汽輪機調(diào)節(jié)閥大幅擺動原因分析及處理

李冬梅 顧熙

摘 ?要：某發(fā)電廠#4汽輪機運行中高壓調(diào)節(jié)閥在某一區(qū)間內(nèi)大幅頻繁擺動，對機組和電網(wǎng)安全運行存在一定風險，通過對調(diào)節(jié)系統(tǒng)和汽輪機配汽曲線等環(huán)節(jié)的分析，找到調(diào)門擺動的原因，并針對性進行閥門控制曲線優(yōu)化，有效控制閥門的擺動現(xiàn)象，確保電網(wǎng)穩(wěn)定及機組安全穩(wěn)定運行，對其他電廠解決類似問題有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)閥波動;原因分析;處理

中圖分類號：TM621.3 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）19-0120-02

Abstract： During the operation of the #4 steam turbine in a power plant， the high pressure control valve swings greatly and frequently in a certain interval， and there are certain risks to the safe operation of the unit and the power grid. Through the analysis of the control system and steam distribution curve of the steam turbine， the reason for the swing of the valve is found， and the valve control curve is optimized to effectively control the swing phenomenon of the valve to ensure the stability of the power grid and the safe and stable operation of the unit， which can be used as a reference for other power plants to solve similar problems.

Keywords： control valve fluctuation; cause analysis; treatment

1 設(shè)備概況

某發(fā)電廠#4汽輪機為東方汽輪機有限公司生產(chǎn)的N300-16.7/537/537型（合缸）亞臨界中間再熱兩缸兩排氣凝汽式汽輪機。采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)。該機組于2004年9月投運，于2015年5至7月進行了通流改造，同時也進行了DEH改造。DEH控制系統(tǒng)由ABB改和利時公司MACS6系列分散控制系統(tǒng)。

2 現(xiàn)場情況

#4汽輪機通流改造后汽封間隙較小，機組經(jīng)濟性較高，但是伴隨著#1軸承有汽流激振現(xiàn)象，為了確保機組安全運行，將高壓調(diào)門順序閥運行方式閥門順序由CV1/CV2-CV3-CV4改為CV1/CV3-CV2-CV4控制方式，汽流激振得到控制，但是閥序更改后機組運行中，順序閥方式當CV1/CV3總開度到78%，CV2開始開啟階段，高壓調(diào)門出現(xiàn)波動頻繁現(xiàn)象，CV2在0-13%之間波動， CV1/CV3開度分別在69.9-100%之間波動，機組功率波動2.2-3.7MW波動，引起主蒸汽壓力在0.02-0.05MPa波動。閥門波動時容易引起EH油管路輕微振動，存在油管道漏油安全隱患，為了控制閥位波動，運行人員采用調(diào)整蒸汽壓力，讓機組滿足負荷前提下避開此閥門開度區(qū)間運行，但是沒有解決根本問題。閥門配汽機構(gòu)圖如圖1所示。

3 原因檢查與分析

3.1 調(diào)速系統(tǒng)LVDT、伺服閥檢查

現(xiàn)場檢查LVDT接線端子接線牢固，無松動現(xiàn)象;傳感器固定牢固，與閥門閥桿連接穩(wěn)固無扭偏、磨損等現(xiàn)象。伺服閥測量線圈電阻阻值正常，對EH油質(zhì)進行化驗，各項指標符合要求，查看EH油壓趨勢并無明顯的波動。

3.2 檢查DEH控制邏輯

汽輪機閥門管理，能實現(xiàn)兩種不同的進汽方式;全周進汽和部分進汽，即節(jié)流調(diào)節(jié)和噴嘴調(diào)節(jié)。機組啟動時采用節(jié)流調(diào)節(jié)，在某一負荷穩(wěn)定運行時可以切換為噴嘴調(diào)節(jié)，順序閥控制方式下，CV1、CV3高壓調(diào)節(jié)汽門同時開啟或關(guān)閉，當CV1、CV3高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿開度到39.2mm時，CV2高壓調(diào)節(jié)閥開始開啟，當CV2高壓調(diào)節(jié)閥閥桿開度到39.2mm時CV4高壓調(diào)節(jié)閥開始開啟。函數(shù)數(shù)據(jù)符合東汽廠提供流量特性曲線。

