性關系。

汽輪機采用順閥調節(jié)時 , 多個高壓調節(jié)閥按照既定的順序依次開啟 ,通常在前一個閥門未全開之前 ,后一個閥門提前介入開啟 ,進行調節(jié)。當前一個閥門完全開啟后 ,后一個閥門開啟的開度即重疊度。當重疊度過大時 ,機組的節(jié)流損失較大 ,經(jīng)濟性較差 , 從而失去順序閥的作用:當重疊度設置過小時 ,則導致機組的流量特性不連續(xù) , 出現(xiàn)負荷跳變、閥門開度跳變等現(xiàn)象 , 影響機組的一次調頻及AGC負荷響應性能。

2. 1 實驗條件

(1)機組AGC及一次調頻處于退出狀態(tài) ,機組運行穩(wěn)定。

(2)維持爐側負荷穩(wěn)定 ,主汽壓力、主汽溫度、再熱壓力、再熱溫度、機組背壓、各段抽汽壓力等參數(shù)相對穩(wěn)定。

(3)檢查高壓調閥GV1、GV2、GV3、GV4處于 自動狀態(tài)。

(4)實驗過程中 , 以1.5%的幅度 ,手動增加/減少綜合閥位指令。

2.2 升負荷階段閥門流量特性

機組升負荷階段采用順閥控制方式 ,GV1、GV2同時開啟 ,GV1、GV2沒有調節(jié)余量后 ,GV3、GV4依次開啟 ,其流量特性曲線如圖4所示。

通過升負荷實驗得到流量與閥門的關系曲線 , 如圖5所示。

從1號機組升降負荷的流量曲線中可以觀察到 , 目前的流量曲線和高壓調節(jié)閥存在以下問題:綜合閥位在70%時流量曲線有個拐點 ,其會影響機組AGC響應速度和一 次調頻精度 ,在GV3與GV1/GV2的重疊度不變的情況下 ,通過修改順序閥曲線可以修正流量曲線的線性 , 消除拐點 。機組升負荷綜合閥位在8l%且GV1=GV2=l00%、GV3=33.44%時,機組流量有個上升的跳變。

2.3 降負荷階段閥門流量特性

通過降負荷實驗得到流量與閥門的特性曲線 , 如圖6所示。

機組降負荷時,綜合閥位在79%且GV1=GV2=l00%、 GV3=29 .0%時 , 機組流量也有個下降的跳變 , 懷疑是 GV3閥油動機與閥桿、閥桿與閥頭、大閥與預啟閥的連接處存在著曠量 ,使調節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)死區(qū)造成的 ,機組運行到此位置易出現(xiàn)負荷等幅振蕩現(xiàn)象 ,如出現(xiàn)此情況 ,應立即降壓或升壓運行 ,避開此位置。

針對此現(xiàn)象 , 就地對GV3調閥就地LVDT(調閥反饋裝置)進行檢查 ,發(fā)現(xiàn)LVDT與閥門連接良好 ,無松動現(xiàn)象 ,且VP卡上無斷線報警信號 , 結合LVDT在其他負荷段的運行狀況 , 可以排除GV3調閥就地反饋裝置異常的情況[3]。

排除閥門 自身問題后 ,針對升降負荷流量特性曲線 ,對閥門的流量特性曲線進行優(yōu)化。優(yōu)化后的曲線如圖7所示。

3 效果驗證

通過升降負荷實驗得到流量與閥位對應曲線 , 如圖8所示。

通過實驗數(shù)據(jù)可以看出 , 閥門流量曲線優(yōu)化后 ,在升負荷過程中 ,綜合閥位70%時流量曲線已明顯改善 ,不存在拐點:升降負荷時 ,綜合閥位80%左右的流量跳變現(xiàn)象也已經(jīng)消失 , 問題已得到解決。

4 結語

通過優(yōu)化汽輪機啟動階段高中壓缸進汽曲線 , 中壓缸外缸溫升慢的問題得到了解決:通過優(yōu)化汽輪機高壓調門的流量特性曲線 ,解決了升降負荷過程中流量跳變的問題 。以上問題的解決能夠有效提升機組一次調頻、AGC性能 ,減少閥門異常擺動 ,提升機組本質安全水平。