国产引进型600MW汽轮机单顺序阀运行逻辑修改方案

国产引进型600MW汽轮机单顺序阀运行逻辑修改方案乔桂增刘晓慧（山东中华发电有限公司聊城发电厂山东聊城252033）摘要：针对聊城发电厂2×600MW机组单顺阀切换中存在的问题进行分析，提出逻辑修改方案，优化了阀门开启顺序及重叠度，并进行试验。解决了原设计阀序运行中存在的问题，试验的结果在同类型机组中具有较高的推广应用价值，对该类型机组制造设计有指导意义。关键词：阀门管理；单阀；顺序阀；试验1前言山东中华发电有限公司聊城发电厂是国家“九五”重点建设项目，是山东电网西部重要的电源支撑点、华北电网与山东电网联网的重要联结枢纽。电厂按4×60万千瓦机组规划，分两期建设。一期工程建设2×60万千瓦燃煤机组，项目法人为山东中华发电有限公司，工程于1998年批复初步设计，1998年12月26日开工建设，两台机组相继于2002年9月28和2003年8月18日投入试生产，汽轮机由上海汽轮机有限公司（STC）采用美国西屋公司技术生产的600MW汽轮机组，为亚临界参数、单轴四缸四排汽、具有一次中间再热的凝汽式机组。本机组整个通流部分共58级叶片，其中高压缸1+11级，中压缸2×9级，低压缸4×7级；调节级叶片为三联体叶片，低压缸末二级动叶片为调频叶片，其余叶片均为不调频叶片；调节级喷嘴及动叶采用最新的2193E、2175型线，并在喷嘴外壁采用子午面型线通道；高、中压缸及低压前四级叶片全部采用根据可控涡原理设计的新叶型；中压缸及低压前四级动叶片为自带围带结构，并采用高强度的“P”型叶根；低压次末级静动叶为最新设计，末级动叶采用新设计的905mm叶片，整个轴系共配置11只径向轴承。DEH系统是采用上海新华控制工程有限公司（GE）生产的DEH-ⅢA。该系统除具有BTC（汽轮机基本控制）和ATC（汽轮机自启动控制）功能外，还具有监视和保护功能。它可以完成实时数据采集、过程控制、高级控制、报警检测、监视、操作，可以对数据进行记录、统计、显示、打印等处理，并提供组态和调试工具。从DEH-ⅢA的总体结构及应用业绩上看，它已在600MW以下容量机组成熟应用，并得到积极推广，逐步替代了进口同类系统产品。在聊城发电厂DEH系统上的应用，是其在国内600MW类型机组上的首次尝试。2单顺序阀切换的目的单、顺序阀切换目的是为了提高机组的经济性和稳定性，其实质是实现节流调节与喷嘴调节的无扰切换，解决变负荷过程中的均热要求与部分负荷经济性的矛盾。单阀方式下，调节级全周进汽，对调节级叶片应力控制有益，这样可以以较快的速度变负荷，但另一方面，由于存在节流损失，在经济上不利，所以单阀方式下较适宜于负荷变动工况。顺序阀方式对应于调节级部分进汽，由于减少了节流损失而提高了经济性，但同时叶片存在冲击会产生部分应力，因而对负荷变化有一定的限制，机组在该方式运行下，适应于高负荷时的稳定运行工况，此时大部分阀门处于全开状态，只有部分阀没有开足，所以减少了节流损失。DEH负荷控制原理：DEH控制系统根据机组负荷要求，计算出与当时主汽参数相对应的流量值，经过高低负荷限制，输出到阀门管理程序，通过阀门管理程序换算成与之对应的阀门开度。单阀运行时，汽轮机总的流量信号平均加到各个高压调节门上；顺序阀控制时，流入汽轮机的蒸汽流量是各阀门流量的总和，它将按顺序依次加到GV1-GV4上，各阀门按顺序启闭，相邻的两个阀门在开启时有一定的重叠度（前一阀门尚未完全开启，下一阀便提前打开，这提前开启的量，即为阀门的重叠度）。通常认为当阀门前后的压力比P2/P1=0.95-0.98时，阀门就算全开。重叠度的选取要经过方案比较，一般以前一阀门开至阀门前、后的压力比P2/P1=0.85-0.90时，后一阀就开始开启为合适，而阀门流量特性曲线就是流量向阀门开度转换的函数，如果流量曲线与实际有误差，则在阀门切换过程中负荷变化就较大。3存在问题两台机组自投产以来，均存在单阀切顺序阀后#1、2瓦温高振动大问题，50%负荷时最高瓦温曾达到97℃，且随着负荷的降低呈升高趋势。