新建大、中型機組中汽輪機,均采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)進行控制。通常,新建機組在試運行階段,汽輪機處于單閥控制及汽輪機各高壓調門同時參與調節(jié),各調門開度相同。低負荷時,高壓調門開度較小,因而高壓調門的截流損失較大,不利于機組長期經濟運行。
因此,新建機組試生產結束后,為了提高機組運行的經濟性,將汽輪機從單閥運行切換至順序閥運行是一個非常重要的措施。盡管順序閥控制是DEH中的一個基本功能,但由于現(xiàn)場安裝等因素的影響,高壓調門實際的流量特性與DEH中預置的流量特性曲線(DEH出廠時的預置值)會有差異。
這一問題將導致在進行單閥—順序閥切換時機組負荷擾動大,汽輪機主要運行參數(shù)出現(xiàn)異常變化,影響機組的安全。因此,在順序閥功能投用前,應通過特性試驗校驗高壓調門的實際流量特性,設置各高壓調門之間的重疊度,使單閥—順序閥的切換能平穩(wěn)地進行,減小切換過程中對汽輪機重要參數(shù)的影響(如振動、瓦溫等),保證機組安全穩(wěn)定地運行。
1DEH順序閥控制原理
順序閥控制是DEH中機組功率控制的一種控制功能,按照汽輪機高壓調門的開關順序,對汽輪機流量指令進行分配,從而確定各高壓調門的流量,zui終確定各高壓調門的開度。這些控制策略一般包含在DEH的閥門管理控制功能中。
揚州第二發(fā)電廠(以下簡稱揚二廠)選用西屋公司WDPFMODⅢ型數(shù)字電液控制系統(tǒng),在順序閥運行時,汽輪機的流量指令FDEM需經過背壓修正、比例偏置修正、GV流量修正、GV流量開度函數(shù)修正后,產生各個GV的開度指令??刂圃硪妶D1。
FDEM可在機組負荷控制時手動給定或由功率調節(jié)器運算產生。流量背壓修正函數(shù)F(X1)是機組流量需求與流量指令的修正函數(shù)。汽輪機在不同的流量作功時,汽輪機排汽壓力隨之變化,蒸汽焓降變化,相應的作功能力不同,因此需對不同的蒸汽流量指令進行修正。例如,隨著負荷升高,汽輪機蒸汽流量增加,汽輪機排汽壓力升高,流量需求必須通過修正產生實際的流量指令。通常這是由汽輪機的自身特性所決定,.無需試驗整定。流量比例偏置(K+B)和GV流量修正函數(shù)F(X2)確定各高壓調門在順序閥控制方式下,調門的開啟順序、重疊度及流量指令。GV流量開度修正函數(shù)F(X3)是閥門的流量特性,是流量與閥位的對應關系,需要通過試驗獲得。
2順序閥特性試驗
2.1試驗方法的確定
汽輪機在投入順序閥控制前,運行在單閥方式下。由圖1可知,流量指令直接通過GV流量開度修正函數(shù)F(X3)產生閥位指令,與其它函數(shù)無關,因此可優(yōu)先整定GV流量開度修正函數(shù)F(X3)。
投入順序閥運行后,可以實際校驗各閥門的重疊度,設置流量比例偏置因子(K十B)和GV流量修正函數(shù)F(X2)。背壓修正函數(shù)F(X1)是由機組的特性決定,因此無需整定。
2.2GV流量開度修正函數(shù)F(X3)的特性試驗
DEH工作在本機方式下,切除功率控制回路,手動運行。手動給定流量指令,測取流量指令FDEM與汽輪機蒸汽流量的函數(shù)關系。揚二廠1號機組試驗時,在主蒸汽壓力恒定的工況下(16.0MPa),手動給定流量指令,測量不同負荷點的蒸汽流量。當流量指令與實際流量不成線性關系時,可以修正GV流量開度修正函數(shù),直到滿足要求為止。通過試驗,得到GV流量開度修正函數(shù)F(X3),見表1。
在此GV流量開度修正函數(shù)下,得到流量指令FDEM與主蒸汽流量的對應關系如圖2所示,流量指令FDEM與主蒸汽流量成線性關系,線性度較好。
2.3背壓修正函數(shù)F(X1)
背壓修正函數(shù)F(X1)由汽輪機廠提供。揚二廠1號機組的實際函數(shù)設置見表2。
2.4流量比例偏置因子(K+B)的整定
流量比例偏置因子(K+B)是根據(jù)閥門的設計流量和順序閥時閥門的開啟順序來確定。揚二廠1號機組汽輪機在順序閥運行時,GV3、GV4同時開啟,然后GV1、GV2考慮閥門間的重疊度依次順序開啟。
(1)GV3、GV4流量比例偏置因子(K+B)的計算
