汽輪機(jī)啟動(dòng)及運(yùn)行工況流量特性曲線優(yōu)化

引言

寧夏某電廠一期2×660 Mw汽輪機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)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(jī),機(jī)組型號(hào)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(gè)調(diào)門(mén)對(duì)應(yīng)四組噴嘴。噴嘴組與調(diào)門(mén)的序號(hào)相對(duì)應(yīng) , 高壓調(diào)門(mén)運(yùn)行方式分部分進(jìn)汽(順序閥)和全周進(jìn)汽(單閥)。汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)采用高主門(mén)與中調(diào)門(mén)聯(lián)合控制方式 ,運(yùn)行時(shí)采用順閥調(diào)節(jié)方式 ,即根據(jù)閥門(mén)流量特性曲線GV1、GV2同時(shí)開(kāi)啟 ,GV1、 GV2沒(méi)有調(diào)節(jié)余量后 ,GV3、GV4依次開(kāi)啟參與調(diào)節(jié)。

汽輪機(jī)的閥門(mén)流量特性曲線主要用于表征主蒸汽流量與高調(diào)門(mén)開(kāi)度之間的關(guān)系曲線 。DEH系統(tǒng)的流量特性曲線與實(shí)際汽輪機(jī)的流量特性曲線偏差較大時(shí) ,將直接影響機(jī)組的一 次調(diào)頻及負(fù)荷響應(yīng)能力 ,嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致閥門(mén)在某 一 開(kāi)度出現(xiàn)間歇性擺動(dòng) , 造成閥門(mén) LVDT斷裂等惡性事故。

1 機(jī)組啟動(dòng)階段流量曲線優(yōu)化

機(jī)組啟動(dòng)階段 ,汽輪機(jī)采用高中壓缸聯(lián)合進(jìn)汽的方式,具體為高壓主汽門(mén)與中調(diào)門(mén)控制高中壓缸的進(jìn)汽量 ,高調(diào)門(mén)與中壓主汽門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)高壓主汽門(mén)與中調(diào)門(mén)的進(jìn)汽配比為1:1時(shí) , 高壓缸進(jìn)汽處金屬溫度增長(zhǎng)迅速 ,而中壓缸進(jìn)汽處金屬溫度增長(zhǎng)緩慢 ,汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后80 min溫升僅有12 ℃ ,嚴(yán)重影響汽輪機(jī)中壓缸膨脹 。具體溫度曲線如圖1所示。

根據(jù)上述問(wèn)題 ,對(duì)高壓主汽門(mén)對(duì)應(yīng)中壓缸進(jìn)汽流量特性曲線進(jìn)行調(diào)整 。高壓主汽門(mén)與中調(diào)門(mén)的進(jìn)汽配比為1:1.5時(shí) , 中壓缸進(jìn)汽處金屬溫度80 min的溫升達(dá)到72 ℃ ,進(jìn)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(mén)修改前后的進(jìn)汽流量曲線具體如圖3所示。

2 機(jī)組運(yùn)行階段流量特性曲線優(yōu)化

機(jī)組控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷要求 ,計(jì)算出與當(dāng)時(shí)主汽參數(shù)相對(duì)應(yīng)的流量值 ,通過(guò)閥門(mén)函數(shù)對(duì)應(yīng)成相應(yīng)的閥門(mén)控制開(kāi)度。順序閥控制時(shí) ,在多個(gè)函數(shù)對(duì)流量指令進(jìn)行分配和修正 , 實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)實(shí)際流量與流量指令呈線性關(guān)系 ,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的閥門(mén)開(kāi)啟順序 ,對(duì)汽輪機(jī)流量指令進(jìn)行分配 ,最終確定各高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度。實(shí)際流量與閥門(mén)的綜合閥位跟理論的流量閥門(mén)開(kāi)度存在差別 ,因此需要進(jìn)行閥門(mén)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(jī)采用順閥調(diào)節(jié)時(shí) , 多個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥按照既定的順序依次開(kāi)啟 ,通常在前一個(gè)閥門(mén)未全開(kāi)之前 ,后一個(gè)閥門(mén)提前介入開(kāi)啟 ,進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)前一個(gè)閥門(mén)完全開(kāi)啟后 ,后一個(gè)閥門(mén)開(kāi)啟的開(kāi)度即重疊度。當(dāng)重疊度過(guò)大時(shí) ,機(jī)組的節(jié)流損失較大 ,經(jīng)濟(jì)性較差 , 從而失去順序閥的作用:當(dāng)重疊度設(shè)置過(guò)小時(shí) ,則導(dǎo)致機(jī)組的流量特性不連續(xù) , 出現(xiàn)負(fù)荷跳變、閥門(mén)開(kāi)度跳變等現(xiàn)象 , 影響機(jī)組的一次調(diào)頻及AGC負(fù)荷響應(yīng)性能。