04年8月10日#2机大修后性能试验时，当顺序阀运行负荷由600MW缓调至540MW时#2轴振由76um突增至180um，且上下起浮较大，#1、2瓦温也分别由71℃、75℃突升至85℃、88℃，趋势图如图1所示。图1#2机组单顺序阀切换时轴振、瓦温波动情况因此，两台机只能在单阀方式下运行。根据上海汽轮机厂的计算，影响机组效率非常显著，见表1。表1机组效率对比表负荷360MW420MW影响值（热耗）142.1kJ/kW.h137.41kJ/kW.h经多方咨询，已投产的西屋进口及国产化600MW机组较多存在此问题，各单位都在摸索试验阶段，见表2。表2机组进汽方式调查表电厂名称投运情况吴泾2台上2阀开55%，下阀1.8%、7%（西屋公司原始方案）定洲2台对角开过，STC未认可聊城2台上二阀开，振动大、瓦温高、拟改对角开台山5台对角开，STC未认可，嘉兴2台上二阀开，试验中瓦温高8～17℃，切换前557MW，后588MW4逻辑修改方案4.1原高压调节汽门开启顺序：上部两阀（3、4）同时开启，随着负荷的升高再分别顺序开启1阀、2阀。在68%流量（#3、4阀全开工况，负荷约431MW）以下#3、4开启；68-90%流量（负荷约431-570MW）#1调阀开；90-100%流量（负荷约570-634MW）#2调阀开。该类型机组是西屋公司在60HZ基础上模化而成50HZ的，对此它在美国本地并无任何运行经验可言。其汽轮机设计成可使用喷嘴调节（部分进汽）运行，这一调节方式具有最有效的热力性能，从而在整个负荷变动范围内达到最低的热耗值。开启顺序如图2所示。图2修改逻辑前高调门开启顺序（从调速器端向发电机方向看）修改逻辑后，顺序阀运行顺序如下：#1、4高调门同时开启，至约350MW负荷时再开#2高调门，近600MW时开#3高调门，同时根据切顺序阀运行后的实际工况对各高调门的重叠度进行优化。开启顺序如图3所示。图3修改逻辑后高调门开启顺序（从调速器端向发电机方向看）由于改变了汽轮机阀门进汽顺序，这就需要进行阀门特性试验，通过试验得出正确的阀门流量特性曲线。4.2阀门流量特性试验4.2.1试验目的4.2.1.1测取单阀方式下，高压调门行程h和流量（调节级压力）特性。4.2.1.2测取顺序阀方式下，阀门重叠度为零时，高压调门行程h和流量（调节级压力）特性。GV3-3GV1-1GV4-1GV2-24321喷嘴组TV2TV14.2.1.3根据以上测取的阀门行程流量特性，优化阀门管理，提高经济效益。4.2.2试验条件4.2.2.1机组负荷能在额定参数阀门全开时的负荷到45％左右的负荷范围之间变化。4.2.2.2主要测点变送器/测量通道校验合格，包括：阀门指令（REFDMD）、流量指令（FDEM）、阀位开度（GV1-GV4SP0）、调节级压力（IMP）、主汽压力（TP）、实际负荷（MW）。4.2.2.3DEH-VCC卡静态联调合格。4.2.2.4试验程序、调试安装符合试验要求（能去除阀门重叠度）。4.2.2.5历史数据站工作正常，完成对主汽压力、调节级压力、给定值、流量指令、阀位指令、功率等参数的采集。4.2.3试验步骤:4.2.3.1试验过程中撤除AGC、CCS遥控方式。4.2.3.2组态修改：在单阀工况，修改DEH组态；关闭组态中P52页B25模块，并强置输出为T，原阀门流量特性曲线自动变为无重叠度曲线。（阀门的开启顺序变为#3、4/1/2，阀门重叠度为零，注意阀启停过程中振动、瓦温）。4.2.3.3DEH在阀位控制方式下（MW、IMP回路切除），由操作员改变阀位指令目标值达到各试验工况的变化。4.2.3.4锅炉在整个试验过程中须维持一个恒定的主蒸汽压力，这个压力就是试验开始时阀门全开且负荷不超发的主汽压力。4.2.3.5DEH逐点给定阀位，炉控调整汽压稳定后，DEH采集数据。4.2.3.6试验顺序：阀门全开单阀降程试验（阀门全开后）阀切换顺序阀降程试验阀门全开DEH恢复。