由于GV3、GV4閥門同時開啟,因此流量比例因子可同時計算。根據(jù)設計資料可知,當GV3、GV4閥門流量為69%額定流量及流量指令FDEM為69%時(經背壓修正后的流量指令f1為69%),GV3、GV4的流量指令,f2應為100%,GV3、GV4開足。當流量指令FDEM為0%時(經背壓修正后的流量指令f1為0%),GV3、GV4的流量指令。f2應為0%,GV3、GV4關閉。所以由以下計算得:
0=K×0十B;100=K×69+B
得到GV3、GV4的流量比例偏置因子為:
K=1.45,B=0
(2)GV1流量比例偏置因子(K十B)的計算因為GV1在GV3、GV4閥門后開啟,考慮到隨著汽輪機蒸汽流量的增大,汽輪機排汽壓力的升高,GV1的閥門流量為21%額定流量,及當流量指令FDEM為69%時(經背壓修正后的流量指令f1為69%),GV1的流量指令,f2為0%,GVl關閉;當流量指令FDEM為90%時(經背壓修正后的流量指令f1為103%),GV1的流量指令踐為100%,GV1開足。所以由以下計算得:
0=K×69十B
100=K×103十B
得到GV1的流量比例偏置因子為:
K=2.9,B=-200
(3)GV2流量比例偏置因子(K十B)的計算因為GV2在GV1閥門后開啟,考慮到隨著汽輪機蒸汽流量的增大,汽輪機排汽壓力的升高,GV1的閥門流量為10%額定流量,及當流量指令FDEM為90%時(經背壓修正后的流量指令f1為103%),GV2的流量指令。f2為0%,GV2關閉;當流量指令FDEM為100%時(經背壓修正后的流量指令f1為137%),GV2的流量指令f2為100%,GV2開足。所以由以下計算得:
0=K×103+B
100=K×l37+B
得到GV1的流量比例偏置因子為:
K=2.9,B=-300
?。?)GV流量修正函數(shù)F(X2)設置GV流量修正函數(shù)應通過試驗確定。確定GV流量修正函數(shù)即可確定各閥門間的重疊度。揚二廠1號機組GV3、GV4zui先開啟,不需要設置重疊度。試驗中發(fā)現(xiàn),當流量指令FDEM增至66.7%,GV3、GV4開至52.2%后,流量指令FDEM與實際的蒸汽流量已不成線性,這時需開啟GV1來修正流量指令FDEM與實際流量的關系,使之線性化。流量指令FDEM再增加到69%后,GV3/GV4開足,因此GV1與GV3/GV4之間存在2.3%的重疊度,在GV流量修正函數(shù)F(X2)中應設置(-5,0)這一點。額定工況下,流量指令FDEM達到90%時,機組出力已經到600MW
(100%負荷),此時GV2處于關閉狀態(tài)。如果機組運行參數(shù)較低,如主汽壓力、主汽溫度低于額定參數(shù),則當流量指令FDEM達90%,GV3、GV4、GV1開足后,機組出力將不會達到600MW,流量指令還可繼續(xù)增加到100%。這時GV2將從關閉狀態(tài)到全開位置。由于揚二廠1號機組在額定工況進行重疊度試驗,當流量指令為90%時,機組出力已經達600MW負荷,而CV2仍然處于關閉狀態(tài)。因此,GV1與GV2之間的重疊度未在試驗中加以整定。
如需整定,方法與上述相同。各閥門的重疊度函數(shù)經試驗后設置見表3。
3試驗結果
揚二廠1號機組試驗前投用順序閥控制時,切換過程不平穩(wěn),尤其是當在順序閥控制時,1號瓦溫上升很快,影響機組安全。通過順序閥特性試驗后,在負荷變化過程中,1號瓦溫得到有效改善,在480MW左右負荷段,瓦溫達zui大值,隨著負荷的上升,瓦溫開始下降并趨于穩(wěn)定。在順序閥的切換過程中,負荷擾動較小,汽輪機的振動、瓦溫無較大變化,順序閥控制功能正常投入,機組運行的經濟性得到提高。
至今,揚二廠1號機組順序閥控制功能均正常投用,單閥—順序閥切換時,機組運行平穩(wěn),主汽溫度、主蒸汽壓力較為穩(wěn)定,汽輪機各項重要運行參數(shù)均無異常。
順序閥時閥門開啟次序見圖3。
4試驗要點
?。?)校驗閥門流量特性曲線時,為了保證各個閥門不同開度時汽輪機蒸汽流量的可比性,主蒸汽壓力和溫度應保持恒定。
?。?)確定閥門重疊度時,在前后開啟閥門的負荷點附近應緩慢變化流量指令,獲取閥門的重疊度。試驗應重復進行幾次,以幾次試驗的平均值作為該閥門的重疊度。
?。?)試驗前,應確定各電液轉換器、油動機的死區(qū)、遲緩率應滿足設計要求,從而保證執(zhí)行機構不影響試驗的準確性。