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(chǎn)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(jié)構(gòu),低壓缸為雙流反向布置、三層缸結(jié)構(gòu) 。流量采用噴嘴調(diào)節(jié) ,高壓部分共有四個調(diào)門對應(yīng)四組噴嘴。噴嘴組與調(diào)門的序號相對應(yīng) , 高壓調(diào)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(diào)門聯(lián)合控制方式 ,運行時采用順閥調(diào)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(diào)節(jié)余量后 ,GV3、GV4依次開啟參與調(diào)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(diào)門開度之間的關(guān)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(diào)頻及負荷響應(yīng)能力 ,嚴重時將導(dǎo)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(diào)門控制高中壓缸的進汽量 ,高調(diào)門與中壓主汽門處于全開狀態(tài)。當高壓主汽門與中調(diào)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(zhuǎn)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(yīng)中壓缸進汽流量特性曲線進行調(diào)整 。高壓主汽門與中調(diào)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(diào)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(yīng)的流量值 ,通過閥門函數(shù)對應(yīng)成相應(yīng)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(guān)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(diào)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(guān)系。
汽輪機采用順閥調(diào)節(jié)時 , 多個高壓調(diào)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(diào)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(shè)置過小時 ,則導(dǎo)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(diào)頻及AGC負荷響應(yīng)性能。
2. 1 實驗條件
(1)機組AGC及一次調(diào)頻處于退出狀態(tài) ,機組運行穩(wěn)定。
(2)維持爐側(cè)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(diào)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(diào)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(guān)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(diào)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(yīng)速度和一 次調(diào)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(yù)啟閥的連接處存在著曠量 ,使調(diào)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(yīng)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(diào)閥就地LVDT(調(diào)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(jié)合LVDT在其他負荷段的運行狀況 , 可以排除GV3調(diào)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(yīng)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(jié)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(diào)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(diào)頻、AGC性能 ,減少閥門異常擺動 ,提升機組本質(zhì)安全水平。
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