从阀门全开工况开始到最低点，而后全开后阀切换，由全开工况再到最低点，再次全开后切回单阀。4.2.3.7恢复试验前DEH组态。4.2.3.8全部试验数据发回新华公司，由新华公司根据试验数据计算出阀门的实际流量特性曲线参数。4.2.3.9根据新华公司反馈的参数修改DEH组态：修改前，将DEH切到硬手操状态，对DEH进行在线修改，同时做好系统备份；修改完毕后，恢复DEH自动状态，再进行单顺序阀切换试验。4.3热工逻辑修改：根据新华公司计算出阀门的实际流量特性曲线参数，在2006年4月25日-5月15日#2机组C级检修期间，对相关逻辑参数修改如下4.3.1修改单阀函数DEH控制系统#11DPU组态中page53的F(x)模块39、40、41、42，同时page53的F(x)模块82、83、84、85，取如下函数X0.0002.91154.74171.05077.06583.66189.27992.57996.092100.00Y0.0004.87123.21628.69431.10034.19239.69147.59555.155100.00DEH控制系统#11DPU组态中page45的F(x)跟踪模块9、10、11、12，取上述函数的反函数如下：X0.0004.87123.21628.69431.10034.19239.69147.59555.155100.00Y0.0002.91154.74171.05077.06583.66189.27992.57996.092100.004.3.2修改修正函数DEH控制系统#11DPU组态中page27的F(x)模块83，取如下函数：X0.00079.71381.96784.22186.47588.72990.98493.23895.49297.746100.000Y0.00079.71383.24787.60092.64198.240104.283111.218119.167127.961137.426DEH控制系统#11DPU组态中page45的F(x)模块28，取如下函数：X0.00079.71383.24787.60092.64198.240104.283111.218119.167127.961137.426Y0.00079.71381.96784.22186.47588.72990.98493.23895.49297.746100.0004.3.3修改DEH控制系统#11DPU组态中常数page4的VLVPT1=0.7276644.3.4修改DEH控制系统#11DPU组态中常数page52的阀组特性page52的MUL模块2：K1=1.455329，C1=0.0page52的MUL模块3：K1=2.910657，C1=200.0page52的MUL模块4：K1=2.910657，C1=300.0page52的MUL模块5：K1=1.455329，C1=0.04.3.5修改page52的重叠度函数page52的F(x)模块19：0，0；96.092，96.092；125.0，100；page52的F(x)模块20：-200.0，0；-7.817，0；50.00，50.00；96.092，96.092；125.0，100；page52的F(x)模块21：-200.0，0；-7.817，0；50.00，50.00；96.092，96.092；125.0，100；page52的F(x)模块22：0，0；96.092，96.092；125.0，100；修正后的阀门特性曲线见图四。图4修正后的阀门特性曲线5单顺序阀切换试验2006年5月25日，聊城发电厂、山东电力研究院、上海汽轮机有限公司、GE新华控制公司等相关单位技术人员通力合作，对#2机组进行单顺序阀切换试验。#2机组机组负荷576MW时，开始做#2机组由单阀切至顺序阀试验，主蒸汽压力14.4MPa，GV1、GV2、GV3、GV4全开。10：38，机组单阀正常切换至多阀控制,全面检查各参数，GV3开度57.9%。