在當前技術條件的支持下，汽輪機機組在不同配氣方式下的運行特性也存在一定的差異。這種差異主要體現(xiàn)在汽輪機發(fā)電機組的發(fā)電效率、安全性和動作響應靈活性的實現(xiàn)上。對于大型汽輪機來說，如何提高機組效率是一項非常困難的任務。目前常用的方法是通過改變汽輪機調(diào)節(jié)閥的運行模式，從單閥控制到順閥控制，從而減少節(jié)流損失，提高機組效率。將其應用于本文所列的大唐寧德電廠2×600MW在機組優(yōu)化改造中，綜合效益極為突出。本文試圖對其進行詳細的分析和說明。

1 汽輪機組基本概況分析

大唐寧德電廠2×600MW機組由哈爾濱汽輪機廠有限公司設計生產(chǎn)CLN600-24.2/566/566超臨界中間再熱、高中壓合缸、單軸三缸四排汽凝汽輪發(fā)電機組。汽輪機啟動模式為高中壓缸聯(lián)合啟動，0-2900RPM由高壓主門和中壓調(diào)門控制，轉(zhuǎn)速達到2900RPM切換到高壓調(diào)門和中壓調(diào)門，控制升速、并網(wǎng)和負載。機組啟動運行模式：固定滑動固定運行，高中壓力缸聯(lián)合啟動；主閥前額定蒸汽壓力：24.2MPa（a）；前額定蒸汽溫度為566℃。600大唐寧德電廠MW汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)配備了哈爾濱汽輪機控制工程有限公司成套的高壓耐燃油數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(以下簡稱DEH），其電子設備采用上海西屋控制系統(tǒng)有限公司OVATION液壓系統(tǒng)采用高壓耐燃油EH裝置。

2 汽輪機高壓主氣門和高中調(diào)門閥問題分析

2.1 汽輪機高壓主氣門運行中存在的問題分析

大唐寧德電廠涉及的2×600MW對于汽輪機機組，高壓主氣門位置最關鍵的問題是單側(cè)高壓主氣門關閉異常。實踐研究結(jié)果表明，這種異常關閉故障對整個汽輪機機組的正常運行影響極其嚴重，甚至可能導致整個機組的非計劃停機。當大唐寧德電廠汽輪機高壓主氣門異常關閉時，鍋爐反應裝置蒸汽壓力實時參數(shù)將顯著突然上升，導致給水泵裝置輸出不足，導致汽輪機機組和發(fā)電機裝置連續(xù)跳躍。這些問題不僅在于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的故障，而且還受到汽輪機高壓主氣門預設參數(shù)的影響。優(yōu)化這部分曲線參數(shù)是非常關鍵的。

2.2 汽輪機高中調(diào)門閥運行問題分析

對于汽輪機組高中閥門部件，高中閥門部件可以說是整個汽輪機組調(diào)速系統(tǒng)運行安全和運行穩(wěn)定性的基礎，高中閥門調(diào)節(jié)質(zhì)量在一定程度上直接關系到整個汽輪機組實時轉(zhuǎn)速和汽輪機組負荷控制的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，通過實際觀察發(fā)現(xiàn)大唐寧德電廠涉及2×600MW在汽輪機機組中，高中調(diào)門閥在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)明顯而嚴重的擺動問題。這種嚴重擺動現(xiàn)象的持續(xù)存在，必然會使整個汽輪機機組的負載參數(shù)顯著增加，這也可能導致門體和EH油波動呈同步趨勢，在此作用下，由于彈簧裝置疲勞運行，汽輪機組高壓調(diào)門斷裂。同時，彈簧斷裂問題的產(chǎn)生也會導致整個汽輪機組在正常運行狀態(tài)下的調(diào)速系統(tǒng)響應時間顯著增加，嚴重時可能導致整個汽輪機組處于超速運行狀態(tài)。從這個角度來看，優(yōu)化這部分曲線參數(shù)也是極其必要和關鍵的。

3 單閥/順序閥控制原理

從汽輪機單閥/順序閥開關的行為目的來看，通過單閥/順序閥控制需要實現(xiàn)的是整個汽輪機組運行的經(jīng)濟性和相應的動作及時性。本質(zhì)上，單閥/順序閥控制功能的實現(xiàn)需要借助噴嘴節(jié)流配汽和噴嘴配汽開關過程中的無擾動處理，這也是單閥控制和順序閥控制動作開關實現(xiàn)無擾動操作的核心。在此過程中，在變載過程中，部分負載經(jīng)濟性實現(xiàn)與均勻加熱處理的矛盾也可以有效地聯(lián)系和控制。一方面，從單閥控制的角度來看，蒸汽可以在單閥控制的作用下通過高壓調(diào)節(jié)閥裝置和噴嘴室在360°全周轉(zhuǎn)移到調(diào)節(jié)葉片反應過程中，以確保調(diào)節(jié)葉片加熱處理的均勻性。顯然，與調(diào)節(jié)葉片應力分布的改進和優(yōu)化相比，這是非常明顯的，整個汽輪機組的負荷狀態(tài)也可以實現(xiàn)更快的反應和執(zhí)行。然而，在整個汽輪機組運行狀態(tài)下，所有調(diào)節(jié)閥裝置都處于開啟狀態(tài)，單閥控制應用過程中存在較大的節(jié)流損失。另一方面，從順序閥控制的角度來看，主要是按照預設的方式逐一打開和關閉調(diào)節(jié)閥裝置。蒸汽在通過調(diào)節(jié)閥安裝在噴嘴室的過程中表現(xiàn)為部分進氣形式，顯著控制了整個汽輪機組運行過程中的節(jié)流損失，在此基礎上有效提高了整個汽輪機組的運行熱經(jīng)濟性。在實際運行過程中，對于低參數(shù)下的變負荷運行，單閥的應用可以有效控制整個汽輪機組的熱膨脹問題，合理緩解機組運行狀態(tài)下的熱應力問題，有效延長整個汽輪機組在正常狀態(tài)下的使用壽命。同時，對于額定參數(shù)下變負荷運行的汽輪機組，考慮到電廠運行管理對汽輪機組熱經(jīng)濟關注的實際情況，在合理降低節(jié)流損失的基礎上，選擇控制閥的實際情況。