2. 1 實(shí)驗(yàn)條件

(1)機(jī)組AGC及一次調(diào)頻處于退出狀態(tài) ,機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

(2)維持爐側(cè)負(fù)荷穩(wěn)定 ,主汽壓力、主汽溫度、再熱壓力、再熱溫度、機(jī)組背壓、各段抽汽壓力等參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定。

(3)檢查高壓調(diào)閥GV1、GV2、GV3、GV4處于 自動(dòng)狀態(tài)。

(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 , 以1.5%的幅度 ,手動(dòng)增加/減少綜合閥位指令。

2.2 升負(fù)荷階段閥門(mén)流量特性

機(jī)組升負(fù)荷階段采用順閥控制方式 ,GV1、GV2同時(shí)開(kāi)啟 ,GV1、GV2沒(méi)有調(diào)節(jié)余量后 ,GV3、GV4依次開(kāi)啟 ,其流量特性曲線如圖4所示。

通過(guò)升負(fù)荷實(shí)驗(yàn)得到流量與閥門(mén)的關(guān)系曲線 , 如圖5所示。

從1號(hào)機(jī)組升降負(fù)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(wèn)題:綜合閥位在70%時(shí)流量曲線有個(gè)拐點(diǎn) ,其會(huì)影響機(jī)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(guò)修改順序閥曲線可以修正流量曲線的線性 , 消除拐點(diǎn) 。機(jī)組升負(fù)荷綜合閥位在8l%且GV1=GV2=l00%、GV3=33.44%時(shí),機(jī)組流量有個(gè)上升的跳變。

2.3 降負(fù)荷階段閥門(mén)流量特性

通過(guò)降負(fù)荷實(shí)驗(yàn)得到流量與閥門(mén)的特性曲線 , 如圖6所示。

機(jī)組降負(fù)荷時(shí),綜合閥位在79%且GV1=GV2=l00%、 GV3=29 .0%時(shí) , 機(jī)組流量也有個(gè)下降的跳變 , 懷疑是 GV3閥油動(dòng)機(jī)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(jī)組運(yùn)行到此位置易出現(xiàn)負(fù)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(yùn)行 ,避開(kāi)此位置。

針對(duì)此現(xiàn)象 , 就地對(duì)GV3調(diào)閥就地LVDT(調(diào)閥反饋裝置)進(jìn)行檢查 ,發(fā)現(xiàn)LVDT與閥門(mén)連接良好 ,無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象 ,且VP卡上無(wú)斷線報(bào)警信號(hào) , 結(jié)合LVDT在其他負(fù)荷段的運(yùn)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(mén) 自身問(wèn)題后 ,針對(duì)升降負(fù)荷流量特性曲線 ,對(duì)閥門(mén)的流量特性曲線進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的曲線如圖7所示。

3 效果驗(yàn)證

通過(guò)升降負(fù)荷實(shí)驗(yàn)得到流量與閥位對(duì)應(yīng)曲線 , 如圖8所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出 , 閥門(mén)流量曲線優(yōu)化后 ,在升負(fù)荷過(guò)程中 ,綜合閥位70%時(shí)流量曲線已明顯改善 ,不存在拐點(diǎn):升降負(fù)荷時(shí) ,綜合閥位80%左右的流量跳變現(xiàn)象也已經(jīng)消失 , 問(wèn)題已得到解決。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化汽輪機(jī)啟動(dòng)階段高中壓缸進(jìn)汽曲線 , 中壓缸外缸溫升慢的問(wèn)題得到了解決:通過(guò)優(yōu)化汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)的流量特性曲線 ,解決了升降負(fù)荷過(guò)程中流量跳變的問(wèn)題 。以上問(wèn)題的解決能夠有效提升機(jī)組一次調(diào)頻、AGC性能 ,減少閥門(mén)異常擺動(dòng) ,提升機(jī)組本質(zhì)安全水平。