查看歷史趨勢時發(fā)現(xiàn)，在順閥控制下CV1、CV3兩個調(diào)節(jié)閥是同時波動，而這兩個閥門正處于順閥控制的第一動作順序，且當閥門總指令在77.28%～79.27%區(qū)間內(nèi)變化時，CV1、CV3調(diào)節(jié)閥便在70%～100%之間大范圍頻繁波動，如圖2所示。中壓缸由左右側(cè)兩個壓聯(lián)合汽閥控制，采用全周進汽（節(jié)流調(diào)節(jié)）方式運行，流量小于30%時進行調(diào)節(jié)，維持必要的最低再熱器壓力，流量大于30%時保持全開。

查看歷史趨勢圖，在調(diào)門頻繁波動時機組負荷略有輕微變化，各負荷段和閥門各個開度蒸汽流量及機組實發(fā)功率基本呈線性變化，未出現(xiàn)拐點，可確定調(diào)門的重疊度設(shè)置適當滿足現(xiàn)場調(diào)節(jié)要求。查找通流改造后的汽輪機高壓調(diào)節(jié)閥單閥流量特性曲線，CV1、CV3調(diào)門的70%開度為CV2調(diào)門的重疊度，CV1、CV3的有效升程在0%～70%開度區(qū)間，70%以上開度對汽輪機的通流量無影響。但是結(jié)合汽輪機四個高壓調(diào)節(jié)汽門對應調(diào)節(jié)級噴嘴組數(shù)據(jù)看，汽輪機高壓調(diào)節(jié)閥動作順序修改后，對應噴嘴數(shù)發(fā)生一定變化，閥門動作時對蒸汽流量勢必會造成一定影響，而且發(fā)生調(diào)節(jié)汽閥波動區(qū)間正好是順序閥控制方式下閥門重疊度區(qū)域，于是決定從優(yōu)化閥門流量特性曲線方面進行試驗論證。試驗情況如圖3所示。

將調(diào)門在順序閥控制下，閥門總指令77.28%時，CV1、CV3開度在70.98%，閥門總指令升至79.27%時，CV1、CV3開度達到100%?？傊噶?%的變化對應調(diào)門30%升程，閥門在70%～100%升程區(qū)間內(nèi)斜率太大是引起調(diào)門大范圍頻繁波動的主要原因，由此判斷調(diào)門的波動與汽輪機順閥流量特性有關(guān)。

4 優(yōu)化方案

要解決調(diào)門在閥門波動大的問題可以從兩個方面入手，一是將閥門升程斜率放緩，二是將閥門升程速率放緩。閥門升程斜率放緩存在調(diào)門開不到位的情況，會影響重疊度導致節(jié)流損失，影響經(jīng)濟性。因此選擇使用降低70%往上升程速率的方案。

在開閥過程中，將原控制邏輯調(diào)門開度折線函數(shù)，如表1所示，分為兩段，閥門在71%以下按原方式進行控制，在71%～100%區(qū)間內(nèi)進行速率限制，最終由兩個區(qū)間段指令相加而得出該閥門的開度總指令，保證閥門在有效升程內(nèi)的開閥速度不受影響。

為滿足機組RB等情況下快速關(guān)閉調(diào)門的要求，在關(guān)閥過程中閥門開度指令不受速率限制，速率限制模塊只對開閥指令進行1%/s的速率限制，第二動作順序的CV2與第三動作順序的CV4按照相同的方式進行邏輯優(yōu)化。

5 實施效果

控制邏輯優(yōu)化后，經(jīng)過一段時間的觀察運行，調(diào)門大幅度波動的問題得到了明顯改善，如圖4所示，機組正常運行中汽輪機高壓調(diào)門波動現(xiàn)象得到控制，機組運行負荷穩(wěn)定，機組升降負荷功能滿足要求，證明該方案是切實可行的。

6 結(jié)束語

該方案從根本上解決了機組升降負荷到順序閥控制方式下閥門重疊度處閥位波動、負荷波動等影響電網(wǎng)安全問題，也降低了EH油系統(tǒng)管路、調(diào)門機械彈簧等設(shè)備的因閥門波動造成的應力疲勞風險，同時也改善了DEH的調(diào)節(jié)效果，保證了機組安全穩(wěn)定運行。

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