假設在閥門切換過程中，蒸汽機的運行條件穩(wěn)定，即真空和主蒸汽參數(shù)不變，不考慮抽汽的影響，蒸汽機的負荷僅由蒸汽流量決定，每個調(diào)節(jié)閥控制的流量僅與閥門開度有關，因此可以認為蒸汽機的負荷進入只是閥門開度的單函數(shù)。閥門開度用汽機負荷表示。

單閥方式：

順序閥模式：

在任何狀態(tài)下切換單閥/順序閥:

切換過程中單閥/順序閥模式和負載不受干擾的，

即：

由于四個高壓調(diào)節(jié)閥設計相似，理想情況下完全相同，閥門開度與流量成正比，即閥門開度與蒸汽機負荷成正比。

則：

因此，滿足閥門無擾切換的條件如下：

顯然，這個問題有很多解決方案。為了簡化問題，可以設置邊界條件

♂

最簡單的解決方案是滿足邊界條件

其中：k_a稱為單閥系數(shù)，k_b稱為順序閥系數(shù)。

當閥門處于單閥模式時：k_a=1，k_b=0。

當閥門處于順序閥模式時：k_a=0，k_b=1.當閥門處于切換中間時：0k_a＜1，0＜k_b＜1且k_a    k_b=1。

從汽輪機閥門裝置的實際操作和切換動作的實現(xiàn)來看，上述各種假設條件的實現(xiàn)存在很大的難度和局限性。從這個角度來看，在整個汽輪機閥門裝置的實際切換動作過程中，負荷擾動的產(chǎn)生是不可避免的。但現(xiàn)階段閉環(huán)控制裝置的引入和應用，可以顯著改善汽輪機組在運行過程中的負荷擾動問題。從這個角度來看，如果整個汽輪機組的運行投入功率閉環(huán)回路，當實際功率參數(shù)與負載設定值參數(shù)之間的差值高于4%時，汽輪機組的閥門裝置將自動切換到停止狀態(tài)；同時，當整個汽輪機組的運行負荷調(diào)節(jié)精度高于3%或以上時，機組的閥門裝置可以自動切換到恢復狀態(tài)?；谝陨戏治?，不難總結(jié):如果在汽輪機組切換過程中采用功率閉環(huán)裝置，則應始終將功率壓力控制在1%以上；.在5%的參數(shù)范圍內(nèi)。在此過程中，汽輪機機組運行狀態(tài)下的工況參數(shù)直接關系到運行系統(tǒng)的負載擾動。

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600大唐寧德電廠MW汽輪機高壓調(diào)節(jié)閥的開啟順序為GV#1/GV#2→GV#3→GV#4，即GV#1和GV#同時打開，然后是GV#3、GV#4最后開啟。關閉順序與此相反。單閥/順序閥切換時間為2分鐘（可調(diào)）。

當單閥向順序閥切換或閥門處于順序閥模式時，如果汽機跳閘或出現(xiàn)任何問題GV在緊急情況下，如果實際閥位與閥定位卡的閥位指令偏差大于設定的限值，則強制將閥放置在單閥模式中。在這種情況下，強制單閥可以減少負荷干擾。汽輪機主閥和調(diào)節(jié)閥自動固定后，根據(jù)現(xiàn)場實際測量DCS操作端給出99%的指令，使閥門行程收縮，然后根據(jù)現(xiàn)場測量結(jié)果滿度LVDT修正值，以GV以3順閥曲線為例，優(yōu)化后的參數(shù)與初始參數(shù)進行比較，如圖1所示。

根據(jù)三菱原有的運行曲線，即機組在額定工況下綜合閥位與高調(diào)門的關系曲線，綜合閥位量程為-20%至 120%，分別對應DEH對應于0%至100%的綜合閥位，如圖2所示。MW負荷時GV3開度為22.33%。GV3開度GVh=135X22.33%=30.145mm。對應的綜合閥位可根據(jù)曲線計算：H=100 4X（30.145-28.5）（/55-28.5）=100.062%。

圖1 GV3順閥曲線

圖2 三菱綜合閥與高調(diào)門的關系曲線

5 結(jié)論

從計算數(shù)據(jù)可以得出，經(jīng)過此次優(yōu)，3#機組基本達到設計值。從我們測試和優(yōu)化后的應用來看，控制穩(wěn)定性和運行經(jīng)濟性都有所提高，值得大力推廣。(注:額定工況600MW高壓缸進氣流量為165（T/h））。