朱家勝，張寶 /文 國華寧海發電廠
大型汽輪機對其調節汽門的管理是通過汽門管理邏輯來實現的，在這些邏輯中，存在一定數量的函數關系，這些函數一般被稱之為汽輪機的配汽函數，其主要功能就是將汽輪機接收到的蒸汽流量指令依據函數設置要求分配到各個調節汽門。一般而言，機組正常運行過程中，汽輪機的中壓調門是不參與負荷控制的，此時，配汽函數的作用就是將流量指令按一定規律分配到各個高壓調門。汽輪機的配汽函數理論上應該是其流量特性的數值表征，一般由汽輪機生產廠家給出，在它基礎上生成的配汽曲線理論上應該與汽輪機流量特性完全一致，但實際上由于設備安裝誤差、運行老化等原因常出現兩者偏差較大的情況，這就可能會造成汽輪機配汽方式切換時負荷波動大[1]、一次調頻能力差[2]、機組協調響應能力差[3]等情況，有時甚至會造成電力系統振蕩事故[4]。
某電廠一臺600MW亞臨界機組在運行中發現，在400MW負荷左右進行配汽方式切換時，負荷波動高達70MW，主要參數波動嚴重；汽輪機在閥點附近常出現高壓調門開度大幅度晃動、負荷也晃動的現象，尤其是一次調頻信號動作時，波動情況尤為嚴重，威脅到機組的安全運行，必須予以消除。
1 機組簡介
該機組汽輪機為600MW亞臨界、中間再熱、單軸、凝汽式汽輪機，型號為N600-16.7/538/538。汽輪機控制系統采用南京西門子電站自動化有限公司的軟、硬件平臺和上海汽輪機有限公司的邏輯和畫面組態。汽輪機本體通流部分由一個高壓缸、一個中壓缸和兩個雙流雙排汽低壓缸組成。汽輪機汽門包括左右兩只高壓主汽門（TV1和TV2），四只高壓調門（GV1～GV4），左右兩只中壓主汽門（RSV1和RSV2）和四只中壓調門（IV1～IV4），順序閥方式下高壓調節汽門開啟先后順序為GV1&GV4-- GV2--GV3。該機組已經投入順序閥方式，并能實現順序閥方式與單閥方式的正常切換。圖1是該汽輪機在三閥點處負荷、高壓調門開度、主汽壓力等參數的運行曲線。
從圖1可以看出，該機組在此處運行狀態不穩定，負荷指令與反饋、高壓調門開度、主蒸汽壓力都出現較大幅度的振蕩現象。圖2是該汽輪機的原配汽曲線。
從圖2中可以明顯看出，該原配汽曲線在兩閥點與三閥點處均存在不平滑部分，GV2在小開度下還存在開度回調情況，這些缺陷的存在均會導致順序閥方式下汽門出現大幅度晃動現象，需要進行優化。
2 配汽函數的構成
該汽輪機配汽函數構成關系如圖3所示。這種構成方式的特點是各轉化環節物理意義明確，只要分別確定每一個環節的轉化函數，串聯起來，就可以最終將接收到的流量指令合理分配到每個汽門。一般的認為，圖3中的X288是背壓修正函數，X311KB/X351KB/X391KB/X431KB是流量指令偏置因子，X313/X353/X393/X433順序閥修正函數，X314/X354/X394/X434是單閥修正函數，X345/X385/X425/X465是汽門流量特性函數。
3 流量特性試驗結果
對該汽輪機進行流量特性試驗，試驗在順序閥與單閥方式下分別進行，主蒸汽流量用標幺值表征，比較的基準所要求的機組狀態就是額定負荷、所有調節閥全開，式（1）是主蒸汽流量的計算公式，
對原配汽曲線下試驗數據進行處理，按式（1）進行主蒸汽流量計算，形成流量指令與實際負荷的對應關系圖。可以看出，按原配汽函數運行，流量指令與實際負荷存在較大偏差，單閥與順序閥兩種方式之間偏差也較大。根據實際試驗結果按式（1）進行修正后，流量指令與實際負荷偏差較小，線性良好。圖5是根據流量特性試驗結果形成的汽門開度與流量指令的實際對應關系圖。
圖6是原配汽曲線與實際試驗結果的對比。從該曲線可以看出，無論是單閥方式還是順序閥方式，原配汽曲線與汽輪機實際流量特性曲線均存在一定的偏差，這會無疑會惡化機組的控制特性，因此需要根據實際流量特性重新計算機組的配汽函數，形成新的配汽曲線。
4 配汽函數計算結果
根據該機組的流量特性試驗結果，對圖3中的配汽函數逐一進行計算，結果如表1、表2所示。
根據表1、表2中的配汽函數，對其進行仿真計算，得到該汽輪機新的配汽曲線，如圖7所示。該配汽曲線根據試驗結果合理設定了閥點處汽門之間的重疊度，并充分考慮到一次調頻等小擾動情況對正常運行的影響，兼顧安全性與控制性能，盡可能的減少了汽門晃動。
5 新配汽函數投用情況
在圖7所示新的配汽曲線投用后，對該機組進行了配汽方式切換試驗與負荷變動試驗，表3是在400MW負荷附近進行配汽方式切換的時的過程數據，切換時間為4min。
從表3可看出，在400MW負荷點，順序閥方式切換為單閥方式，最大負荷波動約為7MW，單閥方式切換為順序閥方式，最大負荷波動約為11MW，負荷波動均較小，配汽方式切換過程中，機組穩定性好。其它負荷點的試驗結果也有類似結果。
圖8表明了配汽函數優化前后順序閥方式下流量指令與機組負荷的線性關系，很顯然，優化后機組負荷與流量指令之間的線性關系明顯好于優化前。圖8中，流量指令在72%左右時的負荷拐點主要是由于主蒸汽壓力變化引起的負荷變化造成的。
另外，據長期觀察，配汽函數優化后，原順序閥方式下閥點處閥門晃動現象消失，負荷波動情況再沒有出現，一次調頻能力也得到有效保證，該機組運行安全性明顯提高。
6 結論
大型汽輪機的配汽函數對其控制特性有顯著的影響，準確把握其結成結構，精確確定各組成函數是實現汽輪機精確控制的關鍵。對該亞臨界600MW機組而言，由試驗結果可見，原配汽曲線與汽輪機實際流量的確特性有一定偏差，根據試驗結果計算得到新的汽輪機配汽函數，由此形成的新配汽曲線與實際流量特性吻合較好。在新的配汽曲線下，汽門無晃動，配汽方式切換時機組負荷波動小，流量指令與實際負荷的線性度得到提高，機組更易于控制，配汽函數優化工作起到顯著的作用。
參考文獻
[1] 張寶，樊印龍，童小忠.大型汽輪機順序閥方式投運試驗.[J]汽輪機技術，2009，51(1)：48-50
[2] 黃甦，鄭航林.一次調頻控制策略的優化. [J] 熱力發電，2008，37（9）：71-74
[3] 李勁柏，劉復顧.汽輪機閥門流量特性函數優化和對機組安全性經濟性的影響.[J] 中國電力，2008，41（12）：50-53
[4] 文賢馗，鄧彤天，于東，等.汽輪機單閥-順序閥切換造成電力系統振蕩分析.[J] 南方電網技術，2009，3（2）：56-58
查看資料
收藏
頂 
踩 
